混凝土桥面铺装损坏成因与防治

时间：2024-05-17

查茂

（重庆保税港区开发管理有限公司，重庆 400025）

随着交通量和重载车辆爆发式的增长，桥面铺装病害越来越常见，且产生的时间有提前的趋势，往往在通车两三年内就会产生较为严重的病害。这不仅影响了正常的汽车通行，同时也给维修带来了很大的困难。因此，有必要研究桥面铺装的病害及防治措施。

1 桥面铺装破坏类型

桥面铺装的破坏类型主要有裂缝、坑槽、表面缺陷、变形等四种病害[1]：

（1）裂缝

裂缝是桥面铺装层出现的一种主要破坏形式，主要由于设计考虑不周全，施工不当引起的反射裂缝和加劲肋顶面处的铺装层出现的裂缝。包括纵向裂缝、加劲肋顶面铺装层处出现的裂缝以及由上述裂缝形成的网裂。裂缝破坏产生的原因主要有两点：一是由于施工时结构缝处理不当，在行车荷载的作用下，左右受力不均匀导致沥青层的破坏；二是由于桥面中加劲部件的设置，导致在沥青层中出现负弯矩或拉力，使得沥青层局部出现应力集中现象，在行车荷载反复作用下出现的疲劳裂缝。

（2）表面缺陷

表面缺陷是由于沥青混凝土结构设计不合理导致的桥面铺装层出现的松散、泛油和集料磨光等病害。如果桥面排水设施不完善，铺装层在雨天便长期受到雨水的浸泡，在车辆荷载的反复作用下，粗细集料散失起砂，路面受到磨损，表层出现剥落，如果不能够得到及时的治理，骨料很容易从沥青层表面剥离进而形成坑槽等更严重的病害。

（3）表面坑槽

坑槽指的是在行车荷载作用下桥面铺装层薄弱处由于路面骨料局部脱落而产生的坑洼。坑槽主要分布在行车带、伸缩缝附近及修补边缘。当面层的厚度较薄时，易出现这种破坏。导致铺装层产生坑槽的原因很多：例如，铺装层设计的空隙率偏大或者施工时出现集料离析、压实度不够导致空隙率增大，在水和荷载的双重作用下沥青逐渐丧失粘结力，骨料从铺装层剥落形成坑槽；或者，在行车荷载和温度的共同作用下，引起桥面铺装层出现局部应力集中，出现少量的损坏，然后向四周扩散形成坑槽。

（4）表面变形

表面变形是指沥青混凝土在高温条件下流动变形导致的在轮迹处出现的车辙及其附近的推移。包括行车带纵向变形形成的车辙和推移。导致桥面铺装表面变形的原因主要是沥青混凝土铺装层高温稳定性不足，在行车荷载的反复作用下产生塑性流动和永久变形。

2 桥面损坏成因分析

通过对铺装层损坏类型的分析可知，引起铺装层破坏的原因多种多样，以下主要从铺装层材料设计、施工工艺以及防水粘结层等来分析。

（1）桥面铺装层受力分析

铺装层受力比较复杂，由于特殊的结构，当受来自车辆荷载的冲击作用时，桥梁及铺装层都会影响其应力分布。比如：连续梁桥、拱桥及悬索桥等结构，在荷载作用下，主梁上部会产生负弯矩或拉应力，使铺装层受拉应力而易产生裂缝，进而造成桥面铺装的损坏。现行规范中缺乏类似桥梁主体结构和路面承载能力的计算分析，以及必要的室内外试验研究和理论分析。而且在桥梁的实际计算中，采取了简化计算而没有考虑沥青铺装层，使得设计与实际不相符。

（2）铺装层材料与结构

一般，桥面铺装沥青层的厚度和级配设计同普通道路路面的厚度和级配设计相同，没有进行专门的设计。同普通沥青路面相比，桥面铺装层的受力情况更为复杂，使用条件更为苛刻，因此桥面铺装层的特殊位置决定了必须对其材料和结构进行单独的设计，而不能一直停留在以往的设计经验基础上。众所周知，桥面铺装层需要具有良好的高温稳定性能，但过分强调沥青混合料高温稳定性就会消弱其低温抗裂性，进而出现温缩裂缝。

（3）铺装层的施工

完善的施工组织和先进的施工工艺是铺装层获得良好压实效果的保证。在病害调查过程中发现，很多病害是由于在压实阶段施工操作不当引起的。特别是在压路机不易压到的铺装层边缘处，出现压实度不足，导致空隙率偏大，在行车荷载的作用下引起铺装层的早期水损坏。

（4）层间粘结不牢

粘结力不足将导致沥青铺装层在桥面弯拉应力、温度应力、车辆荷载等多重应力作用下的剥离和滑动。防水粘结材料的软化点过低或软化点过高都会导致它与上下粘结层间的粘结力过低。软化点过低的粘结层材料在高温下内聚力下降，即使具有较好的粘附性，粘结力也会降低。另外一些粘结材料软化点过高，一般为化学反应型，其强度在形成后具有不可逆性。虽然这类材料的高温稳定性较好，但在强度形成以后，材料表面光滑，缺少剩余化学键力，与铺装层的粘附性很差，因此层间的粘结力也很低。

3 解决桥面铺装层早期病害的措施

由以上分析可知，高速公路桥面铺装损坏所表现出的形式和特点是多种多样的。同一种影响因素可以引起不同形式的破坏，而同一种破坏形式也可以由不同原因共同造成，影响因素复杂多样。因此，要避免桥面铺装病害，首先要从以下三方面进行：

（1）选用性能优良的防水材料作为防水层，增强防水效果

合理的桥面防水系统能够有效减少和防止早期破坏，是保证和提高桥梁耐久性最有效的措施之一，主要体现在三方面，即保护水泥混凝土桥面板，防止或减少冻融破坏；防止桥面混凝土与主梁钢筋出现腐蚀破坏；防止出现渗漏和盐霜等影响桥梁美观的现象。

（2）重视桥面铺装结构设计，发挥力学性能水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装层结构计算模型既区别于沥青路面的计算模型，也不同于复合式路面的计算模型。不过依然可以把此种铺装结构当作弹性层状体系，建立直接加铺沥青混凝土和设有防水层沥青混凝土两种铺装结构的力学计算模型，确定计算方法，确定桥面铺装结构。

（3）优化铺装混合料设计，改进沥青铺装层材料性能

桥面铺装层是桥梁上部结构的重要组成部分，起着保护桥梁主体和为行车提供舒适、安全路面功能的作用。它不但直接承受车轮的压力、冲击、振动、剪切荷载和气候因素的长期作用，而且还受到桥梁上部结构的约束作用。因此，桥面铺装应有较高的材料性能要求和结构要求，以适应其耐久性的要求，桥面铺装层沥青混合料必须满足稳定、密实、耐久的设计原则，稳定以达到变形小，高温性能强，密实以防止水分的渗入，耐久以达到使用寿命长的目标。