桥面沥青铺装层裂缝病害分析及处理措施

1、桥面沥青铺装层裂缝病害分析及处理措施摘要：受桥面铺装技术的限制，桥面沥青铺装层使用的寿 命较短，通常情况下使用35年就会发生损坏，不仅影响 正常通行，还增加了运营成本。文章则以轨道交通11号线 马陆站综合交通枢纽中马漳河桥、新第二塘桥为例，对其沥 青铺装层的病害进行调查，分析了存在的主要病害类型，并 进行了原因分析，最后太长了桥面沥青铺装层裂缝病害处理 措施。关键词：沥青铺装层；裂缝病害；马漳河桥；新第二塘 桥中图分类号：u416文献标识码：a引言通过查阅相关文献资料，并运用现场观测、挖验等方法, 对典型的马漳河桥、新第二塘桥桥面铺装结构、病害类型及 程度全面进行了调查分析。通过对调查结果的分

2、析能够看出 混凝土桥面铺装具有的共同点：混凝土桥面铺装一般下层 （调平层）设计有415cm的带钢筋网的混凝土，铺装面层 为沥青混凝土层，采用密级配或开级配沥青混凝土。可见在 桥面铺装的过程中，大都不重视桥面粘层以及防水层的设 计。1混凝土桥面沥青铺装病害 本文依据对马漳河桥、新第二塘桥的调查结果，把桥面 铺装的病害程度划分为：严重破坏、中等程度破坏、轻微破 坏，分类的具体标准如表1所示。桥面结构的整体性通过桥 面的破损情况直接反映出来，运用个综合以及分项指标进行 分别评价。综合指标则是指把不同形式的破损利用一定的折 算系数进行当量破损面积的折算，同时联系整个桥面的总面 积对桥面铺装破损的整体情

3、况进行反映。表1桥面铺装病害程度的分类及描述病害程度病害描述严重破坏存在严重的拥包、坑槽、裂缝等病害，病害 面积达到桥面面积的10%以上中等破坏拥包较多，坑槽较少，修补面积较少轻微破坏无坑槽病害，存在少量的拥包、裂缝破坏， 基本无修补将常见混凝土桥面铺装病害分为4类，并按照其在马 漳河桥、新第二塘桥桥面上的破损严重程度由重到轻进行排 序，分别为：水损类，变形类，开裂类和表面损坏类。1.1水损类在车辆荷载的作用下，桥面铺装的沥青混合料，沥青会 从混合料中脱落，产生脱皮现象，导致沥青混合料的散失， 留下一个空洞的甲板，如图1所示，和有一个足够深的存水, 它可能会导致水漂现象，以此产生安全问题。松散

4、粒料路面 面层可以减小滑动阻力，并驱动轮胎在他的车道上长大，导 致其他问题，严重影响了行车的安全性和舒适性。防水粘结 层的设置和不合理的路面材料设计是马漳河桥、新第二塘桥 桥面板的主要水损害的原因。(a)坑槽(b)裂缝处剥落图1水损类破坏1. 2变形类变形类主要包括轮迹带附近的车辙及推移、拥包等，如 图2所示。在桥面铺装早期破坏中，车辙是一种比较常见 的现象。拥包、推移主要是由于路面和桥面板粘结层之间的 关节很差，或防水层材料的质量不高，在高温季节软化，以 沥青混合料的轮轨滑动两侧车轮轨道位置，引起剪切病害， 如推移等。(a)车辙(b)推移图2变形类损坏1.3开裂类开裂的主要原因，一方面，是结

5、构缝处理不当的施工， 留下隐患，车辆荷载的反复作用下，导致沥青路面反射裂缝 的产生；另一方面是由于加劲构件在桥面系统的作用，在局 部应力浓度的负弯矩区或造成路面进行路面在车辆荷载作 用下，疲劳裂纹。如图3所示。(a)横向裂缝(b)网裂图3裂缝病害1. 4表面损坏表面损坏主要包括沥青混凝土本身的设计是不合理的 骨料冲洗，抛光，和其他形式的破坏。如果矿料级配沥青混 合料不当，细集料，沥青用量偏大，或聚合材料的质量缺陷, 棱角的缺乏，或在混合过程中的生产，运输和摊铺离析的路 面层，在使用过程中，容易造成冲洗或沥青路面骨料逐渐抛 光的表面，导致桥面过度光滑，如图4所示。图4泛油2病害成因分析通过混凝土

