章志灵
江苏省泰州市市区公路工程建设指挥部 江苏泰州 225300
随着城市高架桥越来越普遍,一些以往被忽视的桥面沥青病害得到了重视,资料显示桥面沥青泛白已成为继裂缝、坑槽、车辙之后的第四种沥青路面通病。部分桥梁沥青出现泛白后未能得到及时处理,继而发展成唧浆、松散、坑洞等更严重的病害。
江苏省泰州市某高架桥桥面铺装采用:6cmC40 混凝土+水性环氧沥青防水粘结层+6cmAC-20+4cmSMA-13。桥面沥青铺装从2015 年7 月份开始施工并于当年10 月底完成。9 月份我们发现已摊铺完成段落内出现沥青泛白现象。随即我们邀请了长安大学郝培文教授、陕西省交通集团李爱国高级工程师等专家讨论并拿出处理意见。后续我市陆续建设了其他高架桥,其他高架桥上也出现了沥青泛白现象。经查阅资料和与同行交流发现其他地区的桥面沥青混凝土也有出现过沥青泛白现象。沥青泛白较为常见,而高架桥桥面沥青铺装层泛白更为常见[1]。
沥青铺装泛白发展速度较快,大致发展过程为气温上升后路面上出现点状或片状的水斑,水斑干燥后即出现泛白现象。温度高时水斑发展速度快、面积大,温度低时水斑发展速度慢、面积小。沥青泛白与交通量不直接相关,桥面还没有通车雨后天晴即出现泛白现象。这说明下雨后这些水一直存在于沥青混合料结构内部,随着热胀冷缩而以水斑的形式表现在路面上。
针对沥青泛白,我们组织了现场观察、内业资料查阅并组织施工单位、监理单位、检测单位共同在泛白处随机选点进行了渗水试验、钻芯取样、压实度试验。检测结果来看,桥面沥青铺装层SMA 级配合理,路面实体表面平整、厚度合格,碾压密实,渗水指标符合设计要求,但取完芯的地方会有水渗出,将水清除后仍会有水渗出,渗水时间长达24 小时以上、渗水量大[2]。
参会专家讨论认为水分除了来源于沥青铺装层与桥面护栏结合部及其他部位的雨水渗入,还来源于桥粱及桥面水泥混凝土内部残留水分蒸发。个人认为水分来源就是雨水的渗入,与混凝土内部残留水分蒸发无关(后期我们负责的项目中钢箱梁桥面也出现了沥青泛白现象,而沥青面层与桥面混凝土调平层间存在着防水粘结层,可阻断桥面与梁体的水分流通)。
SMA 的结构组成中粗集料比例高达70%-80%,矿粉用量达7%-13%,沥青用量高达6.5%-7%,很少使用细集料,由此形成间断级配。白色可溶物为未被沥青完全包裹的可溶性矿粉。
虽然桥面混凝土调平层施工时严控了平整度,但经过抛丸工序后调平层的平整度又变得不再合格,甚至局部出现坑洼。设计时未在竖曲线最低点设置泄水管,未考虑伸缩缝与盲沟的阻断作用。沥青混合料空隙率小(SMA-13 的空隙率为3%-4.5%,AC-20 的空隙率为4%-5.5%),空隙分布不均匀。各种原因共同导致渗入沥青路面的水无法在横坡和纵坡的作用下顺利通过结构内部排到桥面边缘的盲沟中,从而在沥青结构中形成了积水。
针对沥青中积水无法顺利排出,参会专家提出在水斑集中段采取取芯人工吸除积水的方案以及在水斑集中范围打孔将沥青中的水排到箱梁内部的方案。人工吸水持续时间长,且后期仍会有雨水渗入,治标不治本[3]。在水斑集中的范围内打孔会破坏桥面防水层,且打孔时无法避开桥面横向预应力筋,该方案不具备实际操作性。因无切实可行的处理方案,且项目通车节点无法改变,在持续吸水几周后该高架桥沥青泛白病害实际并未再进行处理。自通车以来该高架桥已连续运营近五年,桥面沥青也并未发生破坏,通车后在车辆的作用下沥青泛白现象得到了很大的改善,目前雨后天晴沥青仍然会出现水斑但已经不再出现泛白现象。
笔者认为,其他高架桥项目建成后沥青路面泛白并发展成麻面、松散、掉粒、坑洞、唧浆的原因归根结底是水害,特别是在冰冻地区或季节性冰冻地区,晚间沥青混凝土中的水结冰时体积增大,在混合料内部产生很大的膨胀力,致使混合料内部粘结力下降;白天冰体融化又滞留于路面层内,在行车荷载作用下加速沥青膜的剥落。而泰州地区高架桥沥青路面之所以没有出现病害,得益于泰州地区的冬季少雨且冬季的温度不算特别低,且开放通行后汽车轮胎的作用加快了沥青中水分的蒸发并将白色可溶物带离路面。
虽然沥青泛白不直接导致沥青的病害,但桥面泛白特别是新建成还尚未通车的新桥面泛白很大程度上影响了外观质量,同时,桥面泛白意味着桥面沥青的水害的可能,施工中还是要尽量采取措施避免桥面泛白的出现。
设计和施工时,除需要按常规设置泄水管,还要在桥梁纵坡的低点增设设置泄水管,联端泄水管的位置应靠近伸缩缝现浇混凝土,或预埋麻绳将水引流至泄水孔。桥面防水施工前的抛丸或精铣刨应注意保证桥面横坡和平整度。应注重沥青混合料配合比设计,避免成团、结块和花白料的出现。碾压时除了保证压实度还应该控制压实后沥青混合料的孔隙率。
桥面沥青泛白不但影响外观质量,也是沥青水害风险的晴雨表,应得到重视。通过对工程实例近五年的跟踪观察对单纯桥面泛白不会影响桥面沥青质量进行了定性分析。针对桥面沥青中的积水无法顺利排除提出设计、施工中应注意的质量控制要点,为以后类似工程施工作参考。