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钢桥面铺装损伤病害的调查及分析
作者：邢菊
来源：《中国新技术新产品》2017年第04期
摘 要：钢桥面铺装病害产生的原因包括外部因素和铺装自身因素，外部因素主要是铺装温度、交通荷载、桥面板刚度；铺装内部自身因素主要包括混合料的胶结料性能、混合料级配类型、混合料配合比、施工控制质量等因素。本文针对我国典型的钢桥面铺装：双层SMA、浇注式、环氧沥青铺装进行病害调查，分析引起病害的原因，为制定病害处治方案提供依据。 关键词：钢桥面铺装；病害；双层SMA；浇注式；环氧沥青 中图分类号：U443 文献标识码：A 0.前言
随着我国交通建设的发展，桥梁建设也得到了快速发展，新材料新结构的广泛应用使得悬索桥、斜拉桥等大跨径桥梁建设技术也得到了长足的进步。而钢桥面铺装技术仍然是一个没有得到很好解决的难题，已成为公路建设中的一个关注焦点。由于大跨径桥梁的桥面刚度相对较小而变形相对较大，加之交通量的增加，桥面铺装病害问题日益突出。桥面铺装的性能直接影响到行车安全性、舒适性及桥梁结构的耐久性，我国目前有多座钢桥桥面铺装需要维修及养护，还有一些大跨径钢桥正在建设或即将建设，钢桥桥面铺装技术已成为我国道路建设中一项亟待解决技术难题。
1.钢桥面铺装损伤病害调查分析
主要对我国典型的钢桥面铺装：双层SMA、浇注式、环氧沥青铺装进行病害调查，分析引起病害的原因，为制定病害处治方案提供依据。 1.1 双层SMA类桥面铺装病害调查分析
对我国典型的典型双层SMA类钢桥面铺装病害进行调查分析，主要病害是车辙、开裂、推移，具体如下。 （1）车辙病害
初期部分双层SMA类钢桥面铺装出现较严重的车辙病害，一般在通车1-2内出现较严重车辙。已有调查资料表明出现车辙病害的原因包括外部因素和铺装自身因素，外部因素主要是桥面铺装的高温（近70℃）和交通重载超载问题；铺装自身因素主要是沥青混合料级配和沥青性能影响，如果钢桥面铺装粘结层出现滑移，也会加速铺装车辙的恶化发展。近年由于改性
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沥青的高温性能提高以及沥青混合料级配优化控制改进，双层SMA类钢桥面铺装的高温稳定性得到显著改善。 （2）推移
双层SMA类钢桥面铺装也易出现延纵向的推移病害，尤其是纵坡较大、重载较严重的大跨径钢桥面铺装出现较严重的推移病害。钢桥面铺装推移病害的直接原因是粘结层强度不足或失效，钢桥面铺装在轮胎的纵向水平制动力或驱动力作用下产生滑移，在高温雨季雨水进入铺装层底部，加速钢桥面铺装的推移病害。对钢桥面铺装推移病害位置进行开挖中也发现，钢桥面铺装与钢桥面之间基本没有粘结，钢桥面铺装与钢桥面处于脱层状态，而且层间处于潮湿状态
一般钢桥面铺装的推移病害也是首先在高温雨季发现，因此应尤其注意加强钢桥面铺装的高温粘结层性能。 （3）开裂、坑槽
双层SMA类钢桥面铺装开裂病害主要出现在轮迹带位置，一般开始在车道轮迹位置出现轻微的纵向裂缝，裂缝基本平行，并逐渐发展，之后容易产生坑槽，严重情况下出现坑槽连通情况，开裂、坑槽病害对交通安全造成较大的影响。双层SMA类钢桥面铺装开裂病害主要由于钢桥面铺装横向变形较大，造成钢桥面铺装产生疲劳开裂破坏，出现开裂后，雨水进入铺装层也会加速病害发展，最终出现坑槽和脱落情况。 1.2 浇筑式类钢桥面铺装病害调查分析 （1）车辙病害
