高铁桥梁用暴露型防水耐磨弹性涂膜分析

吕振家

摘要：随着经济的不断发展，我国铁路事业也取得了较大的进步，与此同时，高速铁路的建设也进入了一个快速发展的时期。铁路建设是国民经济发展的基础，也是涉及到国家生产与发展的百年大计，一般情况下，对于高度铁路桥梁的设计要求，需要达到100年，因此，铁路建设的质量是十分重要的。其中较为重要的防水工程，需要按照20年的期限进行规划，这对于防水材料的应用有着较高的要求。本文则主要针对高铁桥梁用暴露型防水耐磨弹性涂膜的相关问题尽心简单的探讨。

关键词：高铁桥梁 ，暴露型防水耐磨弹性， 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

中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：

市场经济的不断发展，促进了铁路桥梁的快速发展，对于运行时间要达到100年的要求，在防水工程的设计方面，至少需要以10年为一个规划周期，这就需要较高性能的防水材料，才能够确保防水工程的有效实施。在高铁桥梁的建设过程中，钢筋混凝土结构的大量运用，对于桥梁的强度与耐久性都有着一定的保障，而在混凝土结构表面的含水率也有着较高的要求。

一、高铁桥梁概述

（一）高铁桥梁的特点

1.高铁桥梁中桥梁的比例较大，而且高架长桥数量较多。在高铁桥梁的建设过程中，对于铁路桥梁的设计参数有着较高的设计要求，对于曲线的半径、坡度等，都有着严格的要求。高铁桥梁的建设要求全封闭行车，因此在高铁桥梁结构建筑中，往往有着比普通铁路更多的建筑物，而高架长桥的数量也较多。比如我国京沪高速铁路桥梁，其中的桥梁就占据了铁路线路总长度的80%以上，武广客运专线中，桥梁的数量也占据了线路总长度的40%以上。

2.高铁桥梁大多以中小跨度为主。高铁桥梁建设中，对于桥梁、隧道等土建工程的施工质量有着较高的要求，在高铁桥梁建设中，其桥梁的跨度大多以中小跨度为主。如我国京沪高速铁路上的桥梁，大多数都是中小跨度的桥梁，而较为常见的方式则是等跨不自豪的双线整孔简支梁，跨度一般有24m，32m，40m等几个规格。

3.高铁桥梁刚度较大而且整体性能较高。在高速铁路桥梁建设中，必须保证其具有较强的刚度和整体性，只有这样才能够确保桥梁不会出现较大幅度的振幅。另外，对于桥梁预应力的变化和温差的变化可能引起的桥梁结构变形，有着较强的控制作用。通常情况下，高铁桥梁的设计过程中要对桥梁的刚度进行严格的控制，而对桥梁的强度设计则达到要求即可。虽然在荷载方面，高速铁路桥梁的荷载量要低于普通的铁路，但是实际过程中，高速铁路在梁高和梁重等方面都要优于普通铁路。

4.纵向刚度较大。高速铁路桥梁的建设需要依次按照无缝线路实现连接，在桥梁上的无缝线路钢轨与普通的铁路路基在受力状态下有着较大的区别，其在受到温度的变化、列车的制动等因素的影响下，可能会在纵向产生一定的位移，进而引起桥梁钢轨附加应力的产生。如果附加应力过大，则会使得桥梁上的无缝线路稳定性受到影响，造成安全隐患，容易造成安全事故。因此，对于高速铁路桥梁的设计，尤其是在墩台基础的设计方面，要确保其具有足够的刚度，才能够减少由于钢轨产生的附加应力产生的相对位移。

5.高铁桥梁结构便于检查和维修。如果高速铁路出现中断行车，则会对社会发展和经济发展造成一定的影响，因此，应当尽量减少对高速铁路的维修，同时又要加强对其日常的维护。因此在进行高铁桥梁的设计时，应当将其耐久性的设计作为基本的原则，在这个基础上，对于其结构的合理设计和布局进行科学的设计，对于桥梁的耐久性结构和设计方面，要严格的控制。

