橋面瀝青鋪裝層裂縫病害分析及處理措施

1、橋面瀝青鋪裝層裂縫病害分析及處理措施摘要：受橋面鋪裝技術(shù)的限制，橋面瀝青鋪裝層使用的壽 命較短，通常情況下使用35年就會(huì)發(fā)生損壞，不僅影響 正常通行，還增加了運(yùn)營(yíng)成本。文章則以軌道交通11號(hào)線 馬陸站綜合交通樞紐中馬漳河橋、新第二塘橋?yàn)槔?，?duì)其瀝 青鋪裝層的病害進(jìn)行調(diào)查，分析了存在的主要病害類型，并 進(jìn)行了原因分析，最后太長(zhǎng)了橋面瀝青鋪裝層裂縫病害處理 措施。關(guān)鍵詞：瀝青鋪裝層；裂縫病害；馬漳河橋；新第二塘 橋中圖分類號(hào)：u416文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a引言通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、挖驗(yàn)等方法, 對(duì)典型的馬漳河橋、新第二塘橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)、病害類型及 程度全面進(jìn)行了調(diào)查分析。通過對(duì)調(diào)查結(jié)果的分

2、析能夠看出 混凝土橋面鋪裝具有的共同點(diǎn)：混凝土橋面鋪裝一般下層 （調(diào)平層）設(shè)計(jì)有415cm的帶鋼筋網(wǎng)的混凝土，鋪裝面層 為瀝青混凝土層，采用密級(jí)配或開級(jí)配瀝青混凝土。可見在 橋面鋪裝的過程中，大都不重視橋面粘層以及防水層的設(shè) 計(jì)。1混凝土橋面瀝青鋪裝病害 本文依據(jù)對(duì)馬漳河橋、新第二塘橋的調(diào)查結(jié)果，把橋面 鋪裝的病害程度劃分為：嚴(yán)重破壞、中等程度破壞、輕微破 壞，分類的具體標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。橋面結(jié)構(gòu)的整體性通過橋 面的破損情況直接反映出來，運(yùn)用個(gè)綜合以及分項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行 分別評(píng)價(jià)。綜合指標(biāo)則是指把不同形式的破損利用一定的折 算系數(shù)進(jìn)行當(dāng)量破損面積的折算，同時(shí)聯(lián)系整個(gè)橋面的總面 積對(duì)橋面鋪裝破損的整體情

3、況進(jìn)行反映。表1橋面鋪裝病害程度的分類及描述病害程度病害描述嚴(yán)重破壞存在嚴(yán)重的擁包、坑槽、裂縫等病害，病害 面積達(dá)到橋面面積的10%以上中等破壞擁包較多，坑槽較少，修補(bǔ)面積較少輕微破壞無坑槽病害，存在少量的擁包、裂縫破壞， 基本無修補(bǔ)將常見混凝土橋面鋪裝病害分為4類，并按照其在馬 漳河橋、新第二塘橋橋面上的破損嚴(yán)重程度由重到輕進(jìn)行排 序，分別為：水損類，變形類，開裂類和表面損壞類。1.1水損類在車輛荷載的作用下，橋面鋪裝的瀝青混合料，瀝青會(huì) 從混合料中脫落，產(chǎn)生脫皮現(xiàn)象，導(dǎo)致瀝青混合料的散失， 留下一個(gè)空洞的甲板，如圖1所示，和有一個(gè)足夠深的存水, 它可能會(huì)導(dǎo)致水漂現(xiàn)象，以此產(chǎn)生安全問題。松散

4、粒料路面 面層可以減小滑動(dòng)阻力，并驅(qū)動(dòng)輪胎在他的車道上長(zhǎng)大，導(dǎo) 致其他問題，嚴(yán)重影響了行車的安全性和舒適性。防水粘結(jié) 層的設(shè)置和不合理的路面材料設(shè)計(jì)是馬漳河橋、新第二塘橋 橋面板的主要水損害的原因。(a)坑槽(b)裂縫處剝落圖1水損類破壞1. 2變形類變形類主要包括輪跡帶附近的車轍及推移、擁包等，如 圖2所示。在橋面鋪裝早期破壞中，車轍是一種比較常見 的現(xiàn)象。擁包、推移主要是由于路面和橋面板粘結(jié)層之間的 關(guān)節(jié)很差，或防水層材料的質(zhì)量不高，在高溫季節(jié)軟化，以 瀝青混合料的輪軌滑動(dòng)兩側(cè)車輪軌道位置，引起剪切病害， 如推移等。(a)車轍(b)推移圖2變形類損壞1.3開裂類開裂的主要原因，一方面，是結(jié)

