新型桥面防水材料在高速公路桥梁工程中的分析与应用

摘要 桥面防水作为高速公路桥梁建设中不可或缺的重要组成部分，防水材料性能直接决定桥面防水效果，对保证桥梁结构安全性、耐久性具有重要作用。文章结合九绵高速公路桥梁施工实践，针对聚氨酯防水涂料的应用展开综合分析研究，介绍了当前常用的桥面防水材料及聚氨酯防水涂料的优势，总结聚氨酯防水涂料施工工艺要点，提出了施工注意事项。根据桥梁工程质量检测结果表明：聚氨酯防水涂料具有优良的防水性能、黏结性能及抗剪切能力，桥面表层质量、外观质量、不透水性、抗渗性能等各项指标均满足要求，取得了显著成效，具有重要的应用价值。

关键词 高速公路；桥梁工程；桥面防水；聚氨酯防水涂料

中图分类号 U444文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）23-0148-03

0 引言

公路桥梁工程作为重要的交通基础设施，在经济发展中占据十分重要的地位。桥面防水施工是桥梁工程建设最关键的环节，其施工质量高低直接影响桥梁使用寿命，对保证桥梁运营安全具有重要作用。但由于早期桥梁工程建设对桥面防水不够重视，导致现役桥梁桥面铺装产生了严重的水损破坏，严重影响行车安全，缩短运营年限^[1]。为此，该文结合实际工程案例，系统分析了新型防水材料的应用效果，总结了施工工艺要点，对提升桥梁防水性能、桥梁耐久性、安全性具有重要意义。

1 桥面防水材料

桥面防水的不同类型材料，有其各自优缺点。同步封层技术是指通过专用设备在路面上铺洒改性沥青、橡胶沥青等，同步封层防水能力较高，能够有效控制沥青路面车辙、裂缝等病害，但耐久性、抗渗性较差，随着使用年限的延长极易产生破坏^[2]。

喷涂类防水材料包含普通类与二阶反应类。其中普通类由天然沥青、石油沥青、石油活性物质、外加剂等材料构成，该种类型的防水材料是经特殊处理制备而成，具有较强抗剪、黏结性能的材料，常用作水泥混凝土桥面防水层。二阶反应型防水材料防水性能形成包括两个阶段，其中第一阶段是防水材料与空气中的O₂、SO₂等氣体反应生成弹性胶质防水层；第二阶段主要是在热拌沥青摊铺时，胶质防水层受热熔化，使粒径较大的骨料进入其中，组成剪力键，提升黏附及抗剪能力^[3]。待反应彻底后，形成性能稳定的防水黏结层，因此二阶反应型防水材料效果更为显著。

2 聚氨酯防水涂料简介

聚氨酯防水涂料是基于二阶反应黏结料研发的一种新型防水材料，相较于普通防水材料，主要优势如下：

（1）渗透性强：聚氨酯防水涂料喷洒后能迅速渗透至桥面混凝土内3～5 mm处，能有效密封毛细孔，修复细微混凝土缺陷，达到了良好的防水效果；沥青混凝土摊铺过程中，聚氨酯防水涂料受热形成弹塑性防水黏结层，能有效防止沥青混合料摊铺对防水层造成破坏，保证防水效果^[4]。

（2）黏结性强：聚氨酯防水涂料喷洒后，生成的黏结层能显著提升桥面铺装层黏结能力，黏结力高达1 MPa以上，能有效防止不同结构层间推移破坏。

（3）抗刺破能力强：聚氨酯防水涂料抗拉伸、抗刺破能力较强，相较于其他防水材料，优势较为显著。

3 新型防水材料应用

3.1 工程简介

高速公路桥梁工程为连接干线的主要交通设施，设计桥面宽度为25 m，设计时速100 km/h，铺装层采用沥青混凝土结构^[5]。该区段范围桥梁修建好后运营环境较为湿润，夏季气温较高、降雨充沛；冬季寒冷干燥，桥梁对外界气温变化较为敏感。对桥梁防水材料耐候性、防水能力提出了更高的要求。此外，在荷载影响方面，除承受车辆荷载竖直与水平作用力外，还承受混合料摊铺、碾压施工荷载及桥梁结构裂缝产生的张拉力作用等，对材料要求较高。根据聚氨酯防水涂料特性，并结合该工程防水具体要求，选用0.35 kg/m2聚氨酯防水涂料进行防水层施工。桥面防水层做法如图1所示。

