辽宁地区新型桥面防水技术研究.docVIP

PAGE 64 PAGE 63 1 绪论 1.1 研究背景 我国正处于大规模基础设施建设的高峰时期，桥梁作为公路的重要组成部分，其结构的安全性、耐久性及桥面使用性能越来越受到重视。截止到2006年底，我国高速公路通车里程已经超过了4．5万公里。根据我国政府通过的“7918高速公路网发展规划，2010年之前，中东部省份的所有村庄以及西部省份的所有乡镇已建成全天候的公路并与公路网连接；2020年前，西部所有省份的村庄要建成全天候的公路并与公路网连接，从而为公平发展建立一个平衡的公路网络。与国家“西部大开发战略相适应，我国西部地区的高等级公路交通网络建设正大规模进行，西部地区多山的地理特征使桥梁成为高等级公路的重要组成部分，一批大跨径公路桥梁相继开工，并陆续建成通车。桥梁结构不断创新，桥梁施工技术不断提高，这促进了我国桥梁建设水平的快速提高。据有关部门统计，我国最近15年共修建了15万座公路桥梁，总长3．8万多公里，平均每年修l万座大桥，速度和长度均居世界前列。 桥面铺装作为桥梁行车体系的重要组成部分，它一方面可分散荷载，参与桥面板的受力：另一方面起联结各主梁共同受力的作用，既是桥面保护层又是桥面结构的共同受力层。铺装层质量的好坏和使用耐久性直接影响到行车的安全性、舒适性、桥梁的耐久性及投资效益，对桥梁的使用性能影响很大。桥面铺装层直接暴露在环境下，承受行车荷载、梁体变形和环境因素等的作用，因此，它必须具有足够的强度和良好的整体性，并具有足够的抗裂、抗冲击、耐磨等性能。 对于钢筋混凝土来说，裂缝几乎是不可避免的。除了设计不当、施工质量低劣、荷载过大使钢筋混凝土产生非正常裂缝外，由于水泥混凝土材料本身的原因，温度变化、干燥收缩、碱集料反应、硫酸盐作用、冻融作用都可能使桥梁梁板产生各种各样的裂缝。由于这些裂缝的存在，雨水很容易侵入混凝土中问，从而腐蚀其中钢筋，作用时间长后减小了钢筋截面积，相应地减少了梁板的含筋率，最终造成桥梁的结构性损坏。雨水进入水泥混凝土中问还会加重混凝土的冻融损坏，特别是对于辽宁地区冬季撒盐化雪，盐水对钢筋的腐蚀更为致命。例如辽宁省朝阳市某桥北侧边梁梁底主筋腐蚀十分明显，多处翼缘混凝土因锈水渗出形成锈斑，主要原因为桥梁表面原来存在裂缝，梁板翼缘受雨水侵蚀最为严重，混凝土表面既有裂缝成为渗水通道，加速了钢筋的腐蚀。 沥青混合料铺装层的物理与力学性能同桥梁结构相比有着明显的差异，即一柔一刚。这一特性导致二者在温度变化及荷载作用下应力与位移不连续性，尤其是水平剪应力往往主要由铺装层承担。如果桥面与铺装层(刚柔界面)之间的粘结不够牢固，或者铺装层(层间)抗剪强度不足，极易在铺装层中产生剪切破坏，表现为推移、车辙、拥包、撕裂，形成人们通常所讲的“搓皮”现象，也就是刚柔两部分变形不一致。由此可见，对于桥面铺装层而言，水泥混凝土铺装层与沥青铺装层之间的粘结至为重要。 为了方便施工工艺，减少层间接触面，不少国家取消了专门的防水层，或将防水层和粘结层并为一层，称作防水粘结层。为了减少桥面铺装的破坏，进行桥面铺装防水粘结层的分析与研究是极为必要。本文将对新型防水粘结材料——CCCW－高粘高弹SBS改性沥青的应用进行研究。 1.2 国内外研究与应用状况 桥面防水层属于桥面铺装结构的组成部分之一，防水层与铺装结构的关系是部分与整体的关系。因此，研究防水层必须结合对铺装结构的研究进行，下面先简述国内外桥面铺装结构的设计与应用状况，然后综述国内外对桥面防水粘结层的研究状况。 1.2.1 国外的研究状况 桥面防水体系的修筑是提高桥梁使用寿命的重要保证，不容忽视，它与面层的设计与施工是有机的整体，许多国家重视防水粘结层的应用。 二十世纪二十年代，丹麦和美国堪萨斯州开始在混凝土桥面采用较为原始的防水层，四五十年代，伴随发达国家大规模的公路建设，防水层逐步得到应用。防水系统的概念在六十年代出现，由于认识到防水系统对保证桥梁耐久性的重要意义，英国于1965年开始强制在混凝土桥面设置防水系统，从1971年起防水材料和防水系统须满足1970年颁布的道路和桥梁工作规范(DTTMBE27)自1975年，起为了获得BBARB使用资格认证，材料必须接受一系列检侧，至1986年，须满足专门的公路工作规范。在这期间，欧美等国相继制定类似政策，并对防水系统进行了大量的研究，掀起了桥面防水研究和应用的高潮。 为完善和提高桥面铺装的使用性能，许多国家展开新一轮的桥面铺装特别是对防水粘结层及其体系的研究和应用。如英国TRRL于上世纪80年代末90年代初开展了一项庞大的、系统的研究计划口1；美国SHRP对防水系统的使用性能和无破损检测技术进行了研究；美国的NCHRP也于1995年对混凝土桥梁的防水情况进行了大规模的调查和研究，并重申了桥面防水系统在新建、改建和维修工程中的重