桥面铺装层粘结防水体系施工质量检测与评价方法研究

引言

随着交通事业的蓬勃发展，桥梁工程的建设规模不断扩大，对桥梁结构的质量要求也越来越高。桥面铺装层处于桥梁结构最外层，直接承受车辆荷载反复作用和自然环境侵蚀，粘结防水体系是桥面铺装层的核心功能层，其主要功能是阻止水分渗入桥梁主体结构，保证铺装层与桥面板之间良好粘结。如果粘结防水体系施工质量存在缺陷，就会导致桥面铺装层出现剥落、裂缝等病害，进而造成桥面板钢筋锈蚀、结构承载力降低等严重问题，缩短桥梁的使用寿命，甚至影响交通安全。研究桥面铺装层粘结防水体系施工质量检测与评价方法具有十分重要的现实意义。

1 桥面铺装层粘结防水体系的重要性分析

1.1 保障桥梁结构安全

桥梁结构的安全性是工程建设的首要目标，桥面铺装层粘结防水体系是保证桥梁结构安全的第一道防线。在桥梁的运营过程中，雨水、雪水等水分很容易通过桥面铺装层的缝隙渗入到桥梁内部。如果粘结防水体系存在渗漏问题，水分会直接接触桥面板的钢筋骨架。长此以往，钢筋会生锈，钢筋的截面面积减小，力学性能降低，桥面板的承载能力也会降低。同时水分在结构内部冻结膨胀会产生冻胀应力，加剧桥面板的开裂和破损。而性能良好的粘结防水体系可以有效阻挡水分渗透，防止水分侵蚀桥梁的主体结构，使桥梁结构始终处于安全稳定的工作状态。

1.2 延长桥梁使用寿命

桥梁的使用寿命受到很多因素的影响，桥面铺装层的耐久性是其中很重要的因素，而粘结防水体系的质量直接决定着桥面铺装层的耐久性。一方面粘结防水体系可以增强铺装层与桥面板之间的粘结强度，避免铺装层在车辆荷载的反复作用下与桥面板出现剥离的现象。铺装层一旦剥离，不但会影响行车的舒适性，还会使铺装层失去对桥面板的保护作用，进而加速桥面板的损坏。另一方面粘结防水体系可以提高铺装层的防水性，避免水分渗透到铺装层内，导致铺装层材料受到水损而发生性能劣化。沥青混凝土铺装层在水分的作用下，容易出现松散、坑槽等病害，而粘结防水体系可以隔绝水分，延缓铺装层病害的发展，从而延长整个桥梁的使用寿命。

2 桥面铺装层粘结防水体系关键技术分析

桥面铺装层粘结防水体系关键技术的发展具有多学科交汇的特征，该体系要处理好材料-结构-环境三者的协同作用问题。就材料技术而言，目前SBS 改性沥青体系以其突出的界面粘合性以及防水寿命受到青睐，有关技术方面的突破主要体现在聚合物改良机理上的改进还有纳米复合材料的应用上。在研究中表明通过控制苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物分子量的分布情况及其支链度可以明显优化在动态负荷条件下沥青材料的蠕动恢复特性。与此同时，掺入一定比例的二氧化硅纳米粒体会让粘接层具备较好的抵抗外界湿热老化的能力，这就从物质层面解决了2025 年极端天气频繁出现的问题。

施工工艺控制技术由经验主导走向数字化精准调控。依靠红外热成像的即时温度场观测体系同智能压路机的联合应用，完成了摊铺时温度梯度与压实能量的动态协调。龚侥斌在港珠澳大桥工程操作期间察觉到，采用分层递进式施工品质控制方式，从原材料检查到分层组合性能检测的系统流程，可以防止传统全部评价方法的弊端，尤其要提及的是，环境湿度对环氧树脂类粘结剂的固化进程有着决定意义。这就致使在施工时务必形成起依照露点温度预测的工艺窗口调控机制，在钢桥面铺装情形下，喷砂除锈等级同界面粗糙度的量化联系模型给基底处理赋予了科学依据，弥补了目前规范里定性叙述的短缺。