5、構(gòu)縫處理不當(dāng)?shù)氖┕ぃ?留下隱患，車輛荷載的反復(fù)作用下，導(dǎo)致瀝青路面反射裂縫 的產(chǎn)生；另一方面是由于加勁構(gòu)件在橋面系統(tǒng)的作用，在局 部應(yīng)力濃度的負(fù)彎矩區(qū)或造成路面進(jìn)行路面在車輛荷載作 用下，疲勞裂紋。如圖3所示。(a)橫向裂縫(b)網(wǎng)裂圖3裂縫病害1. 4表面損壞表面損壞主要包括瀝青混凝土本身的設(shè)計(jì)是不合理的 骨料沖洗，拋光，和其他形式的破壞。如果礦料級(jí)配瀝青混 合料不當(dāng)，細(xì)集料，瀝青用量偏大，或聚合材料的質(zhì)量缺陷, 棱角的缺乏，或在混合過程中的生產(chǎn)，運(yùn)輸和攤鋪離析的路 面層，在使用過程中，容易造成沖洗或?yàn)r青路面骨料逐漸拋 光的表面，導(dǎo)致橋面過度光滑，如圖4所示。圖4泛油2病害成因分析通過混凝土

6、橋面瀝青鋪裝層典型病害的總結(jié)，分析造成 混凝土橋面瀝青鋪裝層早期破壞的原因是多方面的，涉及到 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、施工、氣候及交通條件等諸多方面， 深刻認(rèn)識(shí)瀝青鋪裝層出現(xiàn)上述病害的機(jī)理是提出有效防止 其早期損壞、延長(zhǎng)其耐久性和使用壽命的重要前提。2.1橋面鋪裝層受力分析不足橋面鋪裝是一個(gè)受力復(fù)雜的動(dòng)力體系，它直接承受車輪 荷載的沖擊，部分或全部參與主梁結(jié)構(gòu)的變形，各種形式的 主梁及鋪裝本身的構(gòu)造均影響其應(yīng)力的分布。對(duì)于連續(xù)梁 橋、拱橋及懸臂梁橋等橋型結(jié)構(gòu)，由于荷載的作用主梁上部 產(chǎn)生負(fù)彎矩或拉應(yīng)力，使橋面鋪裝層受到拉應(yīng)力作用而產(chǎn)生 負(fù)彎矩并產(chǎn)生裂縫，從而造成橋面鋪裝的損壞。此外，隨著 材料工業(yè)

7、的發(fā)展，橋梁承重結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使橋梁主梁能以較 柔的結(jié)構(gòu)達(dá)到受力的要求，高等級(jí)公路大跨徑橋梁的橫向越 來越寬，在設(shè)計(jì)計(jì)算中側(cè)重于主梁縱向的計(jì)算分析，對(duì)橋梁 橫向剛度重視不足，橫向構(gòu)造措施不利也使橋面鋪裝分擔(dān)了 過多的次內(nèi)力。2.2鋪裝層結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì)不合理從調(diào)查情況來看，橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層的厚度和級(jí)配組成沒 有經(jīng)過特別設(shè)計(jì)，基本上與相鄰普通路面一樣。多數(shù)橋面鋪 裝層的厚度明顯偏薄，基本上在58cm左右。實(shí)際上， 由于橋面系的加勁部件的存在，使得剛一柔鋪裝層體系的受 力狀態(tài)更加復(fù)雜，使用條件更為苛刻。顯然，在交通量大、 重型車和超載車輛增多的現(xiàn)實(shí)情況下，橋面鋪裝還停留在過 去經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)不能

8、適應(yīng)現(xiàn)在的道路交通需要。橋面鋪裝層材料設(shè)計(jì)有可能因片面強(qiáng)調(diào)材料的某一方 面的性能而削弱了其他性能。比如，如果只是過分強(qiáng)調(diào)鋪裝 層高溫穩(wěn)定性，就會(huì)削弱其低溫抗裂性能，出現(xiàn)大量的溫縮 裂縫。所以，鋪裝層材料設(shè)計(jì)是一個(gè)均衡的過程，要抓住鋪 裝層最常見的破壞類型這一主要矛盾，以結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)為標(biāo) 準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)的鋪裝層在厚度、材料組成方面能夠具有更好的 適應(yīng)橋面板變形的能力，來延長(zhǎng)鋪裝層的耐久性及使用壽 命。調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，已建混凝土橋的橋面鋪裝設(shè)置防水粘結(jié) 層的情況較少。由于混凝土橋面板與瀝青鋪裝層材料差異較 大，它們之間若不設(shè)置防水粘結(jié)層難以有效形成受力整體。 橋面鋪裝層一經(jīng)開裂，在車輪的動(dòng)力荷載作用下，

