呂振家

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國鐵路事業(yè)也取得了較大的進(jìn)步，與此同時，高速鐵路的建設(shè)也進(jìn)入了一個快速發(fā)展的時期。鐵路建設(shè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是涉及到國家生產(chǎn)與發(fā)展的百年大計，一般情況下，對于高度鐵路橋梁的設(shè)計要求，需要達(dá)到100年，因此，鐵路建設(shè)的質(zhì)量是十分重要的。其中較為重要的防水工程，需要按照20年的期限進(jìn)行規(guī)劃，這對于防水材料的應(yīng)用有著較高的要求。本文則主要針對高鐵橋梁用暴露型防水耐磨彈性涂膜的相關(guān)問題盡心簡單的探討。

關(guān)鍵詞：高鐵橋梁 ，暴露型防水耐磨彈性， 涂膜

Abstract: with the development of economy, China railway enterprise also made great progress, and at the same time, high speed railway construction has entered a rapid development period. Railway construction is the foundation of the development of national economy, is also related to national production and development of the important project, usually, to high railway bridge design requirements, need to reach 100, therefore, railway construction quality is very important. One of the more important of waterproofing, need according to 20 years of term planning, for the application of the waterproof material has a higher requirements. This paper is mainly aimed at the high iron bridge type with exposure waterproof wear-resisting coating related problems of elastic with simple discussion.

Keywords: high iron bridge, exposure type waterproof wear-resisting elasticity, the film

中圖分類號：K928.78文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了鐵路橋梁的快速發(fā)展，對于運(yùn)行時間要達(dá)到100年的要求，在防水工程的設(shè)計方面，至少需要以10年為一個規(guī)劃周期，這就需要較高性能的防水材料，才能夠確保防水工程的有效實(shí)施。在高鐵橋梁的建設(shè)過程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的大量運(yùn)用，對于橋梁的強(qiáng)度與耐久性都有著一定的保障，而在混凝土結(jié)構(gòu)表面的含水率也有著較高的要求。

一、高鐵橋梁概述

（一）高鐵橋梁的特點(diǎn)

1.高鐵橋梁中橋梁的比例較大，而且高架長橋數(shù)量較多。在高鐵橋梁的建設(shè)過程中，對于鐵路橋梁的設(shè)計參數(shù)有著較高的設(shè)計要求，對于曲線的半徑、坡度等，都有著嚴(yán)格的要求。高鐵橋梁的建設(shè)要求全封閉行車，因此在高鐵橋梁結(jié)構(gòu)建筑中，往往有著比普通鐵路更多的建筑物，而高架長橋的數(shù)量也較多。比如我國京滬高速鐵路橋梁，其中的橋梁就占據(jù)了鐵路線路總長度的80%以上，武廣客運(yùn)專線中，橋梁的數(shù)量也占據(jù)了線路總長度的40%以上。

2.高鐵橋梁大多以中小跨度為主。高鐵橋梁建設(shè)中，對于橋梁、隧道等土建工程的施工質(zhì)量有著較高的要求，在高鐵橋梁建設(shè)中，其橋梁的跨度大多以中小跨度為主。如我國京滬高速鐵路上的橋梁，大多數(shù)都是中小跨度的橋梁，而較為常見的方式則是等跨不自豪的雙線整孔簡支梁，跨度一般有24m，32m，40m等幾個規(guī)格。

3.高鐵橋梁剛度較大而且整體性能較高。在高速鐵路橋梁建設(shè)中，必須保證其具有較強(qiáng)的剛度和整體性，只有這樣才能夠確保橋梁不會出現(xiàn)較大幅度的振幅。另外，對于橋梁預(yù)應(yīng)力的變化和溫差的變化可能引起的橋梁結(jié)構(gòu)變形，有著較強(qiáng)的控制作用。通常情況下，高鐵橋梁的設(shè)計過程中要對橋梁的剛度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，而對橋梁的強(qiáng)度設(shè)計則達(dá)到要求即可。雖然在荷載方面，高速鐵路橋梁的荷載量要低于普通的鐵路，但是實(shí)際過程中，高速鐵路在梁高和梁重等方面都要優(yōu)于普通鐵路。

