瀝青混凝土在橋面養(yǎng)護的應用

張子華

（廣東省佛山市南海區(qū)公路管理站，廣東佛山528000）

0　引言

隨著我國橋梁建設的持久發(fā)展，前期修建的橋梁結構很多進入修養(yǎng)期。橋面鋪裝作為直接接受車輛荷載和環(huán)境影響的部位，不僅需要承受重載的影響，而且容易受到水分侵蝕、溫度和光照的老化，作為交通路網的紐帶，橋梁的維修養(yǎng)護更會造成路網的堵塞。橋面鋪裝結構需要提供良好的適用性和耐久性，對于養(yǎng)護更是如此，橋面鋪裝結構在養(yǎng)護之后更需要提供良好的防水、耐久、平整性能，還要保證優(yōu)良的路用性能及抗侵蝕能力。目前橋梁的維修養(yǎng)護大多集中于結構系統(tǒng)的養(yǎng)護維修，對于面層的養(yǎng)護工作不盡詳細，一方面在新建之初，對于橋梁系的設計考慮的較充分，包括結構受力以及防水等，另一方面面層結構的變化易觀察發(fā)現，能夠做到及時的保養(yǎng)處理。但是對于大面積的橋面層破壞狀況，就需要采取合理的面層養(yǎng)護措施進行養(yǎng)護，目前在橋面養(yǎng)護應用中最為廣泛且有效的就是瀝青混合料的使用。

橋梁作為交通網中重要的支點和關鍵點，較長的養(yǎng)護時間對交通會產生較大的影響。通過調查研究，前期使用過的橋面結構在使用五年之內基本都要經過一次大修養(yǎng)護，有些重交通荷載路段平均每三年就要經過一次小修養(yǎng)護。調查發(fā)現橋面系的主要病害表現為：推移、裂縫（龜裂、橫向、縱向和其他不規(guī)則裂縫）、沉陷、麻面、松散等，破壞范圍廣且分散，橋面鋪裝的結構功能和使用功能極易遭到嚴重損壞。橋面的損壞狀況見圖1。根據目前橋面系的結構形式，分析瀝青混合料的結構和使用情況，系統(tǒng)論述瀝青混合料在橋面養(yǎng)護中的使用情況[1-10]。

圖1　橋面出現的損壞情況

1　瀝青混凝土在橋面系結構中的應用及破壞原因分析

1.1　普通橋梁的橋面系結構

如圖2所示，現階段改變了過去的受力不足、粘結不足、防水不足的單層鋪裝結構，更多的選用結構功能和力學性能更好的兩層式鋪裝結構。結構形式采用水泥混凝土板+防水粘結層+鋪裝層。防水粘結層一般采用乳化瀝青粘層，鋪裝層選用4～9 cm厚的普通混凝土或者SM A。

兩層結構在力學性能方面比單層結構要好得多，但是由于外界影響因素的復雜性，這種結構在使用3年以上大多出現了功能性問題。其問題主要體現在：防水粘結層的材料和厚度設置不能滿足層間粘結力的需求，導致出現了層間滑移的現象；鋪裝層結構密實度不夠，部分水分侵蝕到內部，而防水粘結層卻起不到很好的防水性能，引起橋面板甚至鋼筋的腐蝕；表層混合料性能不佳，結構層的傳力性能下降，引起表層瀝青混凝土產生推移病害；另外由于道路線形設計在橋面鋪裝和非橋面路段不同而引起的其它破壞等。

圖2　早期鋪裝典型結構

某高架橋的橋面系結構見圖3，建成通車多年來由于交通量大，超載現象嚴重，加上當地氣溫較低，瀝青結構層長期處于超負荷的受剪應力當中，在短時間內就出現了裂縫、表層顆粒脫落的情況，部分部位甚至出現露筋現象。

圖3　某高架橋的橋面系結構圖

通過對鋪裝結構層分析，可以看出在鋪裝層和調平層之間并沒有設置防水粘結層，調平層和水泥混凝土板之間也沒有做任何的處理，導致各層之間粘結力較差，極易受到水分下滲造成水損害；另外由于車載作用下調平層和橋面板分離引發(fā)破壞，加上當地的自然氣候條件惡劣，加劇了橋面的損壞。

1.2　鋼橋面鋪裝典型結構形式

我國鋼橋面鋪裝在引進、消化吸收國外橋面鋪裝技術的基礎上，逐漸形成了自己的技術模式。其中典型的結構形式及代表性橋梁見表1。

我國鋼橋面的典型鋪裝方案見圖4，各種方案的不同主要為防水層和下封層的不同。與普通橋面不同之處在于鋪裝面層和防水粘結層分化更為具體，利于發(fā)揮各層的優(yōu)勢，但是相對設計及施工要復雜的多。

鋼橋面的病害類型主要集中在脫層和推移病害，表層混合料松散，坑槽及橋面板積水，縱向裂縫和小型環(huán)狀裂縫等。研究表明，鋼橋面的裂縫類型與其鋪裝結構有一定的關系，均是疲勞開裂的結果。

