环氧沥青钢桥面铺装裂缝病害成因与修复对策

卫高明

【摘要】针对环氧沥青钢桥面铺装出现裂缝病害的问题，从裂缝产成机理进行分析，并根据裂缝出现的位置分为三类裂缝，并根据裂缝的类型与产生机理，分为贯穿裂缝和未贯穿裂缝，提出恰当的修复措施。

【关键词】环氧沥青铺装；裂缝成因；修复措施

随着我国交通事业的发展，已经建成或正在建设中的钢箱梁桥逐渐增多，由于其使用条件和受力状态十分复杂，对桥面铺装的结构性能和功能性要求都有非常高的要求，大部分普通的沥青混合料铺装层在通车不久后便出现了不同程度的疲劳开裂、车辙等病害，个别桥面铺装甚至已经经过多次大修。我国经过对桥面铺装的不断探索发现，环氧沥青混合料是钢桥面铺装应用最为成功的一种铺装材料。但是采用环氧沥青混合料铺装在使用多年之后，裂缝逐渐成为钢桥面所表现出的最主要的一种病害[1]。这些裂缝的出现，对钢桥面铺装的影响是无法忽视的，高温作用、雨水下渗与行车荷载高压作用将会造成裂缝的急剧发展。故本文将从环氧沥青钢桥面铺装裂缝产生机理，提出裂缝修补的措施与方法，为控制裂缝发展并有效消除裂缝不利影响提供养护建议。

1裂缝病害形成机理

环氧沥青铺装层直接铺设在正交异性钢桥面板上面，直接受行车荷载、温度与湿度变化、风载引起的桥面震动等因素综合作用，其受力和变形较一般桥面更为复杂。根据对国内大跨径钢桥面铺装层的裂缝病害调查分析，可以把钢桥面铺装层中的裂缝病害以出现的位置可以分为三类：1）出现在正交异性板纵向加劲肋、横隔板或纵隔板顶部的裂缝，以下简称为肋板处裂缝；2）纵向加劲肋板之间或者肋板的腹板之间，以下简称为板间裂缝；3）可能出现在钢桥面的任何位置，杂乱无章，以下简称为随机分布裂缝。

1.1第一类裂缝：肋板处裂缝

这类裂缝出现在正交异性板纵向加劲肋、横隔板或纵隔板顶部的裂缝。这些裂缝通常分布在轮迹带附近。根据其外观可以看出，此类裂缝通常为单条纵向裂缝，但会随着车辆荷载作用次数的增加，发展为两条平行分布的直线或者呈H形分布。根据陈团结[2]利用有限元模型计算分析得出，当环氧沥青铺装层与钢桥面铺装层连接良好时，环氧沥青铺装层所承受的最大拉应力和拉应力的极大值一般都出现在论及附近的纵向加劲肋腹板顶部。因此，在车辆荷载的反复作用下，纵向加劲肋腹板顶部必然会早于其他部位产生疲劳开裂。

1.2第二类裂缝：板间裂缝

这类裂缝出现在纵向加劲肋板之间或者肋板的腹板之间，外观表现为一条纵向裂缝。这类裂缝在铺装层与钢板之间连接良好时很难产生，但当层间连接不良时，铺装层底部易在车辆荷载的作用下出现横向拉应变，U形闭口肋内的铺装层的最大横向拉应力出现在层底，此时第二类裂缝产生先于第一类裂缝。即这类裂缝产生的主要原因是铺装层与钢桥面间的粘结层强度与抗剪强度不足，导致层间连接不良而引起。

1.3第三类裂缝：随机分布裂缝

此种裂缝产生原因较为复杂，根据其外观可以分为两种，一种为放射性裂缝，裂缝周围一般有锈迹与泥土；另一种是微小裂纹，为整条轮迹处或者零星散布。根据大量工程实例表明，此类裂缝并非结构性受力裂纹。

对于放射性裂缝的产生原因有两方面：1）施工不规范，施工时遇到水或其他杂物而并没有及时发现与处理，在通车后经过重载行车荷载的循环反复作用而形成；2）施工时某些部位的压实度不足，或者出现混合料拌合不良，在行车荷载作用下出现应力集中，致使铺装层层底拉应力过大，形成反射裂缝。

对于小裂缝的产生一般为铺装层表面的开裂，重载、超载车辆或者履带车辆的作用是轮迹处裂缝；车祸的产生或其他物件的撞击会引起路面的零星裂缝损伤，这类裂缝由于不受车辆荷载作用，所以一般不会随着时间增长而加剧开裂。

