一、國內(nèi)外概況
    混凝土橋面漏水會腐蝕鋼筋，降低混凝土強(qiáng)度，縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命，70年代初國際經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展組織（OECD）在其道路研究報(bào)告中就指出： 過去20年在歐洲和北美建設(shè)的許多混凝土橋面由于漏水而受到不同程度的損壞，交通量大并在冬季使用鹽水化冰的橋面損害嚴(yán)重，而鋪設(shè)了防水層的橋面，只要防水層沒有大面積破壞，就沒有明顯的損壞。現(xiàn)在許多國家已制定了橋面防水材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。1997年4月英國橋床防水協(xié)會主席丁爵福先生來華技術(shù)交流時(shí)，就談到在歐洲的所有的橋梁都必須設(shè)置防水層。上海內(nèi)環(huán)線高架橋是世界銀行貸款，國外專家就堅(jiān)持橋面必須設(shè)置防水層。 
    我國橋面防水過去一般沒有要求，到了80年代末如年代初，隨著高速公路和立交橋。高架橋的發(fā)展，防水問題也日漸突出。1990年上海市政工程設(shè)計(jì)院提出了“南浦大橋主橋橋面防水層及技術(shù)要求”。我國防水專家、中國四海工程公司高級技術(shù)顧問、工程兵指揮學(xué)院教授級高級工程師王友亭先生1990年12月15日，首先提出了“南浦大橋主橋橋面防水層初步論證報(bào)告”；1991年2月，中國四海工程公司，工程兵指揮學(xué)院技術(shù)服務(wù)部提出了“南浦大橋主橋橋面防水層研究的簡要報(bào)告”，1991年2月，上海市黃浦江大橋指揮部召集有關(guān)專家研究四海工程公司的報(bào)告確認(rèn)研究試驗(yàn)工作是卓有成效的、技術(shù)路線是正確的。與此同時(shí)，由中國四海工程公司、工程兵指揮學(xué)院、中國建筑防水材料公司、合肥建筑防水材料廠共同抽調(diào)試驗(yàn)研究人員組成“南浦大橋橋面防水研究”項(xiàng)目組，經(jīng)項(xiàng)目組三個(gè)月攻關(guān)，該項(xiàng)目1991年6月在北京通過國家建材局科技委的評議驗(yàn)收。與此同時(shí)上海內(nèi)環(huán)線高架橋橋面防水也立項(xiàng)研究。1991年4月，上海市政工程管理局通過了中國四海工程公司和工程兵指揮學(xué)院技術(shù)服務(wù)部的項(xiàng)目建議書，1991年11月6日，通過了“響環(huán)線高架橋面防水研究”課題立項(xiàng)產(chǎn)家論證。 
    與上海同時(shí)進(jìn)行橋面防水研究的還有北京市政工程研究院。1991年，北京西廂工程五座大型立交橋，根據(jù)北京市政工程局總工辦會議決定，橋面全部采用瀝青混凝土鋪裝層。下設(shè)防水層。北京市政工程研究院選取不同的防水材料在這五座大橋上進(jìn)行了防水層試驗(yàn)。 
    1997年發(fā)布的“公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范”（TJ014-97），第9.1.2條款規(guī)定橋面瀝青鋪裝應(yīng)由粘結(jié)層，防水層及面層組成。第9.1.4規(guī)定，為提高橋面使用年限減少維修養(yǎng)護(hù)，應(yīng)在粘結(jié)層上設(shè)置防水層。也就是說橋面防水到90年代末在國內(nèi)工程界已形成共識。 
    二、橋面防水層試驗(yàn)研究
    1、橋面柔性防水層的研究由于橋面防水層是設(shè)置在混凝土橋面板和瀝青混凝土鋪裝層之間，因此，本項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵除保證防水層足夠的不透水性能外，還必須保證防水層同混凝土橋面板及瀝青混凝土鋪裝層兩者之間都有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，以適應(yīng)高架橋快速行車的需要。經(jīng)過分析，我們初步選定了三種材料進(jìn)行試驗(yàn)：
    第一種材料是焦油聚氨脂肪防水涂料（上海稱851）。這種材料強(qiáng)度高，抗?jié)B性好，耐高溫，不易被瀝青混凝土燙烙而失效。但這種材料對基層干燥度要求也高，與瀝青混凝土親和性不好，容易脫離。實(shí)測抗剪強(qiáng)度很難達(dá)到IMPa（25℃），因此被淘汰。北京西廂工程實(shí)踐也表明，采用這種柔性材料的橋面防水層，在建成運(yùn)營不到一年，瀝青混凝土路面就出現(xiàn)錯動和裂縫，瀝青混凝土鋪裝層和防水層之間出現(xiàn)脫離和間隙，積了很多水只好鏟除重鋪。 
