瀝青混凝土橋面鋪裝早期破壞原因分析

柳春范

(衡水公路工程總公司)

現(xiàn)在修建的高速公路,其橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一般多采用瀝青混凝土加鋪水泥混凝土防水層的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于:易于施工,平整度容易控制,行車舒適。其缺點(diǎn):如果防水問題解決不好,滲透結(jié)構(gòu)層的水分在反復(fù)凍融及重載車輛的作用下,很容易引起橋面鋪裝層的早期破壞。

1 瀝青混凝土橋面鋪裝早期破壞外觀觀察

瀝青混凝土橋面鋪裝層在水和車載作用下的早期破壞,開始并不明顯,春融期,在滲入結(jié)構(gòu)層水分較少的情況下,其表面僅表現(xiàn)為發(fā)黑有水漬,很不容易觀察到。如果滲透入較多水分,并且在春融期路面高速行駛的重載車輛的作用下,結(jié)構(gòu)層內(nèi)部產(chǎn)生唧漿,水壓力達(dá)到一定程度后,經(jīng)水反復(fù)凍融的水泥混凝土漿從瀝青混凝土空隙中擠出結(jié)構(gòu)層,在橋面瀝青混凝土表面引起冒漿、松散、破壞,嚴(yán)重的會造成橋面混凝土破壞,這種情況下,瀝青混凝土表面出現(xiàn)帶狀灰漿,較容易觀察到。

2 瀝青混凝土橋面鋪裝破壞的原因分析

在高速公路的養(yǎng)護(hù)施工中,筆者親歷了 20多個瀝青混凝土橋面鋪裝的維修。在維修中,對所有的瀝青混凝土橋面鋪裝進(jìn)行綜合分析,認(rèn)為主要有以下幾個方面的原因。

2.1 設(shè)計(jì)方面

(1)對橋面排水設(shè)計(jì)沒有引起足夠的重視。

在橋涵的設(shè)計(jì)中,往往都注重了防水,但沒有重視到排水問題。瀝青混凝土橋面鋪裝表面層在京石高速公路采用的是細(xì)粒式瀝青混凝土結(jié)構(gòu),石安高速公路采用的是多碎石瀝青混凝土結(jié)構(gòu)。從理論上講,都是防水的結(jié)構(gòu)。施工生產(chǎn)中,如果細(xì)集料摻加劑量不夠,或雖摻加劑量足夠但在攤鋪過程中產(chǎn)生離析,或者碾壓不當(dāng),就會造成瀝青表面層混凝土透水,透入結(jié)構(gòu)層的水蒸發(fā)不了,直接作用在橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層間,造成瀝青混凝土橋面鋪裝破壞。

(2)對橋面泄水孔的設(shè)計(jì)沒有引起重視。

橋面泄水孔,主要是排出路表流水。即使橋面的縱坡和橫坡及泄水孔安裝均能滿足排除路表水的要求,在雨水較大時,路表水不可避免地滲透至橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層內(nèi),這些水只能靠蒸發(fā),而不能通過橋面的泄水孔排出,因?yàn)樾顾字車际欠忾]的。

(3)對橋面鋪裝的結(jié)構(gòu)層過渡結(jié)合問題沒有引起重視。

在行車道板上面,一般都是高標(biāo)號的防水混凝土,設(shè)計(jì)中沒有充分考慮層間的過渡,如果瀝青混凝土漏水,不可避免的使水泥混凝土直接遭受滲透水侵蝕,造成破壞。

2.2 施工因素

(1)普通混凝土的弊端。

現(xiàn)有的水泥混凝土大都沿用傳統(tǒng)的滾漿法施工工藝來保證橋面防水混凝土的平整度。這種施工方法容易引起骨料與填料的部分分離,局部水泥砂漿集中,浮于混凝土表面。眾所周知:水泥砂漿的強(qiáng)度遠(yuǎn)不如水泥混凝土的強(qiáng)度高。這些薄弱部位在不能排出的層間、滲透水反復(fù)凍融的作用下,水泥砂漿與水泥混凝土產(chǎn)生分離,形成夾層,長時間荷載作用后會形成唧漿,破壞結(jié)構(gòu)層,影響瀝青混凝土橋面鋪裝的使用壽命。

(2)瀝青混凝土施工。

①瀝青混凝土不論是何種結(jié)構(gòu)類型和級配范圍,從理論上講,經(jīng)過設(shè)計(jì)和生產(chǎn)調(diào)試三個階段后,是不會有問題的。但在生產(chǎn)階段,如果原材料級配尤其是礦粉用量不準(zhǔn)或用油量不準(zhǔn),無論如何,其生產(chǎn)配比與理論配比會有出入。其摩擦、紋理、穩(wěn)定性、透水性、壓實(shí)度等均會出現(xiàn)較大的變化。

②瀝青混凝土的碾壓:瀝青混凝土施工中,多采用復(fù)合式碾壓的方式,膠輪與鋼輪壓路機(jī)相比,膠輪在瀝青薄膜作用下,對瀝青混凝土回產(chǎn)生吸附作用,造成層間分離,影響層間的結(jié)合效果和空隙率。

2.3 外部原因

(1)積雪、雨水作用。

構(gòu)造物表面長期不能排出的積雪、積水作用也是橋面滲水破壞的一個重要的外界因素。橋面長期積聚的雨、雪在液態(tài)情況下,會通過橋面施工的縫隙滲透到結(jié)構(gòu)層中,影響層間結(jié)構(gòu)的受力效果。

(2)荷載作用。

高速公路上,一般重載車輛速度較快,高速行駛的重載車輛對橋面產(chǎn)生較大的沖擊振動力,從微觀上講,急驟變化的沖擊力在橋面整體產(chǎn)生顫動的過程中,會促使橋面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生分離。

3 橋面鋪裝層早期破壞的處治方法

(1)將橋面水泥混凝土清掃,對混凝土進(jìn)行橫向拉毛,鑿除表面浮漿,以防止橋面間出現(xiàn)薄弱層,并有利于層間的結(jié)合;并將已經(jīng)破壞的混凝土徹底鑿除,用高于原設(shè)計(jì)至少一個等級標(biāo)號的混凝土進(jìn)行修補(bǔ),確?；炷恋膹?qiáng)度。

(2)將泄水孔進(jìn)行更換或處理:一般設(shè)計(jì)的泄水孔周圍封閉,它只能排出路表水面而不能排出層間水。更換后的泄水孔,要既能排出路表水,又能保證排出結(jié)構(gòu)層間水。

(3)瀝青混凝土采用防水密集型級配,并且在碾壓時,采用雙鋼輪進(jìn)行終壓,防止吸附作用影響結(jié)構(gòu)層間的結(jié)合。

4 結(jié) 論

(1)復(fù)合式橋面鋪裝中增設(shè)防水層及改進(jìn)泄水孔設(shè)施,雖然會增加資金投入,但可以大大改善橋面鋪裝層的使用性能,提高使用壽命,長遠(yuǎn)效益明顯。

(2)經(jīng)過防水處理后的橋面,在雨后鉆孔分析發(fā)現(xiàn):混凝土和瀝青結(jié)構(gòu)層結(jié)合牢固,沒有發(fā)現(xiàn)瀝青混合料松散現(xiàn)象。當(dāng)然運(yùn)行期較短,仍需進(jìn)一步研究。

(3)總之,橋面鋪裝層的破壞從設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工上應(yīng)引起足夠的重視,否則就會因小失大。

[1] 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[M].人民交通出版社,2000.