混凝土橋面鋪裝病害成因分析及中修設計

王偉成，宋賢喆

（南昌市公路勘察設計院，江西南昌330077）

混凝土橋面鋪裝病害成因分析及中修設計

王偉成，宋賢喆

（南昌市公路勘察設計院，江西南昌330077）

結合某混凝土橋面鋪裝的實際情況，通過現場調查發現該混凝土橋面鋪裝存在混凝土橋面開裂與破損、薄層環氧罩面剝落等病害。全面分析了病害產生的原因，并在此基礎上提出了該混凝土橋面鋪裝的中修設計方案，采用加鋪極薄罩面、拋丸、環氧修補砂漿、清灌縫等處治方法，修補原橋面鋪裝病害。以期為其他相似工程提供參考與借鑒。

混凝土橋面鋪裝；中修設計；開裂；極薄罩面

1 概述

某混凝土預應力混凝土空心板橋位于南昌市境內，因2008年冰災除冰時損傷了表面功能，養護過程中加鋪了一層4 mm左右的薄層環氧罩面（橋面鋪裝結構見表1），經過多年的通車營運，這座橋出現了不同程度的破壞現象，尤其是薄層環氧罩面出現了明顯的剝落，給橋面的行車舒適性和安全性造成了較大影響。

表1 原橋面鋪裝結構

結合現場路況調查情況，該座橋面鋪裝病害主要是水泥混凝土橋面開裂、破碎和薄層環氧罩面剝落等類型，呈現以下特點：

（1）水泥混凝土橋面開裂，如圖1所示。

（2）水泥混凝土橋面破碎。該混凝土橋面均存在一定程度的破碎現象，尤其是在橋梁伸縮縫兩側、行車道和超車道之間的縱縫位置，如圖2所示。

（3）薄層環氧罩面剝落。該橋薄層環氧罩面均存在明顯剝落現象，尤其在上下坡路段剝落情況非常嚴重，如圖3所示。

圖1 水泥混凝土橋面開裂

圖2 水泥混凝土橋面破碎

圖3 薄層罩面剝落

2 病害成因分析

結合該混凝土橋所處的氣候、水文地質及交通組成、材料設計、施工等因素，對上述病害產生的原因進行如下分析。

2.1 水泥混凝土橋面開裂與破碎

該混凝土橋面鋪裝開裂和破碎是由以下幾種因素綜合作用產生的：

（1）主梁混凝土與橋面鋪裝層黏結不足。橋面鋪裝層施工前，應對主梁混凝土表面進行精銑刨處治，首先要清除主梁混凝土表面的浮漿；其次，在正式施工前，應對主梁混凝土表面進行清掃，保證表面整潔、干燥；最后采用同步碎石封層，加強主梁混凝土與橋面鋪裝層黏結，如處理不當，易造成橋面鋪裝開裂與破碎。

（2）混凝土的干縮作用。橋面鋪裝混凝土施工時，常采用泵送混凝土，泵送混凝土坍落度較大，經常摻加外加劑，采用較多的水泥用量和較大的水灰比，所以泵送混凝土的干縮作用更為明顯。水泥用量大時，水化熱大，混凝土橋面鋪裝層的溫差大，產生變形約束。加上混凝土鋪裝結構層凝結硬化過程中的抗拉強度小，一旦干縮和溫縮產生的拉應力超過自身的抗拉強度，將導致橋面鋪裝層混凝土內部及表面產生裂縫。

（3）橋面鋪裝混凝土質量的影響。橋面鋪裝的使用壽命受橋面鋪裝混凝土自身施工質量的直接影響。如原材料質量不好、水灰比控制不好、砂率過大、砂石級配差、混凝土拌和物和易性差及施工時漏振、模板漏漿等，易造成混凝土出現蜂窩、麻面、強度降低等諸多缺陷，這些缺陷嚴重影響了混凝土鋪裝層的整體性，降低了橋面鋪裝層抗開裂、抗沖擊、抗彎曲及抗磨耗的能力。

（4）超載及動荷載影響。超載車輛的荷載遠超設計荷載，造成橋梁和橋面鋪裝層設計壽命變短，橋面鋪裝混凝土層病害加劇。加上在橋面不平整、有高差和不連續的地方，如伸縮縫等處，易遭到大型輪載帶來的沖擊破壞。

2.2 薄層環氧罩面剝落

原薄層罩面出現了不同程度的剝落，主要原因如下：

（1）鏟運積雪造成的剝落。冬季冰雪天氣條件下，為保障車輛通行的順暢和安全，養護部門通常采用鏟車鏟運橋面鋪裝上的積雪。鏟運過程中勢必會對薄層罩面造成一定的損壞，這是造成薄層罩面剝落最主要的原因之一。

（2）環境因素的影響。薄層罩面在橋面鋪裝層的表面，長年累月直接經受雨水、日照等環境因素的直接作用，造成薄層罩面材料中結合料的老化，黏結力下降，造成薄層罩面剝落。

（3）車輛荷載作用。邵懷高速公路車流量大，重載、超載車輛多，對橋面鋪裝提出了更高的要求。尤其上下坡路段，車輛行駛過程中產生的水平剪應力大，使薄層罩面產生剝落（江口特大橋右幅下坡路段、左幅上坡路段是三座橋梁薄層罩面剝落最為嚴重的路段）。

