遼寧地區(qū)橋面鋪裝防鹽凍腐蝕構(gòu)造措施

溫宇寧

摘 要：通過(guò)對(duì)幾十座運(yùn)行10年以上高速公路在役橋梁現(xiàn)場(chǎng)橋面調(diào)查，對(duì)除冰鹽造成的橋面鋪裝的破壞作用進(jìn)行了深入分析，提出了橋面鋪裝防腐蝕構(gòu)造的幾種措施。

關(guān)鍵詞：遼寧地區(qū)；橋面鋪裝；鹽凍腐蝕；構(gòu)造措施

Bridge deck pavement frost prevention corrosion in liaoning province construction measures

Wen Yu-ning

（ Liaoning Datong Highway Engineering Co.， Ltd. Shenyang， 110166，China ）

Abstract： based on the several dozens run more than 10 years highway bridge deck at the scene of the existing bridge， except for ice salt of bridge deck pavement damage function carried on the thorough analysis， puts forward several measures of the deck pavement anti-corrosion structure.

Key words： liaoning area； Bridge deck pavement. Frost corrosion； Construction measures

1.引 言

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，截至2007年底，我國(guó)公路通車總里程達(dá)357.3萬(wàn)km，其中高速公路5.36萬(wàn)km[1]。橋梁設(shè)計(jì)人員往往只重視結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，而忽視了混凝土耐久性設(shè)計(jì)。遼寧位于我國(guó)東北部，冬天雪量較大，為保證道路暢通和行車安全，往往雪后在高速公路撒大量融雪劑，為減少造價(jià)，一般融雪劑類型以鹽類為主。氯鹽滲透到混凝土中，會(huì)促進(jìn)混凝土的凍融。但它最主要的破壞左右還是對(duì)鋼筋的腐蝕。當(dāng)氯離子處于鋼筋表面并超過(guò)臨界值時(shí)，原來(lái)處于鈍化狀態(tài)的鋼筋會(huì)活化、腐蝕。銹蝕的產(chǎn)物體積會(huì)增大2～6倍，使混凝土保護(hù)層產(chǎn)生順筋開(kāi)裂、混凝土剝落等現(xiàn)象，更嚴(yán)重時(shí)可使混凝土發(fā)酥，鋼筋截面有效面積大大價(jià)低，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成危害。對(duì)耐久性設(shè)計(jì)的不重視而造成的損失和維修費(fèi)用會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象。對(duì)此國(guó)內(nèi)外已有大量實(shí)例。美國(guó)1992年在這方面的維修費(fèi)用已高達(dá)2580億美元，為當(dāng)年造價(jià)的4倍[2]；英國(guó)僅英格蘭中環(huán)線的11座高架橋，使用12年就破壞嚴(yán)重，維修費(fèi)已高達(dá)1.2億英鎊，為當(dāng)年造價(jià)的6倍[3]。黑龍江省哈綏公路（為當(dāng)年亞冬會(huì)而建）1996年通車，使用1個(gè)冬季后，就因?yàn)⒊}造成路面和路肩表面出現(xiàn)大面積的嚴(yán)重剝蝕破壞[4]。

2.遼寧地區(qū)橋面鋪裝現(xiàn)狀

橋面鋪裝是最直接受水侵蝕的橋梁構(gòu)件，因此它受到鹽凍程度也是最大的。近些年來(lái)，遼寧省高速公路出現(xiàn)過(guò)很多次橋面鋪裝被重車壓壞露空現(xiàn)象，一方面是由于車輛荷載過(guò)大，但另一個(gè)不可忽視的原因是橋面鋪裝常年受水侵蝕浸泡，再加上冬季凍融循環(huán)和氯離子的侵入，加快了橋面鋪裝頂層混凝土的破壞，使之變得酥松，減小了橋面鋪裝混凝土的厚度，大大降低了橋面鋪裝的結(jié)構(gòu)抗力，增大行車不安全系數(shù)。我們只有分析出橋面鋪裝破壞的成因和破壞的位置，才能有的放矢，提出有針對(duì)性的構(gòu)造措施。

橋面鋪裝屬于隱蔽工程，我們根本無(wú)法直觀的看到橋面鋪裝混凝土鹽凍腐蝕的程度。筆者對(duì)全省高速公路幾十座橋梁橋面鋪裝進(jìn)行取芯及氯離子檢測(cè)，根據(jù)橋面瀝青不同程度的破壞，得出以下一些檢測(cè)結(jié)論。

