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鋼筋混凝土（鋼結(jié)構(gòu)）橋梁因遭受多種病害作用而導(dǎo)致使用壽命的嚴(yán)重降低。2003年鐵道部對全路十四個鐵路局橋梁秋季檢查表明混凝土內(nèi)堿-骨料反應(yīng)、混凝土中性化引發(fā)的鋼筋銹蝕、環(huán)境影響引起的混凝土腐蝕是首要病害，全路4萬座橋梁中有9000座需要進(jìn)行整治，有的病害可以在維修中解決，有的需要在橋梁大修中才能解決，由于維修和大修費(fèi)用不足，這些病害橋梁還難以全部解決[1]《橋梁》2004專刊第2期，《我國鐵路橋梁病害分析》）；混凝土橋梁病害已經(jīng)成為既有橋梁運(yùn)行管理的一項(xiàng)心病。


   這些耐久性病害的起因均與水有密切的關(guān)系，如果不是處于水環(huán)境中，這些病害均不會發(fā)生。而造成混凝土浸蝕的水源則來自大氣降雨在橋面構(gòu)造層內(nèi)的滯留。因此，從根本上切斷水的來源即做好橋面防水處理，是保證混凝土橋梁免遭破壞、延長橋梁使用壽命、提高橋梁上部結(jié)構(gòu)的耐久性的有效措施。
　　橋面防水在發(fā)達(dá)國家早已經(jīng)被公認(rèn)為最有效的提高橋面耐久性措施。我國在混凝土橋面防水方面走過一段比較曲折的路程。建國初期，借鑒當(dāng)時國外瀝青油氈疊層防水做法，鐵道部于1953年曾頒布瀝青麻布油氈防水層為鐵路混凝土橋梁防水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此后鐵路混凝土橋面也一直沿用瀝青油氈疊層防水體系。
　　文革開始后，許多新建的橋梁不再設(shè)置防水層。進(jìn)入上世紀(jì)80年代中期，橋面防水再次得到重視，當(dāng)時新型冷作式施工防水涂料陸續(xù)研制成功見諸市場，其特點(diǎn)就是改熱涂式為冷作式，改善了工人的作業(yè)條件，故涂料防水逐步在鐵路橋涵工程上得到廣泛使用。1987年頒布的部頒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB 1933.1-1987《鐵路混凝土橋梁橋面“二布三涂”冷作防水層技術(shù)條件》和TB 1933.2-1987《鐵路混凝土橋梁橋面“薄膜加筋”冷作防水層技術(shù)條件》。并在1988年版的《鐵路橋涵施工規(guī)范》中對冷作式防水做了明確規(guī)定。
　　鐵道部1999年又頒布了鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（TB/T 2965-1999）《鐵路混凝土橋梁橋面TQF-1型防水層技術(shù)條件》，規(guī)定采用聚氨酯防水涂料粘貼氯化聚乙烯防水卷材作為鐵路橋梁防水層。
　　2005年發(fā)布的《客運(yùn)專線橋梁混凝土橋面防水層暫行技術(shù)條件》，規(guī)定了新建250～350km/h客運(yùn)專線橋梁有碴、無碴混凝土橋面的兩種防水層，一種是用聚氨酯防水涂料粘貼氯化聚乙烯防水卷材，另一種是直接用聚氨酯防水涂料做防水層。第一種卷材加粘貼涂料型防水層適用于有碴橋面道碴槽內(nèi)，第二種無卷材的涂料型防水層，適用于有碴橋面道碴槽以外和無碴橋面。并在防水層上覆蓋C4O細(xì)石纖維混凝土保護(hù)層。
　　聚氨酯防水涂料粘貼氯化聚乙烯防水卷材的做法在工程施工中則經(jīng)常遇到不同廠家提供的材料配伍問題，這就是聚氨酯涂料與氯化聚乙烯卷材不能很好的粘結(jié)；而此間高聚物改性瀝青防水卷材在公路混凝土橋梁橋面防水中已經(jīng)被證實(shí)是一種優(yōu)良的防水做法。2006年鐵道科學(xué)研究院與北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司聯(lián)合開展了《客運(yùn)專線橋梁混凝土橋面RWB-801高聚物改性瀝青防水卷材試驗(yàn)研究》課題，證實(shí)高聚物改性瀝青防水卷材是最適合于高速鐵路橋梁高標(biāo)準(zhǔn)防水要求的材料。建議客運(yùn)專線橋梁混凝土橋面防水層采用這種材料。
