桥面铺装病害原因分析及防治措施
2015-05-11
1、概述
桥面铺装层是桥梁工程重要的组成部分，是车辆荷载直接作用的部分，其质量的好坏直接影响行车安全性和舒适性。其作用在于：（1）防止车辆轮胎直接磨耗行车道板并阻挡水分进入行车道板，以免主梁受到路表面水分的侵蚀；（2）对车辆轮胎的集中荷载起扩散作用；（3）直接影响桥梁工程的外观质量。因此，桥面铺装层不仅要求具有一定的强度，还要求具备一定的柔韧性，并保证抗滑、耐磨、不透水、行车舒适。
一直以来，桥面铺装层都是路面工程的重要薄弱环节，较为容易损坏。有的通车不久桥面铺装层即出现了裂缝、车辙、松散、唧浆、脱落、露骨等破坏现象，这不仅妨碍了交通安全，降低路面的服务质量，还影响了桥梁的美观。本文结合江苏省高速公路水泥混凝土桥桥面铺装层的调查研究，分析了桥面铺装层病害类型及产生的原因，并提出了病害的一些防治措施。
2、病害类型及其原因分析
目前我省高速公路水泥混凝土桥桥面铺装基本都采用沥青混凝土铺装形式，桥面铺装的破坏形式主要表现为沥青混凝土路面的破坏形式，破坏形式主要有裂缝类、变形类、表面损坏类、水损坏以及粘结层损坏等。
2.1裂缝类
桥面铺装层裂缝破坏主要表现为横向裂缝，它是沥青路面最常见的一种裂缝，通常被看做是早期损坏现象之一。横向裂缝垂直于道路中心线，裂缝间隔不等，裂缝数量逐年增加。
横向裂缝的主要成因是温度的变化以及桥梁结构的不均匀沉降及变形等造成。由于大部分桥梁为简支梁，桥面为连续结构，由于荷载的作用，梁体产生挠曲变形，使桥面支座处调平层混凝土承受负弯矩作用，由此引起调平层混凝土的开裂并反射到沥青铺装层中。另一方面，在行车荷载作用下，应力集中处的调平层混凝土反复承受较大的拉压应变而发生疲劳开裂，由此反射到沥青铺装层产生横向裂缝。
2.2变形类
桥面沥青混凝土层的变形也是一种主要的早期损坏现象，车辙、推挤、拥包等路面破坏现象严重的降低了道路的平整度和服务水平，桥面不平整导致车辆荷载的冲击作用又会加剧桥面铺装层的破坏，严重的病害甚至还会影响车辆的行驶安全。
近年来超载车辆大量增加，加重了桥面铺装层的负荷。当沥青混凝土的矿料级配不合理，粗骨料偏少且强度不高，油石比过大，饱水率偏小时，容易造成沥青混凝土的高温稳定性差。另外，由于交通量逐渐增加，荷载增大，以及渠化交通，容易在桥面铺装层中产生车辙、推挤、拥包等变形类病害。
2.3表面损坏类
泛油和磨光是两种常见的表面损坏现象。
泛油会造成路表构造深度逐步减小，抗滑性能逐步减低，从而影响行车安全。设计过程中，沥青用量过多以及设计空隙率过小都会使沥青混合料的饱和度过高而引起泛油。另外，混合料拌和、摊铺过程中，混合料离析也是导致泛油的重要原因。
磨光是指外露的集料颗粒表面逐渐变光滑的一种破坏现象，路面的抗滑性能随之逐步下降，成为交通安全的一大隐患。磨光的主要成因是集料的硬度和耐磨性比较差，选用优质的集料可以有效的防止此类病害的发生。
2.4水损坏类
水损害破坏主要表为：麻面，剥离、掉粒、松散、坑槽等。一般在其开始阶段，水分浸入沥青与集料的界面，降低了沥青与集料的粘附性，在外部重复荷载作用下，继而出现唧泥、网裂、龟裂、松散、坑槽等现象。
