混凝土橋面鋪裝損壞成因與防治

查茂

（重慶保稅港區(qū)開發(fā)管理有限公司，重慶 400025）

隨著交通量和重載車輛爆發(fā)式的增長，橋面鋪裝病害越來越常見，且產(chǎn)生的時間有提前的趨勢，往往在通車兩三年內(nèi)就會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的病害。這不僅影響了正常的汽車通行，同時也給維修帶來了很大的困難。因此，有必要研究橋面鋪裝的病害及防治措施。

1 橋面鋪裝破壞類型

橋面鋪裝的破壞類型主要有裂縫、坑槽、表面缺陷、變形等四種病害[1]：

（1）裂縫

裂縫是橋面鋪裝層出現(xiàn)的一種主要破壞形式，主要由于設(shè)計考慮不周全，施工不當(dāng)引起的反射裂縫和加勁肋頂面處的鋪裝層出現(xiàn)的裂縫。包括縱向裂縫、加勁肋頂面鋪裝層處出現(xiàn)的裂縫以及由上述裂縫形成的網(wǎng)裂。裂縫破壞產(chǎn)生的原因主要有兩點：一是由于施工時結(jié)構(gòu)縫處理不當(dāng)，在行車荷載的作用下，左右受力不均勻?qū)е聻r青層的破壞；二是由于橋面中加勁部件的設(shè)置，導(dǎo)致在瀝青層中出現(xiàn)負(fù)彎矩或拉力，使得瀝青層局部出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，在行車荷載反復(fù)作用下出現(xiàn)的疲勞裂縫。

（2）表面缺陷

表面缺陷是由于瀝青混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理導(dǎo)致的橋面鋪裝層出現(xiàn)的松散、泛油和集料磨光等病害。如果橋面排水設(shè)施不完善，鋪裝層在雨天便長期受到雨水的浸泡，在車輛荷載的反復(fù)作用下，粗細(xì)集料散失起砂，路面受到磨損，表層出現(xiàn)剝落，如果不能夠得到及時的治理，骨料很容易從瀝青層表面剝離進(jìn)而形成坑槽等更嚴(yán)重的病害。

（3）表面坑槽

坑槽指的是在行車荷載作用下橋面鋪裝層薄弱處由于路面骨料局部脫落而產(chǎn)生的坑洼。坑槽主要分布在行車帶、伸縮縫附近及修補邊緣。當(dāng)面層的厚度較薄時，易出現(xiàn)這種破壞。導(dǎo)致鋪裝層產(chǎn)生坑槽的原因很多：例如，鋪裝層設(shè)計的空隙率偏大或者施工時出現(xiàn)集料離析、壓實度不夠?qū)е驴障堵试龃?，在水和荷載的雙重作用下瀝青逐漸喪失粘結(jié)力，骨料從鋪裝層剝落形成坑槽；或者，在行車荷載和溫度的共同作用下，引起橋面鋪裝層出現(xiàn)局部應(yīng)力集中，出現(xiàn)少量的損壞，然后向四周擴(kuò)散形成坑槽。

（4）表面變形

表面變形是指瀝青混凝土在高溫條件下流動變形導(dǎo)致的在輪跡處出現(xiàn)的車轍及其附近的推移。包括行車帶縱向變形形成的車轍和推移。導(dǎo)致橋面鋪裝表面變形的原因主要是瀝青混凝土鋪裝層高溫穩(wěn)定性不足，在行車荷載的反復(fù)作用下產(chǎn)生塑性流動和永久變形。

2 橋面損壞成因分析

通過對鋪裝層損壞類型的分析可知，引起鋪裝層破壞的原因多種多樣，以下主要從鋪裝層材料設(shè)計、施工工藝以及防水粘結(jié)層等來分析。

（1）橋面鋪裝層受力分析

鋪裝層受力比較復(fù)雜，由于特殊的結(jié)構(gòu)，當(dāng)受來自車輛荷載的沖擊作用時，橋梁及鋪裝層都會影響其應(yīng)力分布。比如：連續(xù)梁橋、拱橋及懸索橋等結(jié)構(gòu)，在荷載作用下，主梁上部會產(chǎn)生負(fù)彎矩或拉應(yīng)力，使鋪裝層受拉應(yīng)力而易產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而造成橋面鋪裝的損壞。現(xiàn)行規(guī)范中缺乏類似橋梁主體結(jié)構(gòu)和路面承載能力的計算分析，以及必要的室內(nèi)外試驗研究和理論分析。而且在橋梁的實際計算中，采取了簡化計算而沒有考慮瀝青鋪裝層，使得設(shè)計與實際不相符。

（2）鋪裝層材料與結(jié)構(gòu)

