瀝青混凝土橋面鋪裝層損壞與控制措施

趙慶亮

(河北省滄州市交通局質監(jiān)處)

近年來,瀝青混凝土復合橋面鋪層裝使用較多,無論是水泥混凝土復合橋面、還是鋼結構復合橋面,瀝青混凝土鋪裝層早期破損現(xiàn)象時有發(fā)生,如出現(xiàn)局部鋪裝脫落、嚴重車轍破損等,這些病害比較普遍,直接影響了行車舒適性、交通安全及橋梁的耐久性。

1 造成瀝青鋪裝層早期破損的原因

(1)荷載因素。

交通量猛增、車輛大型化、荷載等級超過設計標準。

(2)結構因素。

由于受力體系較為復雜,各種形式的主梁及鋪裝本身的構造均影響其應力的分布。對復合橋面瀝青鋪裝特別是中小跨徑小絞縫簡支梁板橋,梁板整體性差,絞縫處及支座負彎矩區(qū)容易開裂。對結合層、防水層等界面材料未進行重點要求,致使結合層抗剪強度不足。橋梁長大縱坡各結構層瀝青混凝土設計時,采用與一般道路同類型瀝青混合料,未對特殊區(qū)域進行技術處理。

(3)施工因素。

對鋼筋混凝土簡支梁板橋,支座安裝不穩(wěn)或墊塊材料強度不高,造成個別梁板行車撓動,絞縫開裂甚至脫落。梁板側向結合面處理不規(guī)范、絞縫質量差。梁板安裝標高控制不精確,有些現(xiàn)澆梁板堆載預壓不規(guī)范,實際沉降不均勻造成梁頂標高偏差過大,因而鋪裝層厚薄不一致,從而降低了梁板與鋪裝層的整體性強度。部分梁板頂部清理不徹底,使混凝土與瀝青面層的結合層施工質量較差。橋面水泥混凝土板施工的平整度不好,高差有時能達數(shù)厘米,瀝青層本來就不厚,使得瀝青層厚度很不一致,有的地方會很薄,混合料的離析比厚的層次更嚴重。橋面鋪裝施工時不敢按照正常方法碾壓,壓實度難以保證?；炷帘砻娴陌枷莶糠衷谑褂眠^程中很容易成為積水的地方,滲入的水排不出去,在高溫時成水氣,使瀝青層與混凝土板脫離。鋪裝層與橋面板的粘結不好是導致鋪裝層損壞的最根本的原因鋪裝層除了防水目的外,更重要的是使瀝青鋪裝層與水泥橋面板粘結成一個整體。防水粘結層破損、漏空、脫離,水滲入防水粘結層與水泥混凝土板的界面上,影響與橋面板的粘結強度,甚至成為滑動的界面狀態(tài),橋面鋪裝成為一個單獨受力的層次,就會出現(xiàn)很大的水平剪應力和底部的彎拉應力,橋面鋪裝就必然導致迅速破壞。從現(xiàn)在的情況看,防水粘結層的破壞主要是施工質量問題。無論哪一種防水粘結層,都能做好,但如果施工過程中不注意,都有可能造成損壞。

對鋼結構橋梁,鋼結構表面過于除銹,表面粘結層、橋面防水層抗拉、抗剪能力不足、面層瀝青混凝土配合比本身存在問題等。

(4)環(huán)境因素。

厄爾尼諾現(xiàn)象使全球氣候變暖,夏季炎熱天氣延長,冬季極值低溫更低。

(5)使用管理因素。

車道間車流量分布不均衡,偏載使用。最高及最低氣溫等極值天氣使用管養(yǎng)措施可能不夠到位,治超力度不足等等。

2 改進途徑

2.1 優(yōu)化設計

(1)在荷載取值方面:應根據(jù)當?shù)亟煌考拜S載的調(diào)查合理確定設計荷載標準。大跨徑柔性結構橋梁另因考慮風載、溫度變化、防撞力、防震等因素。

(2)在細部結構設計方面:對鋼筋混凝土橋梁,對主梁縱向的計算分析與橫向剛度并重,增加構造措施,使橋面鋪裝不分擔過多的次內(nèi)力、受拉負彎矩。對鋼結構橋梁,加強結合層研究,合理設計防水粘結層、緩沖過渡層、瀝青混凝土鋪裝層,解決鋼板與瀝青混凝土溫縮系數(shù)差異及鋪裝層防水問題,細化設計明確鋼板表面除銹防腐處理要求、防水層、過渡層材質及施工要求等。

(3)優(yōu)化瀝青混凝土鋪裝的層間結構及控制技術指標設計:對一般橋面鋪裝層,采用高粘度的重交通道路瀝青或摻加高聚物改性劑來改善瀝青的品質,采用與瀝青粘附性好的集料或用抗剝離措施,提高瀝青粘結力、抗車轍能力。表層瀝青通過選用耐磨石質粗集料、反擊式工藝加工提高粗集料的微觀粗糙度,同時通過設計規(guī)定構造深度,達到路面抗滑效果。