（二）高铁桥梁的细节建设

1.建筑材料。在全世界范围内，几乎所有的铁路桥梁使用的都是混凝土结构，在桥梁主体以及其附属设施的建设方面，除了要满足基本的规范要求，更要对其原料的使用进行严格的控制。对混凝土原料的选择、外加剂的使用以及管道压浆材料等，都要严格的按照施工规定来选择，以此来实现对桥梁结构耐久性的保障。为了使桥梁的振动和噪声得到有效的减少，一般都选择钢筋混凝土、预应力混凝土等，科学的选择混凝土能够对铁路桥梁产生的裂缝有着较为严格的控制能力。在特殊情况下，必须要使用钢桥时，则应当尽量使用混凝土梁，桥面一般可以使用正交异形板作为桥面的主要构造。而在一些施工条件受限制的地区，可以考虑组合梁的设计方案 。

2.结构体系。根据高速铁路对桥梁动力性能的要求和我国铁路桥梁建设的经验，结合桥梁工程造价和施工运营条件，一般都选用简支梁、连续梁、组合梁、刚架及拱等刚度大的桥型，跨度一般不超过100米。小跨度刚架桥的截面形式以现浇板梁为宜；简支梁与连续梁桥的截面以单箱单室箱梁为宜；钢桁架桥的桥面系以采用正交异性板为宜；组合梁桥也以箱形截面为宜。中小跨度桥梁中，在地形、地质及桥位适合的地方，可采用拱桥、连续钢构、斜拉桥等桥式，一般采用下承式结构为宜。40米以上的中等跨度桥梁基本可采用箱形截面预应力混凝土连续梁形式，40米以下的小跨度桥梁则主要采用预应力混凝土或部分预应力混凝土简支梁。

3.结构形式。就桥面而言，其布置是否合理将直接影响桥梁的耐久性和运营期间的维修作业。我国高速铁路桥梁采用双线整体桥面，设置了防排水体系、防护墙、电缆槽、接触网支柱、检查通道人行道板、栏杆或声屏障，可以有效防止列车颠覆、便于线路养护等。

二、高铁桥梁用暴露型防水耐磨弹性涂膜

1.接缝密封

在高铁桥梁建设中，根据设计要求，通常需要针对对接缝进行必要的防水处理，主要的防水材料一般以厘清、聚氨酯密封材料为主。接缝密封防水处理的过程如图1所示：

当使用传统的密封方式时，往往防水效果无法到理想年限的要求，因为传统的密封方式中所使用的密封胶中往往含有油品、高沸点等物质，在实际的运用中，这些物质会不断的产生迁移，并且随着浅议的位置逐渐接近界面，便会向空气中散发，这时就会导致接缝处的密合程度不断的降低，进过一段时间后，则其弹性模型不断的加大。另外，在传统的密封处理时使用的反应性密胶时，也会不断的发生交联反应，进而使得弹性模型不断的增加。即使是使用具有较强延伸率的密封胶，在经过几年的风吹、日晒等因素的影响，也会在其界面发生破坏，使得其密封作用消失。特别是在桥梁使用的混凝土材料中，如果含有的石灰质数量较大，则其会产生一个较弱的界面，这时容易造成粘结的破坏，失去防水的效用。

基于以上问题，为了保证接缝防水的密封有效期能够尽可能增长，需要充分结合密封胶技术与涂膜技术，这样才能够有效的增强密封防水效果，使得桥梁防水密封的有效期能够达到至少10年以上。密封胶技术与涂膜技术相结合的过程如图2 所示：

通常情况下，在桥梁工程中出现的漏水，大多是从裂缝处开始的，因此，要加强工程的防水质量，首先就要针对裂缝处进行有效的密封处理。在图2 的标识中，通过这个将低模量单组分聚氨酯密封胶技术与暴露弹性涂膜技术相结合的方法，能够确保工程的防水期限达到至少10年，该方法的结构特点主要有以下几方面：

（1）在上层密封胶中心嵌入PE泡沫棒，能够使密封胶的拉伸模量得到很大程度的降低，这样则不会在接缝的表面处发生断裂或者是破坏。

（2）在桥梁接缝处的缝隙上使用暴露型防水涂料可以通过使用聚酯无纺布来加强。这时如果上部的密封胶产生断裂的现象，或者是裂缝的形状变大，这时则能够保证涂膜不会发生断裂，这样也能够从根本上确保雨水不会深入到裂缝中，有效的实现防水效果。