　　2007年4月發(fā)布了《客運(yùn)專線橋梁混凝土橋面防水層暫行技術(shù)條件》修訂稿，增加了高聚物改性瀝青防水卷材。
　　在經(jīng)歷了八年棄用瀝青類防水材料后，鐵道部再次啟用高聚物改性瀝青卷材防水材料。
　　2、鐵路混凝土橋梁橋面體系防水技術(shù)原理分析
　　縱觀國內(nèi)外橋梁防水的發(fā)展，橋面防水解決的是橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題。
　　在橋面防水方面，世界各國大都經(jīng)過了一個從無意識、到重視、到將防水層作為一個不可缺少的重要防護(hù)措施。
　　時至今日，不同國家、或不同地區(qū)對橋面防水層的設(shè)置做法仍然存在許多認(rèn)識上的不同，這些不同表現(xiàn)在防水材料的選擇、橋面鋪裝層的規(guī)定等等，但其本質(zhì)則反映出對橋面防水、防護(hù)、鋪裝體系的認(rèn)知程度。
　　在橋面上設(shè)置防水層的功能就是將能夠引發(fā)耐久性問題的“水”與橋梁結(jié)構(gòu)隔離開來。而能夠形成嚴(yán)格密閉隔離的材料則是有機(jī)薄膜材料。
　　然而，與一般的工業(yè)與民用建筑不同，橋面防水層在整個橋梁體系中承擔(dān)著更重要的作用。這就是防水層還要承受、傳遞交通動荷載，以及荷載作用效應(yīng)。可以說正是對交通動荷載的認(rèn)識、把握不準(zhǔn)，導(dǎo)致人們在混凝土橋面防水的選材、施工技術(shù)等方面的種種困惑。
　　設(shè)置防水層的鐵路橋梁鋪裝體系可用下述幾個模型描述：
　　我們看到，無論是有渣軌道還是無渣軌道，防水層是橋梁傳力體系的組成部分，要承受交通動荷載下的壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力。從交通荷載的作用、傳遞的特征看，設(shè)置防水層的橋梁體系是一個局部面荷載下的層狀體系，該層狀體系的明顯特征是帶有軟弱夾層。見下圖所示：


　　由于柔性防水材料的模量相比于鋼筋混凝土的模量要低得多，因此這是一個必然帶有軟弱夾層的層狀體系，通過采用三維空間單元有限元法進(jìn)行力學(xué)計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，設(shè)置柔性防水層的橋面體系的破壞形態(tài)為防水層的剪切、疲勞破壞。即隨著橋面荷載（行車載重）增大，橋面首先因?yàn)?a href='http://m.tnb123.com' target='_blank' title='防水層'>防水層的承載能力不足而發(fā)生剪切應(yīng)變破壞；或者，當(dāng)防水層使用一定年限后，因不斷承受行車震動荷載防水層產(chǎn)生疲勞脫落，此時的破壞為疲勞破壞。到一定承載能力受制于防水。
　　讓我們再從另一個角度分析橋面防水層的防水機(jī)理。
　　我們追求無缺陷的防水層，但是缺陷最終會發(fā)生。與土木建筑相比，橋面防水層將遭受到更多的各種形式的機(jī)械損傷破壞、以及運(yùn)行損傷破壞。因此避免探討缺陷存在的影響是不合適的。橋面防水層最常見的缺陷是局部出現(xiàn)破損點(diǎn)，局部破損后的模型見下圖所示：
　　模型分析顯示，橋面防水層遭到局部破壞后，如果防水層與橋面混凝土的粘結(jié)附著經(jīng)不住水的長期“浸潤”出現(xiàn)“脫落”，脫落面就會不斷地擴(kuò)大而出現(xiàn)一定面積的空鼓，防水層下將出現(xiàn)積水，在行車動荷載作用下，積水會產(chǎn)生脈沖水壓，這種往復(fù)作用的壓力水類似“唧筒”效應(yīng)，會引發(fā)防水層的“脫落”面迅速擴(kuò)大、對混凝土也極具溶蝕破壞作用。