2.铺装层裂缝修复技术

为了避免裂缝病害的加剧，避免裂缝贯穿引起钢桥面板的锈蚀，必须对裂缝进行及时修补，并且能够针对不同裂缝采取相应的修补方法。但是由于环氧沥青混凝土是一种高性能的钢桥面铺装材料，一般的路面修复技术与材料无法适应其苛刻的使用条件与环境。

针对环氧沥青钢桥面铺装的裂缝问题，填缝料必须满足一下原则：①粘度较低，适于对出现的裂缝进行修补；②固化后的强度值与原有环氧沥青混合料的强度值相当，能够满足桥面铺装的受力状况，能够抵抗车辆荷载的重复作用；③由于是桥面铺装维修，为减少对通行的影响，尽可能的缩短其固化时间。同时，环氧沥青铺装层的特殊性，在修复中必须注意以下几个问题：裂缝是否已经出现唧泥现象；裂缝内部是否有水分渗入；裂缝内是否落入油污等影响粘结强度的杂质。根据以上的原则和注意事项来为根本，来选择养护方法与措施。

2.1未贯穿裂缝的修补

针对第一类裂缝和第三类裂缝中微小裂缝，由于其裂缝是由铺装层表面发展的，一般并未贯穿整个铺装层，所以可以直接对其进行填缝修补。修补步骤如下：①综合考虑填缝料选用原则，择优选用YBL型填缝材料[3]作为环氧沥青混凝土钢桥面铺装层的裂缝修复材料；②据不同的裂缝宽度，选用表1中的填缝剂加以修复；③选择相应的填缝材料，直接涂抹在裂缝表面。对于清除铺装层裂缝内部的水分，可以选择在连续烈日暴晒后进行填缝，但是不能在高温时进行填缝，以避免温度较高引起裂缝宽度变小影响填缝效果。对于油污的处理可以用肥皂水进行冲洗，在烈日暴晒干燥后再进行填缝处理。对于已经唧泥的裂缝按照下面方法进行。

2.2贯穿裂缝的修复措施

第二类裂缝和第三类裂缝中贯穿裂缝，这类裂缝从铺装层底部向上发展为贯穿裂缝，极易引起水分的渗入或者杂质的落入，由于已经入侵至铺装层底部，难以经过暴晒进行干燥处理，而且对水分的入侵和行车荷载形成的动水压力，是否已经引起连接层的损坏这都不清楚，如果已经损坏，仅仅进行表面的修补，很容易引起二次破坏。所以必须对这类裂缝进行特殊处理。

应该用小型切割机先将裂缝进行切割，有效加宽裂缝表面宽度，宜将裂缝附近存在的油污、动水冲刷造成的松动部分或者灰质彻底切除，并且对切割完成后的裂缝进行处理，可以采用鼓风机将裂缝内部的灰质与松动颗粒吹出，再用鬃毛刷将裂缝内的杂质清刷干净，以便于填缝材料与裂缝的接触面连接良好。

当裂缝清除后，如果裂缝宽度较小时，可以将YBL粘结剂与细集料按一定拌合比例进行拌合，然后将其灌入坑内，与临近铺装层表面齐平，待YBL粘结材料完全固化后即可开放交通；如果裂缝宽度较大时，宜用环氧树脂粘层油涂刷，并用原有环氧沥青混合料配比的混合料进行填补，配合小型手扶式压路机进行分层压实处理，待强度形成后开放交通。

3.結语

在分析环氧沥青铺装层裂缝成因机理的基础上，提出了相应的修复措施。对于第一类裂缝和第三类裂缝中的微小裂缝，对裂缝进行处理，采用YBL粘结剂直接涂抹修复。对于第二类裂缝和第三类裂缝中的放射裂缝，采用小型切割机进行切割，根据底层铺装层损坏宽度，宽度较小时用YBL粘结剂与细集料拌合所成的混合料进行填平压实；宽度较大时用环氧混合料进行填筑压实。总之，为减少环氧沥青混凝土钢桥面铺装层的裂缝产生，除了对裂缝的及时养护，还应对桥面进行交通管制，防止超载车辆、带钢轮的特种车辆对铺装层产生直接损伤。

参考文献

[1] 王康.柔韧性环氧沥青混凝土钢桥面铺装技术研究. [D].西安.长安大学.2012.06

[2] 陈团结.大跨径钢桥面环氧沥青混凝土铺装裂缝行为研究.[D].南京.东南学.2006.10

[3] 宗海.环氧沥青混凝土钢桥面铺装病害修复技术研究.[D].南京.东南大学.2005.01