无损检测技术的创新应用是当前研究的前沿领域。太赫兹时域光谱技术能够非接触式识别粘结层中的脱空缺陷，该技术原理依据介电常数的空间变异特征展开。对比传统的拉拔试验，分布式光纤传感网络可做到对界面剪切应力分布的连续监测，这对于评判车辆荷载的累计损伤效果很有价值。曾金雄在湿热地区桥梁工程里证实了声发射参数（包含能量计数率，幅度分布）和粘结层损伤演化的对应联系，这给创建早期警报系统给予了技术支援。但是，多源异构检测数据的融合分析仍然碰到难题，尤其是红外热像，声发射以及光纤监测数据的时空配准问题非常突出。

3 桥面铺装层粘结防水体系施工质量检测方法研究

3.1 外观检测

一是粘结防水体系表面有无裂缝，包括横向裂缝、纵向裂缝以及网状裂缝，裂缝走向、长度和宽度均应予以记录；二是表面有无起砂、起皮现象，起砂指表面材料变得松散，用手触摸时会感觉到砂粒掉落，而起皮则是表面层与下层发生剥离，呈现片状凸起；三是表面有无鼓泡、凹陷等缺陷，鼓泡是由于施工过程中基层含水量过大或者粘结不充分，从而造成空气残留所形成的，凹陷可能是由于基层不够平整或者施工时材料铺设不均造成的。四是粘结防水体系的铺设范围是否符合设计要求，边缘是否整齐，是否存在漏铺、错铺的情况。对外观检测发现的缺陷要进行标记，分析缺陷产生的原因，为后续质量整改提供依据。

3.2 粘结性能检测

粘结性能是桥面铺装层粘结防水体系的关键性能指标，其决定了桥面铺装层与桥面板之间的协同工作能力，常见的检测方法主要有拉拔试验和剪切试验。拉拔试验主要用于检测粘结防水体系与桥面板、粘结防水体系与铺装层之间的抗拉粘结强度。检测时，应按桥面铺装层所用材料及设计要求选择拉拔试件的规格尺寸，将试件与检测部位采用专用粘结剂牢固粘结，待粘结剂固化后，用拉拔仪对试件施加恒定的加载速率，直至试件破坏，记录试件破坏时的最大拉力值，结合试件受力面积，计算出抗拉粘结强度。同时，观察破坏形式，如果破坏发生在粘结界面，则说明粘结性能不合格；如果破坏发生在铺装层或桥面板材料内部，则说明粘结强度大于铺装层或桥面板材料强度，粘结性能合格。剪切试验用以检查粘结防水体系在水平方向上的抗剪切性能，模仿车辆荷载反复作用下铺装层与桥面板间的剪切受力情况，做试验的时候，选取有代表性的检测区域，制造剪切试件，把试件固定在剪切试验装置上，按照规定的加载速率，沿着水平方向施加剪切力，直到试件出现剪切破坏，记录破坏时的最大剪切力，算出抗剪切强度，分析剪切破坏面的位置和形状，判定粘结防水体系的剪切粘结性能是不是符合设计标准。

3.3 防水性能检测

防水性能是粘结防水体系的主要功能之一，其检测方法主要有水密性试验和渗水量检测两种。水密性试验是在粘结防水体系表面形成一定面积的封闭空间，然后向封闭空间内注水，并保持一定的水压，观察在规定的时间内封闭空间下方是否出现渗漏，从而判断粘结防水体系的防水效果。检测时，需要使用专门的水密性检测装置，将装置的密封垫与桥面粘结防水体系表面紧密接触，形成封闭的试验腔，然后向试验腔内注入清水，使腔内的水压达到设计规定的压力值，保持一定的时间（一般为30min-60min），在此过程中，检测人员要仔细观察试验腔下方桥面板的底面，如果未发现水珠、水迹等渗漏现象，则表明粘结防水体系的水密性合格；如果出现渗漏，则要记录渗漏的位置，分析渗漏的原因，可能是存在裂缝、鼓泡等缺陷，或者是施工时密封不严等。对于渗水量检测，则是在水密性试验的基础上，量化粘结防水体系渗漏量的试验。当水密性试验有渗漏现象时，收集一段时间的渗漏水量，计算单位面积、单位时间的渗漏水量。在试验腔下面设置集水器，准确收集渗漏水量的时间和数量，用公式计算渗水量，如渗水量小于所允许的设计渗水量，粘结防水体系的防水性能仍然满足使用要求；如渗漏水量大于允许量，应将渗漏的部位修补好后再进行检测。