　　問題最終歸結(jié)到防水層與混凝土界面的粘結(jié)復(fù)合性能，且要能經(jīng)得住水的長期浸泡、持久穩(wěn)定地粘附在混凝土面上。這包含兩個過程，一方面是防水層在鋪設(shè)時要做到與混凝土橋面密實(shí)粘結(jié)復(fù)合體系，另一方面體現(xiàn)在防水層具有良好的抗水的“浸潤脫落”。
　　然而，混凝土橋面防水層存在天然水的“浸潤脫落”條件。混凝土是透水性的，而且橋梁表面存在弱界面（混凝土表面養(yǎng)護(hù)不足、水泥浮漿）；防水層存在水浸泡的客觀條件（周邊、破損處、以及混凝土內(nèi)部原始滯留水分等），故防水層會因水的浸泡而脫落。這個過程若采用杜布爾方程（Dupre）分析，可表述為：∑（s-o）-∑（s-w）-∑（w-o）。cosα=0；
　　式中∑（s-o）、∑（s-w）、∑（w-o）分別為混凝土—有機(jī)防水涂膜、混凝土—水、水—有機(jī)防水涂膜的界面張力。
　　不幸的是，對于大部分防水材料而言，∑（s-w）＜∑（s-o），故cosα＞0，說明防水薄膜容易被水置換，故粘附的防水層（涂料、膠粘劑）容易被水“浸泡剝落”。
　　由此看到，大部分的防水層實(shí)際上是不耐水長期浸泡的。也就說如果防水層局部遭到破損，破損處長時間積水，水會逐步將防水層從粘結(jié)基面上剝落。
　　這就是橋梁混凝土橋面防水的特殊之處。無論是開發(fā)橋面用防水材料、還是橋面防水工程施工，都要切實(shí)解決好上述問題。否則，對于維修、更新都非常困難的鐵路橋梁，防水層的失效將產(chǎn)生嚴(yán)重的耐久性問題和經(jīng)濟(jì)損失。
　　3、RWB-801鐵路橋面專用高聚物改性瀝青卷材及其防水系統(tǒng)的研究開發(fā)
　　前面的分析為我們清晰地描述了橋梁混凝土橋面防水層的需求特征：
　　1 防水層在混凝土橋面體系中作為“軟弱夾層”，在承受行車交通動荷載下，柔性防水層為最不利層面，最容易遭受運(yùn)行荷載變形損傷、以及外界機(jī)械破壞因素?fù)p傷。
　　2 防水層遭受局部破損后 “水浸潤脫落”會導(dǎo)致防水層由點(diǎn)失效變?yōu)槊媸�效，因�?a href='http://m.tnb123.com' target='_blank' title='防水層'>防水層的抗“水浸潤脫落”性能至關(guān)重要。
　　3 長期的行車震動，防水層很容易發(fā)生粘結(jié)疲勞脫落。
　　將目前市場上的防水材料加以綜合比較，發(fā)現(xiàn)石油瀝青依然是最適合混凝土橋面防水要求：石油瀝青作為防水材料，因其天然的憎水性能、粘結(jié)附著性能、熱塑性，以及優(yōu)良的耐久性。
　　特別是其粘結(jié)性能、能夠持久、牢靠地粘附于混凝土、砂漿抹面、石材、金屬等干燥的固體材料表面。并且這種粘結(jié)性能還具有壓敏特點(diǎn)，即遭受外界壓力時，其粘結(jié)性隨壓力的增大而增強(qiáng) 。
　　石油瀝青易于溶解于有機(jī)溶劑中，從而制成低濃度、高流動滲透性的涂料，用這樣的低濃度涂料作為混凝土表面的基層處理劑，可以充分搌布于混凝土凹凸不平的表面、滲透入混凝土表面微細(xì)縫隙、孔洞內(nèi)，最大程度地獲得混凝土——瀝青粘結(jié)面。基層處理劑中還可以通過添加抗剝落劑，使得cosα＜0，即角α＞90°，從而獲得持久的抗水“浸潤脫落”性能。
　　二十世紀(jì)七十年代前，人們沒有掌握高聚物改性技術(shù)，工程防水領(lǐng)域使用的是常溫下為固體的瀝青。而高聚物改性技術(shù)非常發(fā)達(dá)的今天，通過在石油瀝青中添加高分子聚合物改性，改性石油瀝青可獲得寬廣的使用溫度范圍（-35℃~130℃，-15℃~160℃）、并具有了更加優(yōu)良的彈塑性、耐久性也得到最大改善。