表1　鋼橋面鋪裝的主要類型和代表性橋梁

圖4　鋼橋面的典型鋪裝方案圖

2　橋面系養(yǎng)護常用的瀝青混合料形式

根據調查發(fā)現，目前在橋面鋪裝結構中應用最為廣泛的是密級配瀝青混合料混凝土，其良好的耐水和耐久性可以使橋面結構具有更長的使用壽命。在大跨徑橋梁或高等級道路橋梁中瀝青瑪蹄脂碎石混合料應用廣泛，其路面結構具有良好的低溫性能和水穩(wěn)性能，能較好的彌補橋面鋪裝結構在低溫環(huán)境和潮濕環(huán)境中易損害的弱點。

同樣在解決橋面鋪裝難題上，澆筑式瀝青混凝土也是重要材料的之一，而且已經在很多橋面鋪裝結構中獲得使用，并且驗證了其很好的功能性。澆注式瀝青混凝土是一種懸浮式結構的瀝青混凝土，礦粉含量高達20%～30%、瀝青含量高達7%～10%，高含量的瀝青和礦粉更有利于形成膠漿，發(fā)揮黏結性能。其內部結構見圖5。

圖5　澆筑式瀝青混凝土內部結構圖

作為橋面養(yǎng)護中最重要的瀝青混凝土種類之一，其特點主要體現在：無空隙，在壓實條件不足時也會達到目標密實度，不會出現混合料壓實度不足問題；不透水，也不吸水，可以有效的防止表層水下滲，防止水損害；是一種粘彈性材料，能發(fā)揮很好的行車舒適性；變形能力較好，能有效防止車轍和裂縫的損害。

在橋面系中作為防水層的瀝青混合料主要為：橡膠瀝青砂膠、瀝青瑪蹄脂、改性瀝青碎石封層、稀漿封層。

表層處治方式近幾年來在高等級路面獲得流行應用，主要是將瀝青混凝土作為表面功能層進行封層和罩面。微表處和薄層罩面在橋面鋪中應用主要是在預養(yǎng)護階段，針對橋面功能性降低的現象，采用高粘性瀝青混合料鋪設2～3 cm的功能層。

3　瀝青混凝土在普通橋面養(yǎng)護的研究

原有水泥混凝土或者瀝青混凝土路面發(fā)生損壞之后，對于裂縫坑槽現象，首先噴灑粘層瀝青進行層間結合,然后鋪筑瀝青混合料,控制標高后碾壓成型即可。針對水泥基層達到伸縮縫破壞，可以選用混凝土+乳化瀝青的方式，修補裂縫防止水分下滲。對于中修及大修狀況，就需要合理選用瀝青混合料的類型和厚度，微表處以及就地再生等都是現在常用的養(yǎng)護技術。

以某高架橋為例，進行路面的大修養(yǎng)護中，將原鋪裝結構清除后，對橋面板進行打砂處理后，選用兩種方式來處理，詳細見表2。

表2　某高架橋大修方案設計

在大中修養(yǎng)護中，瀝青混合料主要用在面層作為磨耗層及功能層，用在下面層做承重層，以及用作防水層。實踐證明，在大中修中合理的利用瀝青混合料能較大提高路面的質量和使用壽命。

4　瀝青混凝土在鋼橋面養(yǎng)護的研究

鋼橋面的養(yǎng)護主要是針對原有鋪裝層展開的。對于澆注式瀝青混凝土，橋面的整體效果較好，針對出現的裂縫、車轍以及層間滑移等問題，可以改進上面層的瀝青混凝土類型，使用改性高彈性改性瀝青SM A來解決表層的疲勞開裂情況。改變結構形式，在下層鋪裝澆注式瀝青混合料、聚合物改性瀝青GA等來解決車轍問題。

環(huán)氧瀝青混凝土橋面鋪裝具有抗疲勞、耐高溫、耐久、抗車轍等優(yōu)良性能，但是在表面容易出現裂縫、坑槽以及鼓包類型的病害，通常利用灌封材料即可修補，嚴重的情形，需要對鋪裝層進行開挖，然后選擇合適的瀝青混凝土材料修補，對于大面積的坑槽，也可以選用薄層罩面養(yǎng)護技術，例如選擇GT微表處或者澆注式瀝青混凝土薄層技術進行養(yǎng)護處理。

改性瀝青SM A橋面鋪裝具有良好的路用性能和駕駛舒適性，而且具有很好的水密性。對于雙層的SM A可以選擇在兩層之間增設一層超薄的細粒式澆注式瀝青混凝土，或者參照澆注式瀝青混凝土鋪裝的處治方法。

5　結語

橋面鋪裝的及時和高質量的養(yǎng)護具有很高的經濟效益，利用合理科學的養(yǎng)護方法和養(yǎng)護材料可以減少養(yǎng)護次數，降低造價。通過論述我國現階段普通橋面系和鋼橋面系的結構類型及所用的瀝青混合料類型，分析產生病害的種類，分析其原因，給出瀝青混合料在不同橋面類型養(yǎng)護中的應用。