對鋼結構橋梁設計瀝青鋪裝層可采用高性能的瀝青混合料,如雙層改性 SMA、澆筑式瀝青混凝土、雙層環(huán)氧瀝青混凝土、澆筑式瀝青混凝土與 SMA等。由于不同的面層對防水層、結合的要求不同,宜同步優(yōu)選與防水層的最佳組合設計,如采用環(huán)氧富鋅+環(huán)氧瀝青,甲基丙烯酸類樹脂等防水層。

目前,鋼結構橋梁防水層、過渡層、鋪裝層的組合設計尚處于探索階段,因此設計有必要及時收集國內(nèi)國外鋼結構實際使用成功案例,及時分析、比較、總結適合本地區(qū)的瀝青鋪裝層結構組合設計。

2.2 加強施工質量監(jiān)理,實現(xiàn)設計目標

根據(jù)瀝青混凝土鋪裝層總厚度較薄、整體性要求高、技術要求嚴、施工難度大等特點,因此施工階段監(jiān)理必須充分理解設計意圖,對關鍵環(huán)節(jié)、重要指標,進行重點監(jiān)理、重點控制,確保工程實體質量。

2.3 掌握現(xiàn)場指標控制的操作技巧

瀝青混合料的各項性能指標要求經(jīng)常是矛盾的,因此熟悉各項技術指標的實際控制意義,靈活應用,努力實現(xiàn)瀝青混合料的最佳綜合性能指標。如瀝青混合料設計空隙率,空隙率小,瀝青的水穩(wěn)定性好,但過小,穩(wěn)定度可能超標、可能動穩(wěn)定度偏低、表面構造深度不足,過大可產(chǎn)生空隙性車轍或水損害。而影響瀝青混合料某項指標的因素是多方面。如實際空隙率與集料品種、級配、含油量、攤鋪均勻性、攤鋪及碾壓溫度、壓實功等均有關系。因此,要控制瀝青混合的實際性能指標,應從集料、結合料、混合料配合比、混合料技術指標、施工工藝進行系統(tǒng)控制,全面控制方能實現(xiàn)設計要求。尤其應抓好以下幾點。

(1)嚴格按規(guī)范要求進行目標配合比、生產(chǎn)配合比、生產(chǎn)配合比驗證。

(2)抓好原材料料源,提高穩(wěn)定性、均勻性。

(3)采用先進的瀝青拌和加工設備,精確計時,提高混合料均勻性,技術性能指標穩(wěn)定性。

(4)加強前場與后場的配合,注意拌和能力與攤鋪能力匹配。

(5)大中型水泥混凝土橋橋面鋪筑的瀝青鋪裝層,應滿足與混凝土橋面的粘結、防止?jié)B水、抗滑及有較高抵抗振動變形的能力等功能性要求,并設置有效的橋面排水系統(tǒng)。鋪裝瀝青層的下層必須符合平整、粗糙、整潔的要求,橋面縱橫坡符合要求,水泥混凝土橋面板表面應做銑刨拉毛處理,清楚浮漿,除去過高的突出部位。鋪設橋面鋪裝必須確?；炷镣耆稍?嚴禁在潮濕條件下鋪設防水粘結層及攤鋪瀝青混合料,防止混凝土中的水分在施工或使用過程中遇熱變成水汽使防水粘結層產(chǎn)生鼓包。

(6)鋼橋面鋪裝施工在涂刷防水層前應對鋼板焊縫和吊鉤殘留物仔細平整,徹底除銹,清掃干凈。鋼橋面鋪裝的防水粘結層必須緊跟防銹層后涂刷,防水粘結層宜采用高粘度的改性瀝青、環(huán)氧瀝青、防水卷材。當采用澆注式瀝青混泥土鋪筑橋面鋪裝時,可不設防水粘結層。鋪設過程中必須保持橋面整潔,不得堆放與施工無關的材料、機械、雜物,且鋪設宜在無雨少霧的季節(jié)、干燥狀態(tài)下施工。

2.4 重視缺陷責任期內(nèi)管理

項目實施完成后,實體質量已經(jīng)定型,合理使用及時修補處理質量缺陷仍是提高路面使用壽命的重要環(huán)節(jié)。在缺陷責任期內(nèi)承包人應注意定期檢查,及時處理施工缺陷。如混合料不均勻、施工碾壓不足造成局部泛油;車轍車道凹陷,局部雨天積水、路面坑洞等等。接管養(yǎng)護單位在使用管理方面應注意以下幾方面。

(1)合理組織交通,提高車道間車流量分布均衡性,減少偏載使用。

(2)合理設置路口各向通行時間,避免在長陡坡等特殊部位車輛捅堵,減少汽車尾氣加溫造成輪跡帶軟化泛油、急轉彎、急剎造成局部車轍損害。

(3)加強關鍵階段的針對性管養(yǎng),多雨季節(jié)及時巡查、減少路段積水,及時清理路面泥砂等贓物,避免滑溜性污染。

(4)加強特殊時期的治超工作,如最高、最低氣溫時節(jié)、多雨季節(jié)等,對可能產(chǎn)生大量車轍破壞、水損破壞的時機進行專項管理。

(5)做好交通量及軸載監(jiān)測,對典型橋梁的變形觀測,為今后設計、維修提供數(shù)據(jù)保障。

總之,只有精心設計、規(guī)范施工、合理使用,才能提高橋面鋪裝質量的使用壽命。