第一種情況是橋面瀝青混凝土有縱縫，這樣的病害類型在高速公路比較普遍。橋面瀝青產(chǎn)生縱縫后，冬季帶有氯離子的雪水通過(guò)瀝青縱縫滲入到水泥混凝土鋪裝層，經(jīng)過(guò)車輛碾壓和幾個(gè)冬季的凍融循環(huán)，普遍的病害是瀝青層與水泥混凝土層剝離，但防水層并沒(méi)有破壞，因此這樣的病害情況混凝土層并不會(huì)破壞。

第二種情況是橋面瀝青網(wǎng)裂但并未塌陷，這樣的病害類型在高速公路上并不普遍，一般都是橋梁運(yùn)營(yíng)十年以上，并且橋面未進(jìn)行維修。由于橋面瀝青已產(chǎn)生網(wǎng)裂，除冰鹽中的氯離子大量的進(jìn)入橋面，橋面水泥混凝土頂層氯離子濃度較大，甚至已達(dá)到臨界濃度，導(dǎo)致防水層破壞，并且橋面水泥混凝土頂層會(huì)有一定程度的破壞。如果橋面瀝青有此類病害，那說(shuō)明橋面板承載能力已經(jīng)有所減少，降低行車的安全性，管理部門應(yīng)引起足夠的重視。

第三種情況是橋面瀝青網(wǎng)裂并伴有塌陷，這是最嚴(yán)重的一種情況。如果橋面出現(xiàn)此類病害，水泥混凝土鋪裝層中鋼筋保護(hù)層范圍內(nèi)的混凝土有可能都已被鹽蝕破壞，混凝土呈碎渣狀，骨料完全脫離，嚴(yán)重情況橋面鋪裝鋼筋會(huì)發(fā)生銹蝕。橋面塌陷的原因是由于橋面水泥混凝土已酥松、淘空，產(chǎn)生一定的空隙，在車輛荷載作用下，橋面出現(xiàn)塌陷。此時(shí)橋面板有效厚度嚴(yán)重降低，混凝土抗壓強(qiáng)度較小，混凝土質(zhì)量極差，結(jié)構(gòu)安全性及耐久性極差，極易造成結(jié)構(gòu)破環(huán)，如不及時(shí)進(jìn)行維修處理，在重載車輛作用下，橋面極容易會(huì)被壓空，造成行車危險(xiǎn)。

3.橋面鋪裝防鹽凍腐蝕構(gòu)造措施

橋面鋪裝混凝土鹽凍腐蝕破壞的源泉就是水，如何更快的排水、更好的防水是我們?cè)O(shè)計(jì)的重點(diǎn)。橋面防水設(shè)計(jì)不能只考慮防水層本身、而應(yīng)綜合考慮橋面鋪裝構(gòu)造，形成瀝青面層、防水層、水泥混凝土鋪裝三者相協(xié)調(diào)的防水體系，并且要根據(jù)橋梁不同橋長(zhǎng)、不同橫坡、不同縱坡、不同豎曲線以及氯離子容易侵蝕的位置提出有針對(duì)性的設(shè)計(jì)構(gòu)造。

3.1排水構(gòu)造措施

目前我們高速公路設(shè)計(jì)，無(wú)論橋梁處于什么狀況，泄水管的間距和大小都是一樣的，這種設(shè)計(jì)是非常不合理的。我們應(yīng)根據(jù)橋梁所處線性以及環(huán)境等相關(guān)因素提出有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。例如大連地區(qū)年平均降水量是朝陽(yáng)的兩倍，如果泄水管采用相同的間距，會(huì)造成材料的浪費(fèi)或排水不利，因此筆者通過(guò)對(duì)全省不同地區(qū)的高速橋梁進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果來(lái)看，建議在今后的橋面排水設(shè)計(jì)中可考慮以下措施：

①目前遼寧省高速公路橋梁設(shè)計(jì)多采用開(kāi)口式排水，但泄水管開(kāi)口長(zhǎng)度一般在30cm左右，開(kāi)口高度在10cm左右，但由于施工原因，開(kāi)口高度往往只有6～8cm左右，在雨雪較大的地區(qū)，根本不能及時(shí)的排放。我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)此類地區(qū)橋面鋪裝破壞程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它地區(qū)。因此縱坡較小時(shí)宜選用開(kāi)口式排水，開(kāi)口長(zhǎng)度不小于50cm ，高度不小于8～15cm。

