環(huán)氧瀝青鋪裝層病害成因及小修保養(yǎng)策略研究*

郭威，晏冬陽(yáng)，朱耀庭，俞喜蘭

（1.江西省交通科學(xué)研究院，江西南昌 330200；2.江西九江長(zhǎng)江公路大橋有限公司，江西九江 332000）

環(huán)氧瀝青鋪裝層病害成因及小修保養(yǎng)策略研究*

郭威1，晏冬陽(yáng)2，朱耀庭1，俞喜蘭1

（1.江西省交通科學(xué)研究院，江西南昌 330200；2.江西九江長(zhǎng)江公路大橋有限公司，江西九江 332000）

根據(jù)江西某大橋鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝層病害檢查結(jié)果，分析了環(huán)氧瀝青鋪裝層的主要病害類(lèi)型及分布特征、各類(lèi)病害的成因機(jī)理及處治策略，制定了小修保養(yǎng)的具體施工工藝，為同類(lèi)型環(huán)氧瀝青橋面鋪裝層的日常養(yǎng)護(hù)管理決策提供指導(dǎo)。

橋梁；環(huán)氧瀝青；橋面鋪裝層；小修保養(yǎng)

近年來(lái)，中國(guó)道路橋梁的車(chē)流量和重載車(chē)數(shù)量增長(zhǎng)明顯，橋面鋪裝層的損毀日趨嚴(yán)重，橋面鋪裝材料性能成為影響橋梁鋪裝工程質(zhì)量的關(guān)鍵。環(huán)氧瀝青材料較傳統(tǒng)瀝青材料在性能方面顯著提升，可增加橋面鋪裝層的使用壽命。但在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于車(chē)輛荷載的反復(fù)作用及氣候和環(huán)境影響，環(huán)氧瀝青鋪裝層會(huì)出現(xiàn)一系列損毀病害，影響行車(chē)安全和舒適性。該文結(jié)合江西某大橋橋面鋪裝，對(duì)環(huán)氧瀝青鋪裝層的主要病害及處治維修對(duì)策進(jìn)行研究。

1 病害統(tǒng)計(jì)分析

人工巡查該橋環(huán)氧瀝青鋪裝層共得到457處損壞，主要包括橫向裂縫、縱向裂縫、環(huán)狀裂縫、防滑層脫落、脫層、翻漿、坑槽、小凹坑、表面劃痕、修補(bǔ)和補(bǔ)后破損等類(lèi)型，其中損壞嚴(yán)重處多種病害形式共存。具體情況如下：橋面小凹坑數(shù)量眾多，共計(jì)183處；彩色抗滑層多處脫落，共計(jì)67處約223 m2；存在一定數(shù)量的裂縫，其中橫向裂縫14處、縱向裂縫20處、環(huán)狀裂縫28處、網(wǎng)裂3處；大小坑槽（包括啃邊）共計(jì)28處，其中較嚴(yán)重的大坑槽4處；翻漿16處，脫層19處，多集中于右幅行車(chē)道下坡路段左輪跡帶位置，其中較嚴(yán)重翻漿約5處；已修補(bǔ)（坑槽修補(bǔ)、灌縫處治、表面缺陷補(bǔ)平）61處，補(bǔ)后破損（裂縫、翻漿）5處（見(jiàn)圖1）。

2 病害成因及處治策略

依據(jù)人工巡查結(jié)果，該橋環(huán)氧瀝青橋面鋪裝層病害大體分為裂縫、坑槽、翻漿脫層及表面缺陷四類(lèi)。分析各類(lèi)病害的成因機(jī)理，研究其處理策略，對(duì)遏制病害發(fā)展速度、延長(zhǎng)橋面使用壽命、消除行車(chē)安全隱患具有重大意義。

圖1 鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝層病害分布

2.1 裂縫類(lèi)