浇注式沥青混凝土钢桥面铺装典型病害是车辙，由于浇注式沥青混凝土铺装的高温稳定性较低，在我国高温、重载条件下，浇注式沥青混凝土铺装往往很快出现严重车辙病害，高温稳定性是影响浇注式沥青混凝土在我国应用的一个关键技术瓶颈。
浇筑式沥青混凝土在引入中国后，形成了浇筑式沥青混凝土为铺装下层（保护层）、热拌沥青混凝土为面层（磨耗层）的典型铺装方案，其综合高温稳定性得到一定程度改善和提高，上面层热拌沥青混凝土一般采用改性沥青SMA。在GA（MA）+SMA引入我国后，得到了广泛的应用。大陆对GA铺装结构及其材料进行了调整和改进，并通过不断的应用总结，对其性能进行完善。截至目前为止，钢桥面应用工程20多项，整体使用情况良好。多数应用GA（MA）+SMA铺装方案的桥梁属于中、轻交通荷载情况，在少数高温、重载桥梁项目上也出现了较严重车辙、推移病害。 （2）开裂病害
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浇筑式沥青混凝土钢桥面铺装，在重载、薄桥面钢板情况下，一般会出现了严重的开裂病害，浇筑式沥青混凝土钢桥面铺装开裂病害主要是由于铺装材料产生疲劳破坏。 1.3 环氧沥青类钢桥面铺装病害调查分析
环氧沥青铺装的典型病害情况调查表明，主要产生鼓包开裂、接缝开裂、纵向开裂、推移开裂等病害，具体情况如下： （1）鼓包开裂
鼓包开裂是环氧沥青铺装的典型病害，由于环氧沥青铺装空隙率一般低于3%，基本不透气，施工过程中环氧沥青混凝土内滞留水分无法排出，部分桥面在施工碾压后就出现鼓包或开裂，经过刺孔放汽或挖补处理一般可以得到有效修复。
如果环氧沥青混凝土内滞留水分没有在施工中反应出来，可能在运营阶段天气炎热情况下逐渐出现鼓包现象，鼓包开裂在行车荷载的循环作用下继续扩展，可能出现线形开裂、分叉开裂、环形开裂，进一步可能出现塌陷坑槽，水在行车荷载产生的压力作用下从塌陷处下渗到铺装层内部，在铺装层中和钢板之间产生拍打效应，即在动水压力作用下不断冲击钢板（或粘结层），从而导致钢板锈蚀。对于鼓包情况应及时处理，避免因鼓包造成开裂或坑槽病害。 环氧沥青铺装鼓包病害发展过程是，首先经开裂渗透浸水，如果鼓包发生在钢板粘结层界面，铺装开裂处会出现锈迹，进一步发展鼓包开裂出现坑槽，钢板表面可能受到严重腐蚀，因此环氧沥青铺装鼓包病害应及时进行处理，避免病害进一步扩展和钢板腐蚀。 （2）接缝开裂
环氧沥青混凝土铺装一般按宽度为4m～5m左右分幅施工，并分为上下两层进行摊铺，这也存在一个接缝处理问题，该接缝属于冷接缝，要求接缝平顺、密实。但在实际环氧沥青钢桥面铺装施工中，也存在局部接缝处理效果不好的情况，尤其是接缝位置如果压实不足、接缝不密实会引起接缝位置的开裂病害。如果下面层接缝位置不够密实平顺也会引起其上面层的开裂，上面层接缝处理不当出现的开裂。一般环氧沥青钢桥面铺装接缝尽可能不设在轮迹带位置，以避免轮载加速接缝开裂病害。调查情况显示整体上环氧沥青钢桥面铺装接缝开裂问题不是特别突出。 （3）纵向开裂
部分桥梁的环氧沥青钢桥面铺装在轮迹带位置出现纵向开裂病害，纵向开裂基本位于加劲肋上缘位置，纵向开裂横向间距也基本与加劲肋间距相同，纵向开裂病害也可能进一步发展为网裂乃至坑槽。出现纵向开裂病害的桥梁一般重载、超载较严重，初步分析环氧沥青钢桥面铺装纵向开裂病害主要是铺装材料结构性强度破坏。