6、桥面沥青铺装层典型病害的总结，分析造成 混凝土桥面沥青铺装层早期破坏的原因是多方面的，涉及到 结构设计、材料设计、施工、气候及交通条件等诸多方面， 深刻认识沥青铺装层出现上述病害的机理是提出有效防止 其早期损坏、延长其耐久性和使用寿命的重要前提。2.1桥面铺装层受力分析不足桥面铺装是一个受力复杂的动力体系，它直接承受车轮 荷载的冲击，部分或全部参与主梁结构的变形，各种形式的 主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。对于连续梁 桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构，由于荷载的作用主梁上部 产生负弯矩或拉应力，使桥面铺装层受到拉应力作用而产生 负弯矩并产生裂缝，从而造成桥面铺装的损坏。此外，随着 材料工业

7、的发展，桥梁承重结构的改进，使桥梁主梁能以较 柔的结构达到受力的要求，高等级公路大跨径桥梁的横向越 来越宽，在设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析，对桥梁 横向刚度重视不足，横向构造措施不利也使桥面铺装分担了 过多的次内力。2.2铺装层结构与材料设计不合理从调查情况来看，桥面铺装结构层的厚度和级配组成没 有经过特别设计，基本上与相邻普通路面一样。多数桥面铺 装层的厚度明显偏薄，基本上在58cm左右。实际上， 由于桥面系的加劲部件的存在，使得刚一柔铺装层体系的受 力状态更加复杂，使用条件更为苛刻。显然，在交通量大、 重型车和超载车辆增多的现实情况下，桥面铺装还停留在过 去经验设计的基础上，已经不能

8、适应现在的道路交通需要。桥面铺装层材料设计有可能因片面强调材料的某一方 面的性能而削弱了其他性能。比如，如果只是过分强调铺装 层高温稳定性，就会削弱其低温抗裂性能，出现大量的温缩 裂缝。所以，铺装层材料设计是一个均衡的过程，要抓住铺 装层最常见的破坏类型这一主要矛盾，以结构分析数据为标 准，使设计的铺装层在厚度、材料组成方面能够具有更好的 适应桥面板变形的能力，来延长铺装层的耐久性及使用寿 命。调查中还发现，已建混凝土桥的桥面铺装设置防水粘结 层的情况较少。由于混凝土桥面板与沥青铺装层材料差异较 大，它们之间若不设置防水粘结层难以有效形成受力整体。 桥面铺装层一经开裂，在车轮的动力荷载作用下，

9、裂缝便会 不断发展。同时，由于水分不可避免地会渗入沥青混合料， 若没有防水层的设置，渗入的水分最终会影响钢筋混凝土梁 板的使用。所以桥面设置防水粘结层可以避免和减缓铺装层 损坏，没有设置防水粘结层的铺装层不能和桥面板一起承受 车辆荷载的作用，较易出现脱层、推移等破坏形式。2.3铺装层施工不良铺装层设计如果没有严格的施工组织和质量保证措施 就难以达到设计要求。调查中发现，铺装层沥青混凝土的压 实存在多种问题。在铺装层的边缘压路机不易压到之处，经 常出现压实不够、空隙率偏大的情况。而在车辆荷载的反复 作用下，其很容易引起铺装层的早期水损，如图5o有的铺 装层在摊铺时会出现离析现象，导致铺装层局部的

10、空隙率很 大，通车以后也会出现较严重的水损害。此外，施工完成检 测钻芯取样后，没有及时填实钻坑，或者填料与原来的级配 相差较大等都给该处铺装层的损坏留下隐患，如图6o图5铺装层边缘不易碾压造成透水现象图6钻芯后没有填实的坑洞2.4铺装层养护不当 通车以后，合理的养护能有效的延长铺装层的使用寿 命。水是导致沥青铺装层损坏的主要原因之一，设计合理的 桥面排水系统并保证其畅通显得非常必要。如果桥面铺装体 系的排水系统设计不当，渗入的水分无法及时排出，会加剧 铺装层的损坏。但是调查中发现很多桥面的泄水孔处于堵塞 状态，没有起到排水作用，也造成了铺装层在雨季经常处于 饱水状态。调查中还发现，有的铺装层表