環(huán)氧瀝青砼柔韌性偏弱，具有一定剛度，其模量較高會(huì)產(chǎn)生較大的溫拉應(yīng)力，在多次車(chē)輛荷載重復(fù)及溫度作用下，鋪裝層會(huì)產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂和低溫開(kāi)裂。過(guò)多的超載車(chē)輛會(huì)使鋪裝層表面拉應(yīng)變過(guò)大，輪跡帶加筋肋及橫隔板處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，隨著通車(chē)時(shí)間的增長(zhǎng)，逐漸出現(xiàn)各類(lèi)裂縫。縱向縫、橫向縫、環(huán)狀縫及微裂紋是各類(lèi)病害產(chǎn)生的初期形式（見(jiàn)圖2、圖3），其中縱向裂包括疲勞裂縫及破壞裂縫，微裂縫為非結(jié)構(gòu)性受力縫，一般跟施工質(zhì)量控制有關(guān)。

對(duì)裂縫主要進(jìn)行灌縫處治，封閉裂縫，阻止水分滲入內(nèi)部破壞鋪裝結(jié)構(gòu)。常用材料為環(huán)氧瀝青或環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)。網(wǎng)裂需挖補(bǔ)修復(fù)。

2.2 坑槽類(lèi)

鋪裝層表面開(kāi)裂，在水和行車(chē)荷載共同作用下，

裂縫、鼓包等病害逐漸發(fā)展成坑槽；攤鋪過(guò)程中混入“死料”，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次行車(chē)荷載作用，“死料”與周?chē)撀洳⒅饾u發(fā)展成坑槽（見(jiàn)圖4）。

圖2 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝縱向施工縫開(kāi)裂

圖3 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝環(huán)狀裂縫

圖4 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝坑槽病害

對(duì)于坑槽的處治，一般依據(jù)坑槽尺寸確定損壞面積，挖除損壞部分，填入與鋪裝層性能接近的混合料并壓實(shí)、整平。

2.3 表面缺陷類(lèi)

表面缺陷類(lèi)病害包括小凹坑（見(jiàn)圖5）、表面刮痕和啃邊等表現(xiàn)形式，其成因有多方面。環(huán)氧瀝青及混合料的配比不合理，局部攤鋪薄弱，易導(dǎo)致剝落啃邊；施工中對(duì)環(huán)氧瀝青鋪裝層橋面保護(hù)力度不夠，鋪裝層表面遺留雜物，在車(chē)輛碾壓下易在鋪裝層表面留下小凹坑；正常運(yùn)營(yíng)期間行駛車(chē)輛上拋物或車(chē)禍等對(duì)鋪裝層表面等偶然沖擊導(dǎo)致表面產(chǎn)生沖擊損傷及刮痕。

對(duì)于表面缺陷嚴(yán)重的位置，挖除后填入環(huán)氧瀝青混合料并壓實(shí)、整平；缺陷面積較小時(shí)，清理凹坑后用環(huán)氧瀝青作為膠料拌和細(xì)料填補(bǔ)整平。

圖5 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝小凹坑

2.4 翻漿脫層類(lèi)

若環(huán)氧鋪裝層裂縫未得到及時(shí)處治（灌縫），下雨時(shí)雨水沿著裂縫滲入鋪裝層內(nèi)部，在行車(chē)荷載反復(fù)作用下，滲入的水分產(chǎn)生極大的動(dòng)水壓力并不斷沖刷裂縫周?chē)沫h(huán)氧鋪裝層，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和層間粘結(jié)力降低，隨著行車(chē)荷載的不斷累積作用，環(huán)氧瀝青鋪裝層會(huì)產(chǎn)生不同程度的翻漿和大小不一的層間脫離損壞（見(jiàn)圖6）。

