沥青混凝土桥面铺装早期破坏原因分析

柳春范

(衡水公路工程总公司)

现在修建的高速公路,其桥面铺装结构设计,一般多采用沥青混凝土加铺水泥混凝土防水层的结构。这种结构的优点在于:易于施工,平整度容易控制,行车舒适。其缺点:如果防水问题解决不好,渗透结构层的水分在反复冻融及重载车辆的作用下,很容易引起桥面铺装层的早期破坏。

1 沥青混凝土桥面铺装早期破坏外观观察

沥青混凝土桥面铺装层在水和车载作用下的早期破坏,开始并不明显,春融期,在渗入结构层水分较少的情况下,其表面仅表现为发黑有水渍,很不容易观察到。如果渗透入较多水分,并且在春融期路面高速行驶的重载车辆的作用下,结构层内部产生唧浆,水压力达到一定程度后,经水反复冻融的水泥混凝土浆从沥青混凝土空隙中挤出结构层,在桥面沥青混凝土表面引起冒浆、松散、破坏,严重的会造成桥面混凝土破坏,这种情况下,沥青混凝土表面出现带状灰浆,较容易观察到。

2 沥青混凝土桥面铺装破坏的原因分析

在高速公路的养护施工中,笔者亲历了 20多个沥青混凝土桥面铺装的维修。在维修中,对所有的沥青混凝土桥面铺装进行综合分析,认为主要有以下几个方面的原因。

2.1 设计方面

(1)对桥面排水设计没有引起足够的重视。

在桥涵的设计中,往往都注重了防水,但没有重视到排水问题。沥青混凝土桥面铺装表面层在京石高速公路采用的是细粒式沥青混凝土结构,石安高速公路采用的是多碎石沥青混凝土结构。从理论上讲,都是防水的结构。施工生产中,如果细集料掺加剂量不够,或虽掺加剂量足够但在摊铺过程中产生离析,或者碾压不当,就会造成沥青表面层混凝土透水,透入结构层的水蒸发不了,直接作用在桥面铺装结构层间,造成沥青混凝土桥面铺装破坏。

(2)对桥面泄水孔的设计没有引起重视。

桥面泄水孔,主要是排出路表流水。即使桥面的纵坡和横坡及泄水孔安装均能满足排除路表水的要求,在雨水较大时,路表水不可避免地渗透至桥面铺装结构层内,这些水只能靠蒸发,而不能通过桥面的泄水孔排出,因为泄水孔周围都是封闭的。

(3)对桥面铺装的结构层过渡结合问题没有引起重视。

在行车道板上面,一般都是高标号的防水混凝土,设计中没有充分考虑层间的过渡,如果沥青混凝土漏水,不可避免的使水泥混凝土直接遭受渗透水侵蚀,造成破坏。

2.2 施工因素

(1)普通混凝土的弊端。

现有的水泥混凝土大都沿用传统的滚浆法施工工艺来保证桥面防水混凝土的平整度。这种施工方法容易引起骨料与填料的部分分离,局部水泥砂浆集中,浮于混凝土表面。众所周知:水泥砂浆的强度远不如水泥混凝土的强度高。这些薄弱部位在不能排出的层间、渗透水反复冻融的作用下,水泥砂浆与水泥混凝土产生分离,形成夹层,长时间荷载作用后会形成唧浆,破坏结构层,影响沥青混凝土桥面铺装的使用寿命。

(2)沥青混凝土施工。

①沥青混凝土不论是何种结构类型和级配范围,从理论上讲,经过设计和生产调试三个阶段后,是不会有问题的。但在生产阶段,如果原材料级配尤其是矿粉用量不准或用油量不准,无论如何,其生产配比与理论配比会有出入。其摩擦、纹理、稳定性、透水性、压实度等均会出现较大的变化。

②沥青混凝土的碾压:沥青混凝土施工中,多采用复合式碾压的方式,胶轮与钢轮压路机相比,胶轮在沥青薄膜作用下,对沥青混凝土回产生吸附作用,造成层间分离,影响层间的结合效果和空隙率。

2.3 外部原因

(1)积雪、雨水作用。

构造物表面长期不能排出的积雪、积水作用也是桥面渗水破坏的一个重要的外界因素。桥面长期积聚的雨、雪在液态情况下,会通过桥面施工的缝隙渗透到结构层中,影响层间结构的受力效果。

(2)荷载作用。

高速公路上,一般重载车辆速度较快,高速行驶的重载车辆对桥面产生较大的冲击振动力,从微观上讲,急骤变化的冲击力在桥面整体产生颤动的过程中,会促使桥面结构层产生分离。

3 桥面铺装层早期破坏的处治方法

(1)将桥面水泥混凝土清扫,对混凝土进行横向拉毛,凿除表面浮浆,以防止桥面间出现薄弱层,并有利于层间的结合;并将已经破坏的混凝土彻底凿除,用高于原设计至少一个等级标号的混凝土进行修补,确保混凝土的强度。

(2)将泄水孔进行更换或处理:一般设计的泄水孔周围封闭,它只能排出路表水面而不能排出层间水。更换后的泄水孔,要既能排出路表水,又能保证排出结构层间水。

(3)沥青混凝土采用防水密集型级配,并且在碾压时,采用双钢轮进行终压,防止吸附作用影响结构层间的结合。

4 结 论

(1)复合式桥面铺装中增设防水层及改进泄水孔设施,虽然会增加资金投入,但可以大大改善桥面铺装层的使用性能,提高使用寿命,长远效益明显。

(2)经过防水处理后的桥面,在雨后钻孔分析发现:混凝土和沥青结构层结合牢固,没有发现沥青混合料松散现象。当然运行期较短,仍需进一步研究。

(3)总之,桥面铺装层的破坏从设计、监理、施工上应引起足够的重视,否则就会因小失大。

[1] 公路桥涵施工技术规范[M].人民交通出版社,2000.