混凝土桥桥面的铺装与防水

混凝土桥桥面的铺装与防水

摘要：本文简要介绍了目前桥面铺装与防水的现况、着重分析了在车辆荷载作用下防水层的层面剪应力及

抗裂对防水层的抗拉强度与层面抗剪强度之间的关系。

关键词：桥面防水层间剪应力抗拉强度与粘接强度

本文着重对目前混凝土桥桥面铺装与防水进行分析，并提出一些看法与同行进行讨论。

桥面铺装的作用是：防止车轮直接与混凝土桥面接触使混凝土行车道板面受到磨损、分布车轮压力以减少荷载对桥面板的作用力、保护混凝土桥面板及主梁防止混凝土及钢筋的腐蚀、提高行车的舒适度、增加了桥梁美观。

桥面铺装的破坏将影响桥梁的使用功能、降低桥梁的使用寿命、影响桥梁的美观、以至改变桥梁的受力状态（如单板受力、高强度钢丝局部锈断）。随着道路等级的提高、立交桥的大量修建，桥梁面积占道路面积的比重越来越大，因此桥面铺装的质量问题越来越受到广大工程界的关注。

一、桥面铺装面层

桥面铺装结构（自桥面板表面而上）的组成是：水泥混凝土找平层（装配式桥梁是必需的）、防水层（视桥型、环境不同而不同，有的桥可不设防水层）、桥面铺装面层（沥青混凝土或水泥混凝土）。为讨论方便，将桥面铺装分为桥面铺装面层与桥面防水层两部分，不再专门论述找平层，将找平层放在桥面面层一起谈论。

目前桥面的桥面铺装面层有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青混凝土作为上面层水泥混凝土作为下面层等三种。据不完全统计在国外以沥青混凝土作为铺装的面层较多，国内也大致如此。

在北京80年代以前采用的水泥混凝土桥面铺装面层，其作法是：水泥混凝土厚8cm、在板中布置Φ10的钢筋网（其双向间距为10cm），此种面层主要问题是在通车前就会出现开裂，通车后在温度与车载共同作用下开裂更为严重。因此在80年代中期组织了北京有关力量进行过攻关，经过分析与计算，认为混凝土板应至少加厚14cm且应采用双层配筋，并提出了配筋量。考虑到如果采用沥青混凝土，可能比水泥混凝土节省投资，其它方面的技术指标也较好，自此以后北京市的桥面就改为沥青混凝土桥面铺装面层。近20年来沥青混凝土桥面也出现了一些问题，如开裂、拥包等现象。

沥青混凝土桥面作法较多：如重庆长江公岩大桥引桥桥面铺装分为两部分：箱粱采用两层改性沥青混凝土各层厚均为4cm+钢纤维混凝土6cm；T梁采用一层改性沥青混凝土层厚为4cm+钢纤维混凝土11cm。郑州市跨机场高速路高架桥桥面铺装的结构组成为：4cm沥青混凝土(AK-16)+5cm沥青混凝土(AK-25)+防水层+(6cm)防水混凝土。在106国道长恒至滑县改建段桥面铺装的结构为：10cm 沥青混凝土+10cm防水混凝土。北京的作法一般是：改性沥青混凝土（9cm）+防水层+水泥混凝土（9cm）。

各地对改善沥青混凝土的路用性能也进行了不少有意义的研究：关于SMA路面渗水问题一文对沥青混凝土的配比设计(玛蹄脂含量和粗骨料骨架之间应取得平衡)、施工(高频低幅，紧跟慢压。并指出碾压是解决透水问题的最佳时期。摊铺

机的摊铺宽度也不可忽视)、选择最佳的路面厚度与最大骨科直径的比值(建议取3)提出了明确的建议；有的研究指出：掺聚酯纤维于沥青混凝土中可改善铺装层的高温稳定性、疲劳耐久性、低温抗裂性和抗水性；在高等级公路桥面混凝土铺装层破坏原因及对策一文在调查研究的基础上提出了一系列预防措施；在沥青混凝土桥面铺装施工一文中对箱梁的影响进行研究认为施工荷载对结构的影响不容忽视，在设计时应作为工况进行计算；厦门提出海沧大桥钢桥面及引道桥面铺装检验评定标准等，都取得了一定的效果。

由于沥青混凝土桥面的在荷载作用下作状态与道路不同，不能用弯沉值来评价、其剪应力及弯拉应力值也与道路不同、用双圆模拟是否洽当也需进一步研究。由于这方面研究工作较少，所以对于桥面铺装面层还未能提出其统一的力学指标。水泥混凝土桥面铺装：如果在混凝土桥面铺装层下设有柔性防水层，在温度与荷载作用下，混凝凝土板应足够的厚度且需双层配筋，但这样也很难防止开裂。北京80在年代初曾做一座试验桥其混凝土层厚度为14cm、并采用双层配筋，通车后隔一段时间也出现均匀横桥向开裂。在连续配筋混凝土路面的配筋设计方法一文指出纵向配筋的计算，以面层横向裂缝间距1—2.5m,允许最大裂缝宽度为1 mm及以钢筋屈服强度控制，此时钢筋的配筋率为0.6％-0.8％，可见采用水泥混凝土桥面路面铺装的设计方法，是允许开裂的。如果允许开裂防水层就有可能被拉裂而失效。混凝土桥面的设计方法应如何进行也未见报导。

最近有报导一种半刚性面层：在沥青混凝土中掺入适量水泥或在混凝土掺入适量沥青，可以改变其工作性能。

找平层：是否需要找平层目前看法也不尽一致，我以为尽可能不作，至少对于现浇混凝土箱梁、预制混凝土工字型梁现浇桥面板、钢与混凝土组合梁是可以设不找平层。目前混凝土找平层的一般作法是：水泥混凝土厚度10cm左右、在板中布置单层钢筋网、水泥混凝土标号为C30（易出现起砂）。有人主张找平层与桥面连接，也有人主张不与桥面连接，各有利弊，但都很难避免开裂。

目前建材行业发展很快，希望有关部们重视这一问题，如果能有一种材料即可以作为桥面铺装层又能代替防水层还可以取消找平层，则会给桥梁建设工作带来很大的社会及经济效益。

二、防水层

在桥梁设计规范中规定：钢筋混凝土桥面板与铺装层之间是否要设置防水层，应视当地的气温、雨量、桥梁结构和桥面铺装的型式等具体情况而定。防水性水泥混凝土和沥青混凝土铺装层下可不设防水层，但在主梁受负弯矩作用处应设置防水层。

为解决桥面防水问题，国外如丹麦、德国、法国、英国以及日本等国，在国内有北京、上海、天津、陕西等省市进行了大量研究工作并取得了一定的成果。防水层的作用是：保护桥面板与主梁的混凝土及钢筋防止其腐蚀，而主要是防止钢筋(高强度钢丝)的锈蚀。

钢材锈蚀的最主要原因是盐害，因此在沿海地区及冬季洒化冰盐地区的桥梁均应设置防水层。对钢材的防护不仅是主梁也应包含桥面板，也就是说如果桥面板没有设横向预应力时也应设防水层。事实上沥青混凝土还是透水的，目前达不到防水的作用，因此对于沥青混凝土桥面铺装在其下还是应设置防水层。在上述地区的桥梁曾有由于未设防水层，造成钢绞线锈断的事例，因此设还是不设桥面防水