圖6 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝翻漿／脫層

翻漿脫層類(lèi)病害的處治策略依具體情況而定，若翻漿程度較低，可先進(jìn)行灌縫封閉裂縫，遏制其進(jìn)一步發(fā)展劣化；若翻漿情況嚴(yán)重，附近伴隨層間脫離（錘擊聲音沉悶），可清理周?chē)衙搶拥沫h(huán)氧瀝青鋪裝層，重新鋪筑同類(lèi)型環(huán)氧瀝青混合料。

3 小修保養(yǎng)施工工藝

環(huán)氧瀝青橋面鋪裝層的主要病害處治措施為灌縫處治、坑槽修補(bǔ)和表面缺陷補(bǔ)平。

3.1 灌縫處治

環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝裂縫處治技術(shù)主要包括直接灌縫和V形擴(kuò)槽灌縫兩種（見(jiàn)圖7）。直接灌縫主要是使用熱空氣噴槍或壓縮空氣清理裂縫中的碎屑，然后灌入裂縫修補(bǔ)材料進(jìn)行處治；擴(kuò)槽灌縫是采用開(kāi)槽機(jī)具在鋪裝開(kāi)裂位置切槽，將裂縫周?chē)缮㈨徘谐⑶謇砹芽p中的殘余碎屑，然后灌入裂縫修補(bǔ)材料進(jìn)行處治。該技術(shù)適用于深度處于鋪裝層內(nèi)、沒(méi)有發(fā)展到鋼板的裂縫，包括縱向裂縫、橫向裂縫、環(huán)形裂縫等，裂縫上很少有或沒(méi)有支縫，破裂面上鋪裝松散程度較輕或沒(méi)有松散現(xiàn)象。

圖7 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝裂縫處治方案

用于環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝灌縫處治的材料應(yīng)具有較高的粘結(jié)性能、變形性能及良好的施工和易性等，宜采用樹(shù)脂類(lèi)修補(bǔ)材料，應(yīng)滿(mǎn)足高滲透性、耐久和快速固化的要求。灌縫工序（見(jiàn)圖8）：1）直接清縫和切槽清縫。對(duì)無(wú)需切槽的裂縫，先用鐵鉤鉤出縫內(nèi)的松動(dòng)顆粒，再用鼓風(fēng)機(jī)將縫內(nèi)粉塵、雜質(zhì)吹掃干凈，縫內(nèi)潮濕時(shí)延長(zhǎng)吹掃時(shí)間，直至縫內(nèi)干燥為止。若裂縫周?chē)潘缮⒊潭容^嚴(yán)重，則用切槽機(jī)將裂縫切成V形槽，將松散砼切除，切槽深度不超過(guò)4 cm，切槽寬度視裂縫寬度而定。2）采用細(xì)毛刷進(jìn)行刷縫或注射器灌縫，建議采用注射器灌縫，其灌縫效果及外觀優(yōu)于毛刷刷縫。注射器針頭直徑不宜過(guò)大，應(yīng)接近裂縫寬度。由于裂縫處治材料滲透性較高，灌縫后一定時(shí)間內(nèi)灌縫材料一部分會(huì)滲透至裂縫底部，一部分會(huì)流失，為保證裂縫被完整飽滿(mǎn)地封閉，確保灌縫效果，同時(shí)考慮到工作效率，建議灌縫期間來(lái)回3遍巡查灌縫。3）清掃橋面及開(kāi)放交通。灌縫完畢，將橋面廢料清掃干凈并運(yùn)離現(xiàn)場(chǎng)。待裂縫處治材料達(dá)到固化時(shí)間要求后開(kāi)放交通，一般當(dāng)日養(yǎng)護(hù)，當(dāng)日開(kāi)發(fā)交通。

圖8 灌縫施工主要過(guò)程（重復(fù)涂刷）

3.2 坑槽修補(bǔ)