3.2 材料技术标准

根据行业标准、规范基本规定，对该工程使用的聚氨酯防水涂料技术指标实施检测，聚氨酯防水涂料的技术指标检测结果如表1所示^[6]，各项技术指标均符合要求。

3.3 施工工艺及要求

聚氨酯防水涂料工艺简单，具体为：混凝土面板处理→底涂封闭层施工→找平层施工→中层漆施工→面漆施工，施工环节应加强施工过程管控，选择具有专业资质的施工队伍进行施工。

3.3.1 混凝土面板处理

防水黏结层抗剪切性能与沥青面层和桥面混凝土之间的结合效果密切相关，因此，为有效提升二者之间的结合能力，必须对混凝土桥面实施处理。现阶段常用的桥面板处理技术包括铣刨处理、抛丸喷砂、人工打磨等^[7]。具体内容如下：

（1）铣刨处理主要是利用铣刨设备将桥面混凝土表面浮渣、松散部位全面清除，提升与沥青混合料黏结能力，特别对于高温环境下能有效增强各结构层之间的抗剪切性能。而在工程实践中经常出现浮渣清理不彻底、容易产生结构松散等状况，导致整体质量低下。

（2）抛丸喷砂主要是采用专用设备将丸料按照特定角度、速度抛射至结构表面，达到清理基层的目的。抛丸完成后可对丸料及杂质实施回收再利用。

（3）人工打磨常用于对桥面板局部位置进行清理，难以实施全桥处治，并且打磨完成后表面浮渣、松散区域易形成薄弱部位，严重降低层间结合效果^[8]。

通过对上述三种混凝土面板处理方式的综合比选，全面结合该工程具体情况及基本要求，确定该工程选用抛丸喷砂法对桥面进行处治。

3.3.2 底涂封闭层施工

底涂封闭层主要材料为环氧封闭底漆，由主剂、固化剂混合而成，其规格分别为15 kg/桶和3 kg/桶，施工配合比为主剂∶固化剂=5∶1。施工时，将主剂、固化剂按照配合比混合，持续拌和4～6 min后方可进行使用，主要施工方式包括喷涂、辊涂、刷涂等。涂料制备完成后应在40 min内用完，防止拌制时间过长影响使用效果；当涂料出现固结时，应禁止使用^[9]。

底涂封闭层应分两遍进行施工。第1遍涂刷完成后自然晾干，涂刷量控制在0.2～0.25 kg/m²范围内，确保涂料完全进入混凝土内部，间隔4 h后（20 ℃）开始进行第二遍涂刷，涂刷量控制在0.15～0.2 kg/m²范围内，保证在混凝土结构上方形成致密薄层，间隔24 h后（20 ℃），方可进行后续底漆施工。

3.3.3 找平层施工

找平层主要材料为环氧腻子，由环氧树脂聚合物、固化剂、砂、外加剂等材料混合而成。底涂封闭层施工完成并养护24 h后，在专用容器内加入一定比例的环氧树脂聚合物、固化剂，采用手持式电动搅拌器持续拌和3 min，然后加入适量砂、外加剂继续拌和5 min，拌和均匀后方可进行施工。环氧砂浆型腻子通常采用刮涂、喷涂方式进行施工^[10]。腻子制备完成后应在40 min内用尽。此外，当基层较为平整时，无须刮涂腻子，可直接在底涂封闭层上施工底面漆。

3.3.4 中层漆施工

中层漆主要包括主剂、固化剂两种成分，配比为1∶1。充分拌和后，应放置5 min，待内部气泡溢出后方能进行使用。中层漆通过刮涂方式进行施工，其厚度应均匀，刮涂量为1～1.5 kg/m²，厚度控制在1 mm左右。對于管道周边、阴阳角等刮涂难度较大部位应采用刷涂，至少刷涂3～5遍，涂层厚度应大于1 mm。涂刷完成并间隔24 h后，待表面完全干燥时，便可开始下道工序施工。