（3）在上边缘的混凝土中可以同时使用涂料的搭接技术，这样不会导致接缝两端的混凝土发生断裂现象。

（4）通过聚酯无纺布的使用能够不断的提高混凝土接缝两面的粘合力度，因为聚酯无纺布具有一定的强度，其本身的延伸率能够超过100%，而其与涂料结合同化后的延伸率则能够达到150%以上，并且其也具有多向同性，能够达到很好的防水效果。

当前我国高铁桥梁中普遍使用的有单组分低模量聚氨酯密封胶SJK 1907及SJK 580暴露型单组分聚脲防水材料，两种材料的性能分别通过表1和表2来表示：

2.桥面钢筋混凝土防水

（1）抗拉强度：针对混凝土桥梁结构，一般要求混凝土的抗拉强度在4MPa以上，暴露型防水涂膜的抗拉强度在8MPa以上。

（2）粘结强度各层的粘结强度如下：底涂剂对混凝土>3．0 MPa；暴露型防水涂膜对底涂剂>3．0 MPa；暴露型防水涂膜和底涂剂对混凝土剪切强度>2．0MPa。

（3）防水涂膜的种类

①聚脲类：聚脲类防水涂膜分为暴露型和非暴露型。一般情况下，非暴露型的防水涂膜往往属于方向族类，在阳光的照射下，一般会产生颜色的变化，而且其表面会产生一定的粉化现象。相比之下，暴露型的聚脲则具有很强的抗紫外线的能力，在阳光的照射下不会发生颜色的变化，不会产生粉化现象。所以，通常情况下，如果使用非暴露型聚脲，则需覆盖一层暴露型聚脲，防水涂膜节点示意图见图3，聚脲类防水涂膜的性能指标，则如表3所示：

②弹性PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)暴露型防水涂料MMA(甲基丙烯酸甲酯)因具有极其优异的耐紫外线、抗氧化性等性能，它经长达20年以上外曝晒仍不发生变化，因而在欧美国家广泛用于室外地坪和室外暴露防水工程中，其性能见表4。

3．耐久性规定

每个国家对于不同的建筑物耐久性都有着不同的要求，以西方国家为例，通常是在保险公司的参与下，通过开发商、设计方、监理方等多个部门的共同协商，对于工程的质量作出使用年限的保证，如果工程在使用年限内出现质量问题，则要追究相关的责任，并且按照保险公司的要求，对业主进行必要的赔偿。以高铁桥梁的质量为例，在美国大部分地区的高铁桥梁都要求达到15年的使用期限，而欧洲其他国家则以10年为普遍的使用期限规定。在我国，实行的是保修制度，也就是说，在保修期内的工程出现任何质量问题，只要进行维修，却不会对业主进行赔付。针对我国的高铁桥梁工程的防水要求，至少应当保持10年的免费保修期，这样才能够有效的提高我国高铁桥梁的耐久性，促进铁路工程的快速发展。

结束语：

铁路工程是百年大计的耐久性工程，影响其耐久性的一个主要因素，就是工程的防水。如果防水工程无法达到预期的防水效果，则会造成铁路工程的使用年限大大的降低。因此，只有确保防水工程的质量，才能够有效的保证工程的使用年限。而在防水工程中，最为薄弱的环节就是接缝的密封处理，本文笔者所论述的密封与防水涂膜相结合的接触处理方法，使得密封防水的效果得到了大幅度的增强，确保铁路桥梁的桥面接缝防水效果能够达到至少10年的要求。由于桥梁工程的表面，要长期受到日晒、雨水等自然因素的影响，因此其使用的防水涂膜对于桥梁的使用年限有着重要的影响，特别是具有防紫外线功能的涂膜技术，能够确保桥梁在阳光的曝晒下保持至少10年不会产生变色和粉化的现象，抗拉强度也较之普通的混凝土强，因此可以长期暴露使用，也是未来高铁桥梁理想的防水材料之一。

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