封閉需處理位置所在的車(chē)道交通，做好安全防護(hù)措施。坑槽修補(bǔ)工序（見(jiàn)圖9～11）：

（1）標(biāo)記。根據(jù)病害走向和范圍，用粉筆或石筆標(biāo)記需處理的范圍，按照“圓形方補(bǔ)”原則標(biāo)注。

（2）切割。根據(jù)所標(biāo)注的范圍，用切割機(jī)沿線切割。對(duì)于面積較小的坑槽，可優(yōu)先使用手持式切割機(jī)。如果面積大，可使用規(guī)格較大的切割機(jī)。應(yīng)嚴(yán)格控制切割深度，先切除鋪裝上面層，若病害已發(fā)展至下面層，再繼續(xù)切除下面層。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可將切割范圍內(nèi)的環(huán)氧瀝青混合料切割成10 cm×10 cm左右的小塊以利于清理。

圖9 切割開(kāi)槽—打毛界面—刻槽

圖10 清理界面—拌料—填入冷補(bǔ)料

圖11 壓實(shí)—抹平—灌縫

（3）鑿除。將切割好的環(huán)氧瀝青表層用簪子和榔頭或小電錘鑿除，不得鑿到鋼板。

（4）清理。清除鑿除的廢料。用電動(dòng)鋼絲輪將上下面層間的粘結(jié)層刮花，沿與路面垂直的方向在坑槽表面刻淺槽，將槽內(nèi)的表層料清理干凈，特別是邊角處，并用鼓風(fēng)機(jī)將槽中浮塵和碎渣清理干凈，對(duì)四周切割面用鋼刷刷干凈后用酒精擦拭。

（5）涂刷粘結(jié)料。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)比例進(jìn)行環(huán)氧材料A、B組分的稱(chēng)量拌和，經(jīng)電動(dòng)攪拌器拌和1 min后，用于粘結(jié)層刷涂。涂布應(yīng)均勻、連續(xù)，用量準(zhǔn)確，所有接觸面都應(yīng)涂刷。

（6）拌制混合料。依據(jù)每盤(pán)拌制質(zhì)量，按照設(shè)

計(jì)配比計(jì)算膠料與集料的質(zhì)量，進(jìn)行環(huán)氧樹(shù)脂和石料的稱(chēng)量配料。將環(huán)氧組分B倒入環(huán)氧組分A中，經(jīng)電動(dòng)攪拌器拌和1 min后，人工盡快翻拌，攪拌3～4 min。混合料應(yīng)拌和均勻，以無(wú)花白料為準(zhǔn)。

（7）運(yùn)輸。將拌制好的環(huán)氧瀝青混合料運(yùn)至已刷好粘結(jié)料的坑槽內(nèi)。為防止混合料離析，鐵鍬應(yīng)倒扣，不能拋灑。

（8）回填。首先用竹耙找平，用振動(dòng)小型夯板夯實(shí)，待表面出現(xiàn)稀漿時(shí)停止夯實(shí)，對(duì)局部再用木抹子拍實(shí)。一般在粘結(jié)料刷涂10 min內(nèi)完成環(huán)氧樹(shù)脂混合料鋪裝施工。最后用木抹子對(duì)混合料表面進(jìn)行處理，并處理好環(huán)氧樹(shù)脂混合料與切面的接縫處。鋪裝后的外觀應(yīng)平整、密實(shí)。

（9）施工結(jié)束后清理施工器具及灑落的混合料。嚴(yán)禁踩踏以防污染，封閉交通3～4 h，待混合料基本固化后開(kāi)放交通。

3.3 表面缺陷補(bǔ)平

對(duì)于小凹坑、表面劃痕、小坑槽及彩色抗滑層啃邊等病害，其開(kāi)挖修補(bǔ)面積過(guò)小，一般采用環(huán)氧膠料調(diào)配細(xì)料形成環(huán)氧砂漿進(jìn)行補(bǔ)平，然后壓實(shí)、整平。

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U445.7

A

1671-2668（2016）06-0225-04

2016-08-20

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51508246）；交通運(yùn)輸部建設(shè)科技項(xiàng)目（2013 318 780 290）；江西省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目（2016H0012）