4.縱向剛度較大。高速鐵路橋梁的建設(shè)需要依次按照無縫線路實(shí)現(xiàn)連接，在橋梁上的無縫線路鋼軌與普通的鐵路路基在受力狀態(tài)下有著較大的區(qū)別，其在受到溫度的變化、列車的制動等因素的影響下，可能會在縱向產(chǎn)生一定的位移，進(jìn)而引起橋梁鋼軌附加應(yīng)力的產(chǎn)生。如果附加應(yīng)力過大，則會使得橋梁上的無縫線路穩(wěn)定性受到影響，造成安全隱患，容易造成安全事故。因此，對于高速鐵路橋梁的設(shè)計，尤其是在墩臺基礎(chǔ)的設(shè)計方面，要確保其具有足夠的剛度，才能夠減少由于鋼軌產(chǎn)生的附加應(yīng)力產(chǎn)生的相對位移。

5.高鐵橋梁結(jié)構(gòu)便于檢查和維修。如果高速鐵路出現(xiàn)中斷行車，則會對社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成一定的影響，因此，應(yīng)當(dāng)盡量減少對高速鐵路的維修，同時又要加強(qiáng)對其日常的維護(hù)。因此在進(jìn)行高鐵橋梁的設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)將其耐久性的設(shè)計作為基本的原則，在這個基礎(chǔ)上，對于其結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計和布局進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，對于橋梁的耐久性結(jié)構(gòu)和設(shè)計方面，要嚴(yán)格的控制。

（二）高鐵橋梁的細(xì)節(jié)建設(shè)

1.建筑材料。在全世界范圍內(nèi)，幾乎所有的鐵路橋梁使用的都是混凝土結(jié)構(gòu)，在橋梁主體以及其附屬設(shè)施的建設(shè)方面，除了要滿足基本的規(guī)范要求，更要對其原料的使用進(jìn)行嚴(yán)格的控制。對混凝土原料的選擇、外加劑的使用以及管道壓漿材料等，都要嚴(yán)格的按照施工規(guī)定來選擇，以此來實(shí)現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的保障。為了使橋梁的振動和噪聲得到有效的減少，一般都選擇鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等，科學(xué)的選擇混凝土能夠?qū)﹁F路橋梁產(chǎn)生的裂縫有著較為嚴(yán)格的控制能力。在特殊情況下，必須要使用鋼橋時，則應(yīng)當(dāng)盡量使用混凝土梁，橋面一般可以使用正交異形板作為橋面的主要構(gòu)造。而在一些施工條件受限制的地區(qū)，可以考慮組合梁的設(shè)計方案 。

2.結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)高速鐵路對橋梁動力性能的要求和我國鐵路橋梁建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合橋梁工程造價和施工運(yùn)營條件，一般都選用簡支梁、連續(xù)梁、組合梁、剛架及拱等剛度大的橋型，跨度一般不超過100米。小跨度剛架橋的截面形式以現(xiàn)澆板梁為宜；簡支梁與連續(xù)梁橋的截面以單箱單室箱梁為宜；鋼桁架橋的橋面系以采用正交異性板為宜；組合梁橋也以箱形截面為宜。中小跨度橋梁中，在地形、地質(zhì)及橋位適合的地方，可采用拱橋、連續(xù)鋼構(gòu)、斜拉橋等橋式，一般采用下承式結(jié)構(gòu)為宜。40米以上的中等跨度橋梁基本可采用箱形截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁形式，40米以下的小跨度橋梁則主要采用預(yù)應(yīng)力混凝土或部分預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁。

3.結(jié)構(gòu)形式。就橋面而言，其布置是否合理將直接影響橋梁的耐久性和運(yùn)營期間的維修作業(yè)。我國高速鐵路橋梁采用雙線整體橋面，設(shè)置了防排水體系、防護(hù)墻、電纜槽、接觸網(wǎng)支柱、檢查通道人行道板、欄桿或聲屏障，可以有效防止列車顛覆、便于線路養(yǎng)護(hù)等。

二、高鐵橋梁用暴露型防水耐磨彈性涂膜

1.接縫密封

在高鐵橋梁建設(shè)中，根據(jù)設(shè)計要求，通常需要針對對接縫進(jìn)行必要的防水處理，主要的防水材料一般以厘清、聚氨酯密封材料為主。接縫密封防水處理的過程如圖1所示：