3.3.5 面漆施工

面漆涂刷时必须保持基面洁净、干燥、无杂质，在天气晴朗、温度为10～35 ℃、湿度不超过80%的环境下进行。面漆主要由主剂、固化剂混合而成，配比为5∶3。搅拌均匀后，通过喷涂、刷涂、辊涂等方式进行施工，可一次性施工完成，整体用量控制在0.3 kg/m²，制备完成后应在40 min内用尽。在油漆完全凝固前应在其表面均匀洒布金刚砂材料，粒径控制在2～4 mm范围内，洒布量为1 kg/m²。

面层施工完毕，应封闭交通，并由专人进行看护，通常4 h以内禁止表面负载，12 h内禁止车辆通行。养护结束后，严格控制车速，不得超过5 km/h，并禁止车辆掉头、急走急停等，避免对结构层造成破坏。此外，禁止在防水层表面堆载，并防止尖锐物体损坏防水层。铺装层施工前，施工管理人员应对防水层实施全面检查，出现损坏及时进行修复处理，保证防护层质量。

3.3.6 注意事项

桥梁工程防水层施工时，应建立科学完善的质量保证体系，施工前对施工图纸进行全面审查，编制完善的施工方案，同时对施工人员进行技术交底，明确施工重点，保证施工质量。同时，应注意以下几个方面：

（1）加强施工材料质量控制，根据工程实际情况，开展市场调研工作，通过多方面比较，选取质量好、实力强等供货商，建立长期合作关系。

（2）原材料入场前，应对材料合格证、试验检测报告等相关证明文件进行全面检查，并仔细核对材料种类、数量、规格、生产厂家等，保证符合设计要求，同时按照原材料试验检测标准进行抽样检测，检测合格后方能允许入场。

（3）合理选择施工队伍，保证施工人员具有较强的专业能力和丰富的施工经验，加强施工过程监督，提高施工人员施工规范性，保证工程质量。

（4）防水层施工时禁止烟火，当风力超过5级、降雨天气、温度低于5 ℃或高于35 ℃时，禁止施工。施工时应加强通风，并配备足够的灭火器，防止发生火灾。

3.4 工程质量检测

3.4.1 防水性能检测

为准确了解防水材料防水性能，桥面防水层施工完成后，利用专用渗水检测设备实施测试，各车道按照1处/100 m进行测试，共设置32个测点。将聚氨酯防水涂料均匀喷涂至桥梁表面，设备容器内液面将至特定位置后保持稳定状态，监测30 min，结果显示渗水系数均为0，证明桥面无渗水，充分说明聚氨酯防水涂料防水效果显著。

3.4.2 黏结性能检测

利用拉拔试验对防水层黏结性能实施检测，如表2所示，结果满足规范要求。

3.4.3 结构层抗剪性能检测

借助斜面剪切试验对结构层抗剪能力实施检测，以水泥混凝土+聚氨酯防水涂料层+改性乳化沥青+沥青混合料作为检测界面，保持温度、压力、剪切速度相同的条件下对各结构层抗剪性能实施检测，防水层剪切试验结果如表3所示，满足规范要求。

3.4.4 施工质量检测

桥梁工程建设完成后，对施工质量实施检测，如表4所示，各项指标均满足标准要求。

4 结论

综上所述，聚氨酯防水涂料作为一种新型防水材料，具有黏结性好、渗透性强、抗剪切性能优良、防水效果好等优点。实际施工时，应根据工程实际需要和环境气候条件，结合相关规范、标准，合理选择聚氨酯防水材料，确保其技术指标满足标准要求，并严格按照施工工艺流程进行施工，科学做好混凝土面板处理、底涂封闭层、找平层、中层漆、面漆等各环节施工质量控制，注意细节把控，全面提升桥面防水施工质量。通过实际工程应用，充分表明聚氨酯防水涂料性能优良，取得了显著的防水效果，值得积极推广应用。

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收稿日期：2023-09-01

作者简介：虞荣彬（1989—），男，本科，工程师，从事土建工程项目管理工作。