9、裂縫便會(huì) 不斷發(fā)展。同時(shí)，由于水分不可避免地會(huì)滲入瀝青混合料， 若沒有防水層的設(shè)置，滲入的水分最終會(huì)影響鋼筋混凝土梁 板的使用。所以橋面設(shè)置防水粘結(jié)層可以避免和減緩鋪裝層 損壞，沒有設(shè)置防水粘結(jié)層的鋪裝層不能和橋面板一起承受 車輛荷載的作用，較易出現(xiàn)脫層、推移等破壞形式。2.3鋪裝層施工不良鋪裝層設(shè)計(jì)如果沒有嚴(yán)格的施工組織和質(zhì)量保證措施 就難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，鋪裝層瀝青混凝土的壓 實(shí)存在多種問題。在鋪裝層的邊緣壓路機(jī)不易壓到之處，經(jīng) 常出現(xiàn)壓實(shí)不夠、空隙率偏大的情況。而在車輛荷載的反復(fù) 作用下，其很容易引起鋪裝層的早期水損，如圖5o有的鋪 裝層在攤鋪時(shí)會(huì)出現(xiàn)離析現(xiàn)象，導(dǎo)致鋪裝層局部的

10、空隙率很 大，通車以后也會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的水損害。此外，施工完成檢 測(cè)鉆芯取樣后，沒有及時(shí)填實(shí)鉆坑，或者填料與原來的級(jí)配 相差較大等都給該處鋪裝層的損壞留下隱患，如圖6o圖5鋪裝層邊緣不易碾壓造成透水現(xiàn)象圖6鉆芯后沒有填實(shí)的坑洞2.4鋪裝層養(yǎng)護(hù)不當(dāng) 通車以后，合理的養(yǎng)護(hù)能有效的延長(zhǎng)鋪裝層的使用壽 命。水是導(dǎo)致瀝青鋪裝層損壞的主要原因之一，設(shè)計(jì)合理的 橋面排水系統(tǒng)并保證其暢通顯得非常必要。如果橋面鋪裝體 系的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，滲入的水分無法及時(shí)排出，會(huì)加劇 鋪裝層的損壞。但是調(diào)查中發(fā)現(xiàn)很多橋面的泄水孔處于堵塞 狀態(tài)，沒有起到排水作用，也造成了鋪裝層在雨季經(jīng)常處于 飽水狀態(tài)。調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，有的鋪裝層表

11、面開始出現(xiàn)松散現(xiàn)象， 但沒有得到及時(shí)養(yǎng)護(hù)，有的雖然養(yǎng)護(hù)了，但補(bǔ)坑的材料屬性 和原來鋪裝層的相差太大，最終導(dǎo)致該處出現(xiàn)大面積的嚴(yán)重 損壞，形成坑槽等破壞。綜上所述，重載、高溫、雨水、施工質(zhì)量是馬漳河橋、 新第二塘橋橋面的瀝青混凝土鋪裝產(chǎn)生破壞的最主要外因， 而鋪裝層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、防水層以及粘結(jié)層的設(shè)計(jì) 是其產(chǎn)生破壞的主要內(nèi)因，其中防水粘結(jié)層的設(shè)置是橋面鋪 裝區(qū)別于普通路面結(jié)構(gòu)的一個(gè)典型標(biāo)志，其設(shè)置是否有效直 接關(guān)系到整個(gè)鋪裝層的使用功能，應(yīng)引起重視。3瀝青鋪裝層病害的處理措施根據(jù)對(duì)馬漳河橋、新第二塘橋鋪裝面層的病害調(diào)查分析, 其病害十分嚴(yán)重和典型，全橋左幅大面積出現(xiàn)裂縫、推移、 擁包、坑

12、洞、瀝青混合料剝落等病害。已不是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和 矯正性養(yǎng)護(hù)階段所能處治的工作，故需對(duì)左幅橋面鋪裝進(jìn)行 翻修，考慮到橋面高程的限制，鋪裝層厚度保持原設(shè)計(jì)厚度 為5 cm。處治斷面如圖7所示。表2各結(jié)構(gòu)層處理方式鋪裝層霧封層（0. 6kg/m2）鋪裝上層改性瀝青sma（40mm）應(yīng)力吸收層橡膠瀝青砂膠（5mm厚）溶劑型粘結(jié)劑,0.60.7kg/m2防水粘結(jié)層0. 4-0. 6mm環(huán)氧封閉上層（撒1. 182. 36mm 機(jī)制砂）0. 2-0. 3mm環(huán)氧封閉上層（撒0. 30. 6mm機(jī)制砂）混凝土橋板噴砂打毛圖7瀝青鋪裝層處治橫斷面圖采用改性瀝青sma瀝青混凝土作表面層，下設(shè)橡膠瀝青 砂膠和雙層環(huán)