    第二種材料采用遼寧盤錦和北京北奧防水公司引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)的熱熔改性瀝青防水卷材，胎體為玻纖氈。 
    這種材料雖能滿足一般防水要求，但橋面采用卷材防水較其他部位有所不同，如橋面受動荷載作用要求搭縫必須嚴(yán)密牢靠，基面必須干燥、平整，卷材與基面必須滿貼，質(zhì)量要求嚴(yán)格，操作難度大。這種材料高溫性能較差在攤鋪瀝青混凝土?xí)r容易被燙烙。由于卷材胎體的存在實(shí)測抗剪強(qiáng)度也很難達(dá)到要求，故也被淘汰，最后選用了與瀝青混凝土相同種類的瀝青為基料，研究試制了橋面防水涂料較好地解決了這個(gè)問題。 
    2、橋面防水涂料的試驗(yàn)研究
    （1）瀝青改性材料的試驗(yàn)研究由于當(dāng)時(shí)橋面防水層不僅要求具有很高的不透水性能，而且要求防水層在-15℃低溫時(shí)還有較好的彈性和塑性，在高溫90～155℃下有足夠的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，在實(shí)際應(yīng)用中有良好的抗老化能力以及對應(yīng)變值的適應(yīng)性，這些性能要求顯然是熱淌冷脆的石油瀝青無法滿足的。因此必須對瀝青改性以提高其性能。我們選用合成橡膠合成樹脂等十多種材料進(jìn)行試驗(yàn)，最后試制成HUT-1橋面防水涂料能同時(shí)滿足以上多方面的要求。 
    我們對HUT-1橋面防水涂料主要進(jìn)行了以下項(xiàng)目的性能測試：此外，還進(jìn)行了熱碾壓后防水層的滲透試驗(yàn)及防水層裂縫開合疲勞試驗(yàn)。 
    ①熱碾壓后防水層的滲透試驗(yàn)方法及結(jié)果。 
    試驗(yàn)方法
    a. 成型透水砂漿抗?jié)B試模。 
    b.在砂漿試模上涂刷橋面防水涂料，厚度lmm。
    c.將防水涂膜成型后透水砂漿試塊快放在輪轍模上排列緊密，上鋪2cm厚度瀝青石屑，溫度125℃。 
    d.模擬輕、中型8T，10T壓路機(jī)各碾壓4遍，碾壓溫度120℃。 
    e.取出試快，剝?nèi)r青石屑，用砂漿滲透儀進(jìn)行透水試驗(yàn)。。試驗(yàn)結(jié)果0.1MPa，30min不滲水。 
    ②防水層裂縫開合疲勞試驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果。
    試驗(yàn)參數(shù)裂縫開會變化量： 0.5mm、變化頻率：24Hz、循環(huán)次數(shù)：200萬次。試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)歷200萬次試驗(yàn)后，防水層與試驗(yàn)前一樣，未發(fā)生開裂。 
    三、橋面混凝土防水劑研究
    1、研究目標(biāo)橋面鋼筋混凝土有預(yù)制的，也有現(xiàn)澆的；有預(yù)應(yīng)力的，也有非預(yù)應(yīng)力的，這么大的面積，又不是一個(gè)單位施工，要保證混凝土橋面板整體防水抗?jié)B性能是困難的，因此要研究一種強(qiáng)滲透性防水抗?jié)B劑能夠滲透入混凝土橋面板內(nèi)Icm以上，堵塞混凝土毛細(xì)孔和微細(xì)裂紋，能夠使混凝土表面抗?jié)B壓力提高到0.2MPa以上。 
    2、研究內(nèi)容 
    （1）主劑的選擇參照國內(nèi)外有關(guān)資料主劑選擇了一種既有膠體特征，又具有堿性溶液特征的膠體溶液，經(jīng)過微孔過濾細(xì)化及摻加潛伏型硬化劑研制成了混凝土表面（滲透型）防水劑（HUG-13）。 
    （2）防水抗?jié)B透劑滲透硬化機(jī)理當(dāng)防水劑滲入混凝土孔隙后，防水劑首先與混凝土溶解的Ca（OH）2和Mg（OH）2反應(yīng)，生成白色膠體——?dú)溲趸c，水化硅酸鈣和水化硅酸鎂。這種反應(yīng)無論是在稀的或濃的溶液中，都很容易而且能較快發(fā)生。從而堵塞混凝土內(nèi)部孔隙。封閉毛細(xì)孔道，增加密實(shí)度形成可靠的永久性的防水層。 
    在施工后期，滲入混凝土孔隙而未與Ca（OH）2和Mg（OH）2反應(yīng)的膠體，將在潛伏型硬化劑作用下，生成硅酸凝膠。 
    由于上述兩種膠體均不溶于水，因而使混凝土具有永久的防滲防腐功能。 
    （3）防水抗?jié)B性能試驗(yàn)根據(jù)本項(xiàng)目技術(shù)要求，并參照國內(nèi)外滲透型水泥防水劑的試驗(yàn)要求，我們對HUG-13高架橋橋面防水抗?jié)B劑進(jìn)行了以下項(xiàng)目的試驗(yàn)：序號 測試項(xiàng)目 性能指標(biāo)1、外觀 無色透明、元?dú)馕丁⒉蝗苡谒?、粘度 105±1s 3、密度 ＞1.0 4、PH值 10±1 5、滲透性 24h滲透深度＞10mm 6、不透水性 ＞0.2MPa