當(dāng)使用傳統(tǒng)的密封方式時，往往防水效果無法到理想年限的要求，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的密封方式中所使用的密封膠中往往含有油品、高沸點(diǎn)等物質(zhì)，在實(shí)際的運(yùn)用中，這些物質(zhì)會不斷的產(chǎn)生遷移，并且隨著淺議的位置逐漸接近界面，便會向空氣中散發(fā)，這時就會導(dǎo)致接縫處的密合程度不斷的降低，進(jìn)過一段時間后，則其彈性模型不斷的加大。另外，在傳統(tǒng)的密封處理時使用的反應(yīng)性密膠時，也會不斷的發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而使得彈性模型不斷的增加。即使是使用具有較強(qiáng)延伸率的密封膠，在經(jīng)過幾年的風(fēng)吹、日曬等因素的影響，也會在其界面發(fā)生破壞，使得其密封作用消失。特別是在橋梁使用的混凝土材料中，如果含有的石灰質(zhì)數(shù)量較大，則其會產(chǎn)生一個較弱的界面，這時容易造成粘結(jié)的破壞，失去防水的效用。

基于以上問題，為了保證接縫防水的密封有效期能夠盡可能增長，需要充分結(jié)合密封膠技術(shù)與涂膜技術(shù)，這樣才能夠有效的增強(qiáng)密封防水效果，使得橋梁防水密封的有效期能夠達(dá)到至少10年以上。密封膠技術(shù)與涂膜技術(shù)相結(jié)合的過程如圖2 所示：

通常情況下，在橋梁工程中出現(xiàn)的漏水，大多是從裂縫處開始的，因此，要加強(qiáng)工程的防水質(zhì)量，首先就要針對裂縫處進(jìn)行有效的密封處理。在圖2 的標(biāo)識中，通過這個將低模量單組分聚氨酯密封膠技術(shù)與暴露彈性涂膜技術(shù)相結(jié)合的方法，能夠確保工程的防水期限達(dá)到至少10年，該方法的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要有以下幾方面：

（1）在上層密封膠中心嵌入PE泡沫棒，能夠使密封膠的拉伸模量得到很大程度的降低，這樣則不會在接縫的表面處發(fā)生斷裂或者是破壞。

（2）在橋梁接縫處的縫隙上使用暴露型防水涂料可以通過使用聚酯無紡布來加強(qiáng)。這時如果上部的密封膠產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象，或者是裂縫的形狀變大，這時則能夠保證涂膜不會發(fā)生斷裂，這樣也能夠從根本上確保雨水不會深入到裂縫中，有效的實(shí)現(xiàn)防水效果。

（3）在上邊緣的混凝土中可以同時使用涂料的搭接技術(shù)，這樣不會導(dǎo)致接縫兩端的混凝土發(fā)生斷裂現(xiàn)象。

（4）通過聚酯無紡布的使用能夠不斷的提高混凝土接縫兩面的粘合力度，因?yàn)榫埘o紡布具有一定的強(qiáng)度，其本身的延伸率能夠超過100%，而其與涂料結(jié)合同化后的延伸率則能夠達(dá)到150%以上，并且其也具有多向同性，能夠達(dá)到很好的防水效果。

當(dāng)前我國高鐵橋梁中普遍使用的有單組分低模量聚氨酯密封膠SJK 1907及SJK 580暴露型單組分聚脲防水材料，兩種材料的性能分別通過表1和表2來表示：

2.橋面鋼筋混凝土防水

（1）抗拉強(qiáng)度：針對混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，一般要求混凝土的抗拉強(qiáng)度在4MPa以上，暴露型防水涂膜的抗拉強(qiáng)度在8MPa以上。

（2）粘結(jié)強(qiáng)度各層的粘結(jié)強(qiáng)度如下：底涂劑對混凝土>3．0 MPa；暴露型防水涂膜對底涂劑>3．0 MPa；暴露型防水涂膜和底涂劑對混凝土剪切強(qiáng)度>2．0MPa。

（3）防水涂膜的種類

①聚脲類：聚脲類防水涂膜分為暴露型和非暴露型。一般情況下，非暴露型的防水涂膜往往屬于方向族類，在陽光的照射下，一般會產(chǎn)生顏色的變化，而且其表面會產(chǎn)生一定的粉化現(xiàn)象。相比之下，暴露型的聚脲則具有很強(qiáng)的抗紫外線的能力，在陽光的照射下不會發(fā)生顏色的變化，不會產(chǎn)生粉化現(xiàn)象。所以，通常情況下，如果使用非暴露型聚脲，則需覆蓋一層暴露型聚脲，防水涂膜節(jié)點(diǎn)示意圖見圖3，聚脲類防水涂膜的性能指標(biāo)，則如表3所示：

②彈性PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)暴露型防水涂料MMA(甲基丙烯酸甲酯)因具有極其優(yōu)異的耐紫外線、抗氧化性等性能，它經(jīng)長達(dá)20年以上外曝曬仍不發(fā)生變化，因而在歐美國家廣泛用于室外地坪和室外暴露防水工程中，其性能見表4。