②縱坡較大時(shí)宜選用格柵式排水，格柵寬度不小40-60cm，長(zhǎng)度不小于50-130cm。格柵式排水一般截流率大，排水無(wú)阻礙，適用于城市橋梁和公路重要橋梁。

③我們目前高速公路設(shè)計(jì)只考慮排放橋面的水，如果該橋無(wú)縱坡，那么層間水根本無(wú)法排放，長(zhǎng)時(shí)間的累積會(huì)破壞防水層，最后破壞橋面水泥混凝土；如果橋梁有縱坡，那么層間水會(huì)隨著縱坡流至伸縮縫位置，會(huì)對(duì)主梁梁頭和墩臺(tái)蓋梁產(chǎn)生破壞，因此層間水如何排放也應(yīng)該是設(shè)計(jì)工作者必須考慮的。伸縮縫處上游側(cè)、并在橋面橫坡底部增設(shè)滲水管，滲水管的目的是排放瀝青層與防水層之間的水。

3.2防水構(gòu)造措施

橋面防水措施應(yīng)從橋面瀝青、橋面防水層以及橋面水泥混凝土三方面考慮。

①瀝青面層厚度應(yīng)≥80～100mm。瀝青面層是橋面防水的第一道防線，如果瀝青面層過(guò)薄，水極容易滲透到防水層頂面，因此瀝青面層要有足夠的厚度，并且骨料粒徑不宜過(guò)大，增強(qiáng)瀝青面層的密實(shí)性。

②SBR橡膠改性瀝青、CR改性瀝青或磨細(xì)橡膠粉改性瀝青防水黏結(jié)層；橡膠瀝青的灑布量為2.5kg/m2，碎石采用9.5～13.2mm單粒徑石灰?guī)r，碎石撒布量為12～14kg/m2，覆蓋率不低于70%。其防水涂層厚度≥10mm。

③水泥混凝土鋪裝層厚度宜≥80-100mm?；炷翉?qiáng)度不小于C50，抗?jié)B等級(jí)不小于S8。水泥混凝土鋪裝層內(nèi)應(yīng)鋪直徑150mm，間距100mm鋼筋網(wǎng)。橋面負(fù)彎矩區(qū)（連續(xù)梁墩頂截面）混凝土應(yīng)摻加阻銹劑。

④防撞墻根部區(qū)域（硬路肩）由于冬季長(zhǎng)期堆積殘雪，導(dǎo)致該區(qū)域水泥混凝土較之其它位置鹽凍腐蝕嚴(yán)重，因此，設(shè)計(jì)時(shí)可考慮該區(qū)域水泥鋪裝厚度提高2cm，以增強(qiáng)橋面鋪裝的防鹽凍腐蝕能力。

4.結(jié)束語(yǔ)

鹽凍破壞是一種最嚴(yán)酷的凍融破壞形式，并且橋面鋪裝是最直接接觸的橋梁構(gòu)件，如何防止或減少鹽凍腐蝕是今后我們?cè)O(shè)計(jì)工作者重點(diǎn)考慮的。我們現(xiàn)在可喜的看到高速公路除雪多采用人工和機(jī)械，減少了除冰鹽的撒布量，但設(shè)計(jì)工作者并不能因此而忽視對(duì)橋面鋪裝耐久性的設(shè)計(jì)，如果設(shè)計(jì)中多考慮一些，在今后的保養(yǎng)維護(hù)會(huì)減少大量的資金投入。

參考文獻(xiàn)

[1] 李九蘇.除冰鹽破壞的水泥混凝土路面再生利用研究綜述[J].混凝土，2009，（6）：53—55.

[2] K.F.，Duker and B.G.，Rubbat.Why American′s bridges are crumbing Scientifuc American，March，1992：66-68

[3] British Transportation Ministry.Repair and maintenance of Midlands Link Express：Working Group 1988 Report.Concrete Journal，1990：23-27

[4] 楊全兵、吳學(xué)禮、黃士元.去冰鹽引起的混凝土鹽凍剝蝕破壞.混凝土，1995