一般，橋面鋪裝瀝青層的厚度和級配設(shè)計同普通道路路面的厚度和級配設(shè)計相同，沒有進(jìn)行專門的設(shè)計。同普通瀝青路面相比，橋面鋪裝層的受力情況更為復(fù)雜，使用條件更為苛刻，因此橋面鋪裝層的特殊位置決定了必須對其材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行單獨的設(shè)計，而不能一直停留在以往的設(shè)計經(jīng)驗基礎(chǔ)上。眾所周知，橋面鋪裝層需要具有良好的高溫穩(wěn)定性能，但過分強調(diào)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性就會消弱其低溫抗裂性，進(jìn)而出現(xiàn)溫縮裂縫。

（3）鋪裝層的施工

完善的施工組織和先進(jìn)的施工工藝是鋪裝層獲得良好壓實效果的保證。在病害調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，很多病害是由于在壓實階段施工操作不當(dāng)引起的。特別是在壓路機不易壓到的鋪裝層邊緣處，出現(xiàn)壓實度不足，導(dǎo)致空隙率偏大，在行車荷載的作用下引起鋪裝層的早期水損壞。

（4）層間粘結(jié)不牢

粘結(jié)力不足將導(dǎo)致瀝青鋪裝層在橋面彎拉應(yīng)力、溫度應(yīng)力、車輛荷載等多重應(yīng)力作用下的剝離和滑動。防水粘結(jié)材料的軟化點過低或軟化點過高都會導(dǎo)致它與上下粘結(jié)層間的粘結(jié)力過低。軟化點過低的粘結(jié)層材料在高溫下內(nèi)聚力下降，即使具有較好的粘附性，粘結(jié)力也會降低。另外一些粘結(jié)材料軟化點過高，一般為化學(xué)反應(yīng)型，其強度在形成后具有不可逆性。雖然這類材料的高溫穩(wěn)定性較好，但在強度形成以后，材料表面光滑，缺少剩余化學(xué)鍵力，與鋪裝層的粘附性很差，因此層間的粘結(jié)力也很低。

3 解決橋面鋪裝層早期病害的措施

由以上分析可知，高速公路橋面鋪裝損壞所表現(xiàn)出的形式和特點是多種多樣的。同一種影響因素可以引起不同形式的破壞，而同一種破壞形式也可以由不同原因共同造成，影響因素復(fù)雜多樣。因此，要避免橋面鋪裝病害，首先要從以下三方面進(jìn)行：

（1）選用性能優(yōu)良的防水材料作為防水層，增強防水效果

合理的橋面防水系統(tǒng)能夠有效減少和防止早期破壞，是保證和提高橋梁耐久性最有效的措施之一，主要體現(xiàn)在三方面，即保護(hù)水泥混凝土橋面板，防止或減少凍融破壞；防止橋面混凝土與主梁鋼筋出現(xiàn)腐蝕破壞；防止出現(xiàn)滲漏和鹽霜等影響橋梁美觀的現(xiàn)象。

（2）重視橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計，發(fā)揮力學(xué)性能水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝層結(jié)構(gòu)計算模型既區(qū)別于瀝青路面的計算模型，也不同于復(fù)合式路面的計算模型。不過依然可以把此種鋪裝結(jié)構(gòu)當(dāng)作彈性層狀體系，建立直接加鋪瀝青混凝土和設(shè)有防水層瀝青混凝土兩種鋪裝結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算模型，確定計算方法，確定橋面鋪裝結(jié)構(gòu)。

（3）優(yōu)化鋪裝混合料設(shè)計，改進(jìn)瀝青鋪裝層材料性能

橋面鋪裝層是橋梁上部結(jié)構(gòu)的重要組成部分，起著保護(hù)橋梁主體和為行車提供舒適、安全路面功能的作用。它不但直接承受車輪的壓力、沖擊、振動、剪切荷載和氣候因素的長期作用，而且還受到橋梁上部結(jié)構(gòu)的約束作用。因此，橋面鋪裝應(yīng)有較高的材料性能要求和結(jié)構(gòu)要求，以適應(yīng)其耐久性的要求，橋面鋪裝層瀝青混合料必須滿足穩(wěn)定、密實、耐久的設(shè)計原則，穩(wěn)定以達(dá)到變形小，高溫性能強，密實以防止水分的滲入，耐久以達(dá)到使用壽命長的目標(biāo)。

結(jié)語

根據(jù)橋面鋪裝的病害調(diào)查，總結(jié)歸納了橋面鋪裝的損害類型并分析了病害產(chǎn)生的原因。在此基礎(chǔ)上，提出解決早期病害的措施，諸如選擇性能優(yōu)良的防水粘結(jié)材料，注重橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及改進(jìn)瀝青混凝土鋪裝層的性能等。

[1]張思桐.環(huán)氧瀝青在橋面鋪裝中的應(yīng)用研究[D].長安大學(xué)，2010.

[2]葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].北京:人民交通出版社，1997.

[3]張領(lǐng)先.水泥混凝土橋橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)合理性研究[D].重慶交通大學(xué)，2008.