3．耐久性規(guī)定

每個國家對于不同的建筑物耐久性都有著不同的要求，以西方國家為例，通常是在保險公司的參與下，通過開發(fā)商、設(shè)計方、監(jiān)理方等多個部門的共同協(xié)商，對于工程的質(zhì)量作出使用年限的保證，如果工程在使用年限內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問題，則要追究相關(guān)的責(zé)任，并且按照保險公司的要求，對業(yè)主進(jìn)行必要的賠償。以高鐵橋梁的質(zhì)量為例，在美國大部分地區(qū)的高鐵橋梁都要求達(dá)到15年的使用期限，而歐洲其他國家則以10年為普遍的使用期限規(guī)定。在我國，實(shí)行的是保修制度，也就是說，在保修期內(nèi)的工程出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，只要進(jìn)行維修，卻不會對業(yè)主進(jìn)行賠付。針對我國的高鐵橋梁工程的防水要求，至少應(yīng)當(dāng)保持10年的免費(fèi)保修期，這樣才能夠有效的提高我國高鐵橋梁的耐久性，促進(jìn)鐵路工程的快速發(fā)展。

結(jié)束語：

鐵路工程是百年大計的耐久性工程，影響其耐久性的一個主要因素，就是工程的防水。如果防水工程無法達(dá)到預(yù)期的防水效果，則會造成鐵路工程的使用年限大大的降低。因此，只有確保防水工程的質(zhì)量，才能夠有效的保證工程的使用年限。而在防水工程中，最為薄弱的環(huán)節(jié)就是接縫的密封處理，本文筆者所論述的密封與防水涂膜相結(jié)合的接觸處理方法，使得密封防水的效果得到了大幅度的增強(qiáng)，確保鐵路橋梁的橋面接縫防水效果能夠達(dá)到至少10年的要求。由于橋梁工程的表面，要長期受到日曬、雨水等自然因素的影響，因此其使用的防水涂膜對于橋梁的使用年限有著重要的影響，特別是具有防紫外線功能的涂膜技術(shù)，能夠確保橋梁在陽光的曝曬下保持至少10年不會產(chǎn)生變色和粉化的現(xiàn)象，抗拉強(qiáng)度也較之普通的混凝土強(qiáng)，因此可以長期暴露使用，也是未來高鐵橋梁理想的防水材料之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]余建平,路易·杜朗.高鐵橋梁用暴露型防水耐磨彈性涂膜[J].上海涂料,2009(05)

[2]阮和章.高鐵橋梁噴涂聚脲防水層施工經(jīng)驗(yàn)探討[J].第二屆高鐵橋梁噴涂聚脲防水技術(shù)研討會,2010.

[3]趙杰.我國高鐵橋梁技術(shù)的自主創(chuàng)新[J].中國發(fā)明與專利,2011(08)

[4]阮和章.京滬高鐵橋梁混凝土橋面噴徐聚脲防水層施工[J].中國建筑防水,2010(10)

[5]鄭家玉.高鐵橋梁混凝土橋面防水材料的研制與開發(fā)[J].中國建筑防水,2009(05)

[6]于麗恒.京滬高速鐵路橋梁聚脲防水層施工[J].山西建筑,2011(02)

[7]張梅,龐金錄,楊光付,姜志國.高速鐵路橋梁用低模量聚氨酯伸縮縫[J].化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料,2011(03)

[8]靳炳強(qiáng).高速鐵路橋梁MMA樹脂防水層施工技術(shù)[J].硅谷,2011(01)

[9]耿惠芳.噴涂聚脲防水層施工技術(shù)在京滬高鐵橋梁上的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(70)

[10]莊敬.京滬高鐵聚脲噴涂設(shè)備及其特點(diǎn)[N],第二屆高鐵橋梁噴涂聚脲防水技術(shù)研討會,2010.

[11]朱志遠(yuǎn),余弈帆,陳建華.高鐵橋梁防水卷材應(yīng)用性能研究[J].中國·上海第三屆建筑防水材料及工程技術(shù)研討會,2009.

[12]潘賞.高速鐵路橋梁用聚氨酯防水體系的研究[D].北京化工大學(xué)：材料科學(xué)與工程,2010.

[13]京滬高鐵建設(shè)進(jìn)入關(guān)鍵,專家會診聚脲二次施工——京滬高鐵橋梁噴涂聚脲防水層二次施工技術(shù)研討會在京舉辦[N].中國建筑防水,2010(20)

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。