13、氧封閉防水粘結(jié)層。sbs改性sma瀝青混凝土 空隙率小，抗滑性、耐久性、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能優(yōu) 越。橡膠瀝青砂膠防水層具有良好的抗高溫性能、抗變形能 力及低空隙特性，除了有效防水和粘結(jié)之外，同時(shí)起到抵抗 變形和緩沖作用，吸收鋪裝層的部分剪應(yīng)力，提高了鋪裝層 的變形隨從性。由于瀝青砂膠防水層改性瀝青用量較多、粘 度大，因此，要求改性瀝青砂膠具有良好的熱穩(wěn)定性、抗拉和 抗剪強(qiáng)度及施工和易性，具體見表3o表3橡膠瀝青砂膠性能指標(biāo)要求指標(biāo)要求軟化點(diǎn)（r&b）/。c 2100流動(dòng)性/s w3抗流淌性（傾角75o ,溫度75。，時(shí)間5h）/mm 0剪切強(qiáng)度（60。c）/mpa $0.5空隙率/

14、% w1滲水率/ml min-1 w1為實(shí)現(xiàn)鋪裝層與混凝土調(diào)平層間的有效粘結(jié)和防水，采 用環(huán)氧粘結(jié)材料及溶劑型防水粘結(jié)材料，環(huán)氧粘結(jié)劑與混凝 土調(diào)平層的粘結(jié)強(qiáng)度高且對(duì)混凝土及橋面板微型裂縫有良 好的滲透固結(jié)封閉作用，這是實(shí)現(xiàn)橋面鋪裝優(yōu)良耐久性的技 術(shù)關(guān)鍵。在環(huán)氧粘結(jié)層基本固化后，即可涂刷溶劑型粘結(jié)劑, 環(huán)氧粘結(jié)防水封閉材料及溶劑型防水粘結(jié)材料的技術(shù)要求 見表4、5o表4環(huán)氧粘結(jié)材料技術(shù)要求性能要求粘結(jié)強(qiáng)度（25。c）/mpa 21.5剪切強(qiáng)度70o c三20/mpa25。c 23.0拉伸伸長(zhǎng)率（25。c）/% $20低溫彎曲性能（-20o c） 20圓棒彎曲90。無裂紋表5溶劑型粘結(jié)劑技術(shù)要求

15、粘度（20。c）/s w40固體含量/% 240閃點(diǎn)。c 2230施工溫度/。c 540施工時(shí)間/h 24指干時(shí)間（25。c）/h w4與底層粘結(jié)強(qiáng)度（25。c）/mpa 22.0最后，在面層sma-10鋪設(shè)時(shí)，為彌補(bǔ)瀝青混合料施工中 的一些缺陷，采用路面霧封層對(duì)整個(gè)鋪裝表面進(jìn)行封水處理, 霧封層的材料技術(shù)指標(biāo)見表6,用量為0. 6 kg/m2o封水后的 路面應(yīng)待霧封層完全固化后，開放交通。表6霧封層材料技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)項(xiàng)目技術(shù)要求試驗(yàn)方法或儀器比重（25。c） 21. 04 astm d 70恩格拉粘度（50。c/s w50 jtj 052-2000有效物含量/% 50 jtj 052-2000

16、結(jié)語當(dāng)前混凝土橋面瀝青鋪裝層早期破壞的有效處治辦法 是采用復(fù)合式鋪裝結(jié)構(gòu)，即采用新型sma瀝青路面，借助鋼橋 面的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)橡膠瀝青砂膠吸收應(yīng)力層，兼具粘結(jié)和防水功 能。粘結(jié)層采用環(huán)氧封閉層和溶劑型粘結(jié)劑保證與底層的粘 結(jié)強(qiáng)度。另外，為防止施工壓實(shí)質(zhì)量的下降，在表面噴灑霧封 層，能夠進(jìn)一步起到阻水作用，延長(zhǎng)鋪裝層的壽命周期。參考文獻(xiàn)1 李昶,鄧學(xué)鈞，周世忠，周建林1鋼箱梁橋面鋪裝層 結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析jl東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2001, 31 (6)： 14-1712 li xx, chantht, kojmifatigue damagemodel for bridge under traffic loading： application made to tsing ma bridge jitheoretical and applied fracture mech