瀝青混凝土橋面鋪裝早期破壞原因分析

柳春范

(衡水公路工程總公司)

現在修建的高速公路,其橋面鋪裝結構設計,一般多采用瀝青混凝土加鋪水泥混凝土防水層的結構。這種結構的優點在于:易于施工,平整度容易控制,行車舒適。其缺點:如果防水問題解決不好,滲透結構層的水分在反復凍融及重載車輛的作用下,很容易引起橋面鋪裝層的早期破壞。

1 瀝青混凝土橋面鋪裝早期破壞外觀觀察

瀝青混凝土橋面鋪裝層在水和車載作用下的早期破壞,開始并不明顯,春融期,在滲入結構層水分較少的情況下,其表面僅表現為發黑有水漬,很不容易觀察到。如果滲透入較多水分,并且在春融期路面高速行駛的重載車輛的作用下,結構層內部產生唧漿,水壓力達到一定程度后,經水反復凍融的水泥混凝土漿從瀝青混凝土空隙中擠出結構層,在橋面瀝青混凝土表面引起冒漿、松散、破壞,嚴重的會造成橋面混凝土破壞,這種情況下,瀝青混凝土表面出現帶狀灰漿,較容易觀察到。

2 瀝青混凝土橋面鋪裝破壞的原因分析

在高速公路的養護施工中,筆者親歷了 20多個瀝青混凝土橋面鋪裝的維修。在維修中,對所有的瀝青混凝土橋面鋪裝進行綜合分析,認為主要有以下幾個方面的原因。

2.1 設計方面

(1)對橋面排水設計沒有引起足夠的重視。

在橋涵的設計中,往往都注重了防水,但沒有重視到排水問題。瀝青混凝土橋面鋪裝表面層在京石高速公路采用的是細粒式瀝青混凝土結構,石安高速公路采用的是多碎石瀝青混凝土結構。從理論上講,都是防水的結構。施工生產中,如果細集料摻加劑量不夠,或雖摻加劑量足夠但在攤鋪過程中產生離析,或者碾壓不當,就會造成瀝青表面層混凝土透水,透入結構層的水蒸發不了,直接作用在橋面鋪裝結構層間,造成瀝青混凝土橋面鋪裝破壞。

(2)對橋面泄水孔的設計沒有引起重視。

橋面泄水孔,主要是排出路表流水。即使橋面的縱坡和橫坡及泄水孔安裝均能滿足排除路表水的要求,在雨水較大時,路表水不可避免地滲透至橋面鋪裝結構層內,這些水只能靠蒸發,而不能通過橋面的泄水孔排出,因為泄水孔周圍都是封閉的。

(3)對橋面鋪裝的結構層過渡結合問題沒有引起重視。

在行車道板上面,一般都是高標號的防水混凝土,設計中沒有充分考慮層間的過渡,如果瀝青混凝土漏水,不可避免的使水泥混凝土直接遭受滲透水侵蝕,造成破壞。

2.2 施工因素

(1)普通混凝土的弊端。

現有的水泥混凝土大都沿用傳統的滾漿法施工工藝來保證橋面防水混凝土的平整度。這種施工方法容易引起骨料與填料的部分分離,局部水泥砂漿集中,浮于混凝土表面。眾所周知:水泥砂漿的強度遠不如水泥混凝土的強度高。這些薄弱部位在不能排出的層間、滲透水反復凍融的作用下,水泥砂漿與水泥混凝土產生分離,形成夾層,長時間荷載作用后會形成唧漿,破壞結構層,影響瀝青混凝土橋面鋪裝的使用壽命。

(2)瀝青混凝土施工。

①瀝青混凝土不論是何種結構類型和級配范圍,從理論上講,經過設計和生產調試三個階段后,是不會有問題的。但在生產階段,如果原材料級配尤其是礦粉用量不準或用油量不準,無論如何,其生產配比與理論配比會有出入。其摩擦、紋理、穩定性、透水性、壓實度等均會出現較大的變化。

②瀝青混凝土的碾壓:瀝青混凝土施工中,多采用復合式碾壓的方式,膠輪與鋼輪壓路機相比,膠輪在瀝青薄膜作用下,對瀝青混凝土回產生吸附作用,造成層間分離,影響層間的結合效果和空隙率。

2.3 外部原因

(1)積雪、雨水作用。

構造物表面長期不能排出的積雪、積水作用也是橋面滲水破壞的一個重要的外界因素。橋面長期積聚的雨、雪在液態情況下,會通過橋面施工的縫隙滲透到結構層中,影響層間結構的受力效果。

(2)荷載作用。

高速公路上,一般重載車輛速度較快,高速行駛的重載車輛對橋面產生較大的沖擊振動力,從微觀上講,急驟變化的沖擊力在橋面整體產生顫動的過程中,會促使橋面結構層產生分離。

3 橋面鋪裝層早期破壞的處治方法

(1)將橋面水泥混凝土清掃,對混凝土進行橫向拉毛,鑿除表面浮漿,以防止橋面間出現薄弱層,并有利于層間的結合;并將已經破壞的混凝土徹底鑿除,用高于原設計至少一個等級標號的混凝土進行修補,確?；炷恋膹姸?。

(2)將泄水孔進行更換或處理:一般設計的泄水孔周圍封閉,它只能排出路表水面而不能排出層間水。更換后的泄水孔,要既能排出路表水,又能保證排出結構層間水。

(3)瀝青混凝土采用防水密集型級配,并且在碾壓時,采用雙鋼輪進行終壓,防止吸附作用影響結構層間的結合。

4 結 論

(1)復合式橋面鋪裝中增設防水層及改進泄水孔設施,雖然會增加資金投入,但可以大大改善橋面鋪裝層的使用性能,提高使用壽命,長遠效益明顯。

(2)經過防水處理后的橋面,在雨后鉆孔分析發現:混凝土和瀝青結構層結合牢固,沒有發現瀝青混合料松散現象。當然運行期較短,仍需進一步研究。

(3)總之,橋面鋪裝層的破壞從設計、監理、施工上應引起足夠的重視,否則就會因小失大。

[1] 公路橋涵施工技術規范[M].人民交通出版社,2000.