有关研究表明，离析等原因导致混合料不均匀是水损坏的重要原因之一，降低了沥青路面的物理力学性能，使本来满足要求的沥青混合料变为不合格。另一方面，混合料不均匀使得积留在路面中的水不能迅速排出，在夏季高温时可能达到60℃以上，沥青膜软化，在车辆荷载作用下，水不断冲刷沥青膜使其逐渐剥落，导致沥青剥落与细集料散失，进而形成松散、坑槽等破坏。
2.5粘结层损坏
桥面铺装层与桥面板是靠粘结层粘合在一起，共同承受荷载的作用，当车辆在桥面上行驶、刹车和启动时，粘结层内部会产生较大的剪应力。如果荷载的剪切应力超过了粘结材料的抗剪强度时，粘结层会发生剪切破坏，极易导致铺装材料的开裂和变形，并使得桥面板与铺装材料的分离，破坏整个铺装体系。
铺装层与调平层间的粘结防水层常采用普通沥青或乳化沥青，不能有效渗透到混凝土调平层，一般不具备优良的与混凝土层粘结的能力，高温极易软化成为一滑动层，从而造成粘结层破坏。
当然，桥面铺装病害产生的类型及原因是多方面的，这里只是分析了一些比较常见的，其他的应当针对具体情况具体分析。
3、病害的防治
桥面铺装受力情况较为复杂，施工控制难度大，但只要从设计、施工到养护的各个阶段都全面考虑、重点处理，做到精心设计和精心施工，同样可以做出优质的桥面铺装的。
(1)采用优质原材料，保证砂石集料以及沥青、填料等的质量符合要求，从源头上确保沥青混凝土的质量。适当增加桥面铺装层厚度设计值，保证其有足够的强度，并有足够的抗变形能力。
(2)梁体伸缩缝处采取一定的措施加以处理。如铺设土工布、土工格栅、抗裂贴等防止或延缓反射裂缝的出现。纵向施工缝的位置应避开重型车轮迹带范围，应设在车道标线一侧。
(3)在铺装层混合料施工前应彻底清理梁(板)顶面混凝土，凿除松动砂石、浮浆及各种油渍，并人工凿毛，以保证铺装层混合料与混凝土粘结牢固。
(4)采用环氧封闭层溶剂型粘结剂等具有粘结强度高且对水泥混凝土桥面板微型裂缝有良好的渗透固结封闭作用的粘结料，这是实现桥面铺装层优良耐久的技术关键。
(5)严格控制施工质量，保证混合料的质量，确保铺装层厚度及压实度满足要求。施工过程中要保证混合料拌和均匀，尽量减少离析现象的发生。沥青混合料拌和不均匀就不能充分发挥沥青的胶结作用，导致水稳定性降低。铺装层的厚度均匀程度对其使用效果影响很大。若混凝土调平层厚薄不均，在薄层处将产生很大的内应力，调平层首先被压碎并反射到铺装层。调平层的标高控制不好会造成沥青铺装层厚薄不均，薄弱处应力集中首先损坏。
(6)为弥补沥青混合料施工中的缺陷，采用路面雾封层对整个铺面进行封水处理，能够进一步起到阻水作用，延长铺装层的使用。
4、结语
桥面铺装是桥梁行车系的重要组成部分，它直接承受车轮的压力、冲击和剪切作用，并在汽车荷载和气候变化的反复作用下被磨耗和风化。它的质量好坏和使用耐久性直接关系到行车的安全性、舒适性、桥梁耐久性及投资效益。本文通过对江苏省高速公路部分桥面铺装病害进行调查，在此基础上分析了桥面铺装层的破坏原因，并提出了相应的预防措施。随着交通量以及铺装层使用条件严酷性的逐步增加，桥面铺装显得越来越重要。为了延长桥面铺装层的使用寿命，应对桥面铺装的设计和施工予以足够的重视。