4 桥面铺装层粘结防水体系施工质量评价方法研究

4.1 单指标评价方法

单指标评价方法是对桥面铺装层粘结防水体系施工质量的某一个性能指标，根据相关规范标准或设计要求来判断该指标是否合格的评价方式。在实际操作过程中要根据不同的检测项目确定各个单指标的评价标准。对于外观质量指标，根据外观检测结果，按缺陷的种类、数量和严重程度划分评价等级。如粘结防水体系表面无裂缝、起砂、起皮等缺陷，边缘整齐，铺设范围符合设计要求，则外观质量评价为“优良”；如存在少量细小裂缝（裂缝宽度小于规定值，长度较短），无起砂、起皮现象，经简单修复后能满足要求，则评价为“合格”；如存在大量裂缝、严重起砂起皮或漏铺、错铺等缺陷，影响粘结防水体系基本功能，则评价为“不合格”。粘结性能指标，根据拉拔试验、剪切试验得到的粘结强度值与设计规定的粘结强度标准值相比较，若测得的粘结强度平均值大于等于标准值，且最小值大于等于标准值的0.8 倍（具体系数可根据规范确定），则粘结性能评价为“合格”，否则为“不合格”。

4.2 综合评价方法

第一，确定评价指标体系。根据前文所述的检测方法，选取外观质量、抗拉粘结强度、抗剪切强度、防水性能、内部缺陷情况作为综合评价的主要指标，保证评价指标能够涵盖粘结防水体系的主要性能。第二，确定各评价指标的权重。权重表示各指标对粘结防水体系施工质量的影响程度，可以通过专家打分法、层次分析法等方法确定。粘结性能和防水性能是体系的主要功能指标，权重可以适当提高，比如各占30%；外观质量和内部缺陷情况对体系性能有一定的影响，权重可以分别设为20%和 20% （具体权重可根据工程实际情况和专家意见进行调整）。最后计算综合评价得分。采用加权求和的方法，将各指标量化分值乘以对应权重，求和得到综合评价得分，按照综合评价得分划分质量等级，如综合得分在90 分及以上为“优良”，70-89 分为“合格”，70 分以下为“不合格”，综合评价得分可以全面反映桥面铺装层粘结防水体系施工质量水平，为工程质量验收和整改提供科学依据。

4.3 动态评价方法

桥面铺装层粘结防水体系在桥上运营过程中，会持续受车辆荷载、温差以及雨水等因素的影响。其性能及施工质量会慢慢变差，仅凭一次施工完后的质量评价无法满足长期的质量管理需求，须要建立一种长期的质量评价方法，对粘结防水体系开展动态评价。这种动态评价方法就是把施工完成后的初始质量评价当作基础，并制订定期检测计划，按照一定的时间间隔（如1 年后、3 年后、5 年后）对桥面铺装层粘结防水体系开展重复检测，搜集不同经营时期的检测数据，凭借比较不同时期检测数据，剖析粘结防水体系性能变差的情况，评判它的质量状况如何。比如说，在最初评价的时候，粘结防水体系的综合评价得分为92 分，评价结果为“优良”，但是到了运营1 年后重新检查时，综合得分降到了85 分，不过依然属于“合格”，而到了运营3 年后再次检查时，综合得分又降到68 分，评价结果变成了“不合格”。利用动态评价可以随时察觉到粘结防水体系质量出现劣化的情况，提前预知可能出现的质量隐患，而且会按照评价结果来制定相应的维护和修理办法，像对局部有渗漏的地方做修补，对粘结性能变差的部分予以加固之类的，保证粘结防水体系在整个桥梁运营期间始终处于良好状态，维持桥梁结构的安全和稳固。

结语

可见桥面铺装层粘结防水体系对于保障桥梁结构安全和延长其使用寿命是无法代替的.根据以上分析可知，在关键技术方面，材料技术的发展，施工工艺的数字调控和无损检测技术的创新使用均推动了粘结防水体系性能不断进步。施工质量检测方面，有从外部的施工质量检测，有针对粘结防水层的粘结性能检测，也有针对整个桥面结构防水层的防水性能检测，形成全面而细致的施工质量检测体系，能较容易发现施工过程中的质量缺陷问题.施工质量评价方法也逐步由单一指标到综合评价，再到动态评价，使得对于粘结防水体系施工质量的认识不断提高，并对工程质量验收和长久质量管控提供了有效的评价方式。

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