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【桥梁养护】沥青混凝土桥面铺装病害的原因分析

浏览: 发布日期:2018-08-30

桥面铺装层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用,既是桥面保护层又是桥面结构的共同受力层,所以必须具有足够的强度和良好的整体性,并具备足够的抗裂、抗冲击、耐磨性能。

  近年来我国公路桥梁建设快速发展,桥梁结构不断创新,大跨径桥梁已经非常普遍,目前大多数的桥面铺装都采用柔性铺装。桥面柔性铺装能大大缓和行车对桥面板的冲击,能达到运营中平稳舒适的要求,随着沥青材料性能的改进,应用更加广泛。但随着交通量和重型车辆的增加,桥面铺装问题也越来越多。这不仅妨碍了正常交通,影响了桥面的美观,更易造成交通事故,也给维修工作带来了很大困难。特别是近年来设防水层的水泥混凝土桥沥青混凝土桥面铺装的早期损坏已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。几年来, 从本人所从事的泉州市内环路高架桥改造及市区道路和桥梁加铺沥青施工和日常养护的路面维修来看,高速公路沥青混凝土桥面铺装早期出现的病害更加突出,对桥面铺装的沥青混凝土路面进行铣刨重铺的返修率更高。本文以下就从可能引起沥青混凝土桥面铺装早期病害产生的原因做简要的分析。

  1. 沥青混凝土桥面病害情况

  目前在桥面铺装中广泛使用防水层,桥面防水层的影响由于柔性防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异,桥面防水层的存在使上部结构板体受力体系发生变化,处于防水层上的沥青铺装层一经开裂,在车轮的动力荷载作用下,彼此间的缝隙越来越大,直到松散脱落。另外随着交通量的增加,出现了一些新问题,如面层的早期破损、开裂、坑槽、防水层与面层和桥面粘结强度不足而产生推移等病害。

  桥面破损现象

  2. 设防水层的沥青混凝土桥面铺装破坏形式

  设防水层的沥青混凝土桥面铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏,常表现为拥包和推移现象。剪切破坏有两种情况 :一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量,加之沥青混凝土层厚度较薄,沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。因此,剪切破坏是设有防水层的沥青混凝土桥面铺装损坏的主要原因。

  3. 防水层施工工艺的影响

  1 ) 防水粘结层施工前桥面处理

  混凝土桥面板表面状况直接影响防水粘结层的施工质量,粗糙程度不同,防水粘结层与之接触面积就不同。浇注水泥混凝土桥面板时,振捣常易导致水泥混凝土离析,粗骨料下沉,表面形成一层水泥含量较多,收缩性较大的浮浆层。浮浆层的存在不仅影响桥面板的强度,而且易产生裂缝,不利于防水粘结层和桥面板之间的粘结强度。所以,防水粘结层施工前,要求桥面板表面平整(平整度小于5mm)、干燥、干净,无浮浆、油污,无露筋等突出硬物。板面板处理方式主要有打毛、打砂(抛丸)、铣刨等。

  ①打毛处理:一般中小桥采用打毛处理,除去浮浆层,但效果不是很好。

  ②打砂(抛丸)

  目前桥梁桥面板处理较多的是采用打砂处理,

  桥面板喷砂处理采用带吸尘装置的移动式自动无尘打砂机,打砂机采用直线连续打砂形式,喷砂的搭接宽度为3~5cm。边角部分配备角磨机人工打毛。施工图如下 :

  打砂后的混凝土桥面板表面粗糙,无任何脏物,清洁干燥,且无如浮浆等软弱部位。

  对于纵坡较大、浮浆层较厚路段,也可采用精铣刨处理方式(铣刨+钢丝刷清扫),提高桥面铺装的界面抗剪强度。

  一般桥面采用喷砂技术后,能获得均匀粗糙的桥面板表面,以使防水粘结层与桥面板间形成足够的摩擦力.以抵抗重载车辆制动引起的层间剪切应力过于集中,避免造成沥青混凝土铺装层下表面和桥面板之间脱离(不密贴)。

  2 ) 防水粘结层的施工

  防水粘结层(本文采用高剂量SBS改性沥青)包括防水粘结材料洒布和预拌碎石撒布两道主要工序,是桥面铺装工程施工的关键工序。主要施工质量控制重点为:防水粘结材料、高剂量SBS改性沥青洒布施工工艺参数控制。

  施工时温度过低,桥面板表面的水分不易蒸发出来,施工后会在防水粘结层表面形成许多气泡,严重影响施工质量。为保证施工质量,施工时最低气温高于5℃,雨天、大雾天、五级风以上均不施工。

  高剂量SBS改性沥青材料质量要符合要求,在洒布施工前,要脱桶并熔化升温至200℃左右,才能进行洒布施工。升温过程中要注意使防水粘结材料均匀受热。SBS改性沥青防水粘结材料采用沥青洒布车洒布。洒布施工前,要对沥青泵、洒布管道进行充分预热并试喷(用槽接住)检查,当每一喷嘴均有SBS改性沥青防水粘结材料喷射出来后,才能进行洒布。喷洒要均匀。

  预拌碎石采用较为洁净的4.75-9.5mm粒径的碎石,沥青用量以刚好能裹覆集料、撒布后不粘轮为标准,通过试拌确定油石比。预拌碎石撒布施工质量控制关键是控制来料温度、及时碾压及撒布量。碎石撒布后采用轻型胶轮压路机碾压1~2遍。这样,形成一层与防水粘结材料粘结牢固且均匀分布的预拌碎石层,既保护了防水粘结层在面层摊铺施工时不受破坏,又与铺装层下面层互相嵌挤,确保了防水粘结层与沥青混凝土间的粘结。

  4、其他原因

  1)桥面铺装层施工工艺中引起不均匀的原因。沥青桥面铺装从原材料的购买到最后沥青混合料摊铺压实完成的整个桥面铺装的过程中。存在有机械本身存在的缺陷而带来的混合料不均匀,同时也有施工过程中人为因素造成的混合料离析等现象。主要原因总结如下:

  (1)原材料质量不稳定,先后供应的材料料源不同,引起各材料性能指标不同;另外材料运到料场后存储不当,常有混料现象发生,导致混合料的级配偏离标准级配,形成路面离析。

  (2)沥青混合料拌和设备控制不严格,如运输带送料调整不及时,热料筛网不符合级配要求,拌和的混合料级配与设计级配产生偏离,先后拌和的混合料存在较大差异。

  (3)桥面铺装层厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中支架沉降及预应力反拱无法十分准确地预测,或由于施工工艺控制欠佳,施工中主梁顶面标高与设计值有一定的差距,一般在测量主梁顶面标高后需对其进行调整以保证桥面的厚度。如果调整不好,就会造成铺装层厚度不均,使有的地方厚度偏小。这样一来,当受到外力重载碾压及不均匀荷载作用时,尤其是在夏季气温高的时候,便会不同程度地出现拥包、推移等情况。

  (4)摊铺完成后压路机压实不均匀,造成铺装层材料的内部结构不一致。

  2)超载车辆对桥面作用力。由于桥面铺装层部分采用柔性路面材质,在重车及超重车活载的作用之下,使得桥面板自身挠度增大,变形增加,当变形超过标准规定限值时,桥面铺装将变得不再稳定,趋于变形状态,当超重荷载反复作用之后,致使桥面铺装产生推移、开裂、坑槽,甚至松散等病害,且会急剧发展。