11、面开始出现松散现象， 但没有得到及时养护，有的虽然养护了，但补坑的材料属性 和原来铺装层的相差太大，最终导致该处出现大面积的严重 损坏，形成坑槽等破坏。综上所述，重载、高温、雨水、施工质量是马漳河桥、 新第二塘桥桥面的沥青混凝土铺装产生破坏的最主要外因， 而铺装层的结构设计、材料设计、防水层以及粘结层的设计 是其产生破坏的主要内因，其中防水粘结层的设置是桥面铺 装区别于普通路面结构的一个典型标志，其设置是否有效直 接关系到整个铺装层的使用功能，应引起重视。3沥青铺装层病害的处理措施根据对马漳河桥、新第二塘桥铺装面层的病害调查分析, 其病害十分严重和典型，全桥左幅大面积出现裂缝、推移、 拥包、坑

12、洞、沥青混合料剥落等病害。已不是预防性养护和 矫正性养护阶段所能处治的工作，故需对左幅桥面铺装进行 翻修，考虑到桥面高程的限制，铺装层厚度保持原设计厚度 为5 cm。处治断面如图7所示。表2各结构层处理方式铺装层雾封层（0. 6kg/m2）铺装上层改性沥青sma（40mm）应力吸收层橡胶沥青砂胶（5mm厚）溶剂型粘结剂,0.60.7kg/m2防水粘结层0. 4-0. 6mm环氧封闭上层（撒1. 182. 36mm 机制砂）0. 2-0. 3mm环氧封闭上层（撒0. 30. 6mm机制砂）混凝土桥板喷砂打毛图7沥青铺装层处治横断面图采用改性沥青sma沥青混凝土作表面层，下设橡胶沥青 砂胶和双层环

13、氧封闭防水粘结层。sbs改性sma沥青混凝土 空隙率小，抗滑性、耐久性、高温稳定性和低温抗裂性能优 越。橡胶沥青砂胶防水层具有良好的抗高温性能、抗变形能 力及低空隙特性，除了有效防水和粘结之外，同时起到抵抗 变形和缓冲作用，吸收铺装层的部分剪应力，提高了铺装层 的变形随从性。由于沥青砂胶防水层改性沥青用量较多、粘 度大，因此，要求改性沥青砂胶具有良好的热稳定性、抗拉和 抗剪强度及施工和易性，具体见表3o表3橡胶沥青砂胶性能指标要求指标要求软化点（r&b）/。c 2100流动性/s w3抗流淌性（倾角75o ,温度75。，时间5h）/mm 0剪切强度（60。c）/mpa $0.5空隙率/

14、% w1渗水率/ml min-1 w1为实现铺装层与混凝土调平层间的有效粘结和防水，采 用环氧粘结材料及溶剂型防水粘结材料，环氧粘结剂与混凝 土调平层的粘结强度高且对混凝土及桥面板微型裂缝有良 好的渗透固结封闭作用，这是实现桥面铺装优良耐久性的技 术关键。在环氧粘结层基本固化后，即可涂刷溶剂型粘结剂, 环氧粘结防水封闭材料及溶剂型防水粘结材料的技术要求 见表4、5o表4环氧粘结材料技术要求性能要求粘结强度（25。c）/mpa 21.5剪切强度70o c三20/mpa25。c 23.0拉伸伸长率（25。c）/% $20低温弯曲性能（-20o c） 20圆棒弯曲90。无裂纹表5溶剂型粘结剂技术要求

15、粘度（20。c）/s w40固体含量/% 240闪点。c 2230施工温度/。c 540施工时间/h 24指干时间（25。c）/h w4与底层粘结强度（25。c）/mpa 22.0最后，在面层sma-10铺设时，为弥补沥青混合料施工中 的一些缺陷，采用路面雾封层对整个铺装表面进行封水处理, 雾封层的材料技术指标见表6,用量为0. 6 kg/m2o封水后的 路面应待雾封层完全固化后，开放交通。表6雾封层材料技术指标检测项目技术要求试验方法或仪器比重（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、结语当前混凝土桥面沥青铺装层早期破坏的有效处治办法 是采用复合式铺装结构，即采用新型sma沥青路面，借助钢桥 面的经验，设橡胶沥青砂胶吸收应力层，兼具粘结和防水功 能。粘结层采用环氧封闭层和溶剂型粘结剂保证与底层的粘 结强度。另外，为防止施工压实质量的下降，在表面喷洒雾封 层，能够进一步起到阻水作用，延长铺装层的寿命周期。参考文献1 李昶,邓学钧，周世忠，周建林1钢箱梁桥面铺装层 结构应力分析jl东南大学学报，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