（4）水泥混凝土橋面鋪裝與薄層罩面黏結欠佳。水泥混凝土橋面鋪裝與薄層罩面的黏結性能的好壞決定了橋面鋪裝性能的優劣。薄層罩面施工前，應對水泥混凝土橋面鋪裝進行必要的處理，并將混凝土松散顆粒、砂石、污泥等雜物清除干凈。若水泥混凝土橋面鋪裝表面沒有進行處理或處理不到位，局部路段水泥混凝土橋面鋪裝與薄層罩面的黏結性能欠佳，也會造成薄層罩面的剝落。

（5）水泥混凝土橋面鋪裝潮濕狀況下，鋪裝薄層罩面極易造成罩面材料與底層混凝土黏結不牢，容易開裂。

3 中修設計方案

根據設計方案比選、基礎資料和實地調查分析，該混凝土橋面鋪裝中修工程采用加鋪極薄罩面，并采用拋丸、環氧修補砂漿、清灌縫等處治方法，修補原橋面鋪裝病害。

3.1 原薄層罩面清除和混凝土橋面鋪裝拋丸

（1）首先將原薄層罩面清除，然后進行拋丸處治，把原橋面鋪裝混凝土表面浮漿清除并打毛，形成具有一定粗糙度要求的橋面鋪裝表層，從而加強罩面層與橋面鋪裝的黏結。

（2）拋丸范圍為橋面鋪裝層全橋范圍。

3.2 水泥混凝土橋面鋪裝裂縫處治

（1）對于寬度小于0.5 mm的可以不做處理，通過后繼施工的環氧黏結層材料滲入裂紋中予以修補。

（2）對于大于0.5 mm的鋪裝層裂縫采用混凝土地面硬化劑進行灌縫處治。

3.3 水泥混凝土橋面鋪裝破碎的處治

（1）對于破碎處治面積較大的橋面鋪裝，可采用切割機配合風鎬對水泥混凝土橋面鋪裝進行切除。對于破碎處治面積較小的橋面鋪裝，可采用小型沖擊鉆配合手工切除原破損區域。施工過程中不得切斷水泥混凝土橋面鋪裝層內的鋼筋。

（2）切除范圍應覆蓋整個破碎區域，并應包含周邊混凝土5 cm區域；處治深度應根據現場實際情況確定，設計按平均處治深度8 cm計算。

（3）切除后，清除洞內雜物，在坑槽底部和側部刷涂環氧黏結劑，并及時采用環氧修補砂漿回填，振搗密實、抹平。

3.4 加鋪極薄罩面

極薄罩面由表面磨耗層和黏結防水層構成。表面磨耗層能提供一個安全、舒適、耐久的行駛表面，恢復路面的表面功能，提高路面的抗滑性能，降低路面噪聲，改善路面的平整度。黏結防水層能夠保證極薄罩面與原路面結合緊密，防止雨水下滲，并可封閉基底混凝土的微小裂縫。

極薄罩面是一種通過攤鋪設備將冷拌特殊環氧改性瀝青混合料快速攤鋪成型的高效養護方案，厚度一般為0.7～1.5 cm，典型厚度為1.0 cm，主要應用于高等級路面的預防性養護和水泥混凝土橋梁的“白改黑”加鋪工程中，減少鋪裝層厚度及荷載，也可作為新建道路的表面磨耗層，具有抗滑、抗裂、降噪、耐磨、防水、環保等特點，可有效改善路面平整度與路面標線對比度。極薄罩面的混合料采用半開級配，結合專用黏層油，可以實現1.0 cm厚度的微薄攤鋪同時保證與原路面良好黏結。半開級配混合料表面具有良好的粗糙紋理結構，同時特殊的柔性結合料使得極薄罩面能夠提供安靜的行駛環境。其獨特的環氧改性瀝青性能使得極薄罩面具有良好的高溫穩定性，且交通量越大極薄罩面與原路面黏結越牢固。

極薄罩面是一種輕質高韌、高黏高彈的新型環氧瀝青混凝土橋面薄層材料，與基材黏結強度高、防水耐磨性能好、協同變形能力強、自重輕，非常適用于對舊橋進行薄層鋪裝改造、新橋超薄層的鋪裝。

該材料主要由復合高韌環氧瀝青與耐磨材料組成，并配套使用自主研發的專用黏層油與促強養護劑，使之形成一個完整的整體。

4 結語

（1）通過現場調查發現，該混凝土橋面鋪裝結構主要存在混凝土橋面鋪裝開裂與破損、薄層環氧罩面剝落等病害。

（2）水泥混凝土橋面鋪裝開裂與破碎主要是由于施工和運營過程中綜合作用的結果；而薄層環氧罩面剝落主要是由于鏟運積雪、天氣狀況、車輛荷載作用、黏結狀況等因素造成的。

（3）針對原混凝土橋面鋪裝的整體狀況，提出了在處治混凝土橋面鋪裝病害的基礎上清除原薄層環氧罩面后加鋪極薄罩面的中修設計方案。

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U445.7+1

B

1009-7716（2017）11-0051-03

2017-07-14

王偉成（1984-），男，江西南昌人，工程師，主要從事公路與橋梁設計工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.015