王偉成，宋賢喆

（南昌市公路勘察設(shè)計(jì)院，江西南昌330077）

混凝土橋面鋪裝病害成因分析及中修設(shè)計(jì)

王偉成，宋賢喆

（南昌市公路勘察設(shè)計(jì)院，江西南昌330077）

結(jié)合某混凝土橋面鋪裝的實(shí)際情況，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)該混凝土橋面鋪裝存在混凝土橋面開(kāi)裂與破損、薄層環(huán)氧罩面剝落等病害。全面分析了病害產(chǎn)生的原因，并在此基礎(chǔ)上提出了該混凝土橋面鋪裝的中修設(shè)計(jì)方案，采用加鋪極薄罩面、拋丸、環(huán)氧修補(bǔ)砂漿、清灌縫等處治方法，修補(bǔ)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(shè)計(jì)；開(kāi)裂；極薄罩面

1 概述

某混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋位于南昌市境內(nèi)，因2008年冰災(zāi)除冰時(shí)損傷了表面功能，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中加鋪了一層4 mm左右的薄層環(huán)氧罩面（橋面鋪裝結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1），經(jīng)過(guò)多年的通車(chē)營(yíng)運(yùn)，這座橋出現(xiàn)了不同程度的破壞現(xiàn)象，尤其是薄層環(huán)氧罩面出現(xiàn)了明顯的剝落，給橋面的行車(chē)舒適性和安全性造成了較大影響。

表1 原橋面鋪裝結(jié)構(gòu)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)路況調(diào)查情況，該座橋面鋪裝病害主要是水泥混凝土橋面開(kāi)裂、破碎和薄層環(huán)氧罩面剝落等類(lèi)型，呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

（1）水泥混凝土橋面開(kāi)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(xiàn)象，尤其是在橋梁伸縮縫兩側(cè)、行車(chē)道和超車(chē)道之間的縱縫位置，如圖2所示。

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

圖1 水泥混凝土橋面開(kāi)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(jié)合該混凝土橋所處的氣候、水文地質(zhì)及交通組成、材料設(shè)計(jì)、施工等因素，對(duì)上述病害產(chǎn)生的原因進(jìn)行如下分析。

2.1 水泥混凝土橋面開(kāi)裂與破碎

該混凝土橋面鋪裝開(kāi)裂和破碎是由以下幾種因素綜合作用產(chǎn)生的：

（1）主梁混凝土與橋面鋪裝層黏結(jié)不足。橋面鋪裝層施工前，應(yīng)對(duì)主梁混凝土表面進(jìn)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(yīng)對(duì)主梁混凝土表面進(jìn)行清掃，保證表面整潔、干燥；最后采用同步碎石封層，加強(qiáng)主梁混凝土與橋面鋪裝層黏結(jié)，如處理不當(dāng)，易造成橋面鋪裝開(kāi)裂與破碎。

（2）混凝土的干縮作用。橋面鋪裝混凝土施工時(shí)，常采用泵送混凝土，泵送混凝土坍落度較大，經(jīng)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(shí)，水化熱大，混凝土橋面鋪裝層的溫差大，產(chǎn)生變形約束。加上混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)層凝結(jié)硬化過(guò)程中的抗拉強(qiáng)度小，一旦干縮和溫縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)自身的抗拉強(qiáng)度，將導(dǎo)致橋面鋪裝層混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生裂縫。

（3）橋面鋪裝混凝土質(zhì)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(zhì)量的直接影響。如原材料質(zhì)量不好、水灰比控制不好、砂率過(guò)大、砂石級(jí)配差、混凝土拌和物和易性差及施工時(shí)漏振、模板漏漿等，易造成混凝土出現(xiàn)蜂窩、麻面、強(qiáng)度降低等諸多缺陷，這些缺陷嚴(yán)重影響了混凝土鋪裝層的整體性，降低了橋面鋪裝層抗開(kāi)裂、抗沖擊、抗彎曲及抗磨耗的能力。

（4）超載及動(dòng)荷載影響。超載車(chē)輛的荷載遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)荷載，造成橋梁和橋面鋪裝層設(shè)計(jì)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(xù)的地方，如伸縮縫等處，易遭到大型輪載帶來(lái)的沖擊破壞。

2.2 薄層環(huán)氧罩面剝落

原薄層罩面出現(xiàn)了不同程度的剝落，主要原因如下：

（1）鏟運(yùn)積雪造成的剝落。冬季冰雪天氣條件下，為保障車(chē)輛通行的順暢和安全，養(yǎng)護(hù)部門(mén)通常采用鏟車(chē)鏟運(yùn)橋面鋪裝上的積雪。鏟運(yùn)過(guò)程中勢(shì)必會(huì)對(duì)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(huán)境因素的影響。薄層罩面在橋面鋪裝層的表面，長(zhǎng)年累月直接經(jīng)受雨水、日照等環(huán)境因素的直接作用，造成薄層罩面材料中結(jié)合料的老化，黏結(jié)力下降，造成薄層罩面剝落。

（3）車(chē)輛荷載作用。邵懷高速公路車(chē)流量大，重載、超載車(chē)輛多，對(duì)橋面鋪裝提出了更高的要求。尤其上下坡路段，車(chē)輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生的水平剪應(yīng)力大，使薄層罩面產(chǎn)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(yán)重的路段）。

（4）水泥混凝土橋面鋪裝與薄層罩面黏結(jié)欠佳。水泥混凝土橋面鋪裝與薄層罩面的黏結(jié)性能的好壞決定了橋面鋪裝性能的優(yōu)劣。薄層罩面施工前，應(yīng)對(duì)水泥混凝土橋面鋪裝進(jìn)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(méi)有進(jìn)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(jié)性能欠佳，也會(huì)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(jié)不牢，容易開(kāi)裂。

3 中修設(shè)計(jì)方案

根據(jù)設(shè)計(jì)方案比選、基礎(chǔ)資料和實(shí)地調(diào)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(huán)氧修補(bǔ)砂漿、清灌縫等處治方法，修補(bǔ)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(jìn)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(qiáng)罩面層與橋面鋪裝的黏結(jié)。

（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(duì)于寬度小于0.5 mm的可以不做處理，通過(guò)后繼施工的環(huán)氧黏結(jié)層材料滲入裂紋中予以修補(bǔ)。

（2）對(duì)于大于0.5 mm的鋪裝層裂縫采用混凝土地面硬化劑進(jìn)行灌縫處治。

3.3 水泥混凝土橋面鋪裝破碎的處治

（1）對(duì)于破碎處治面積較大的橋面鋪裝，可采用切割機(jī)配合風(fēng)鎬對(duì)水泥混凝土橋面鋪裝進(jìn)行切除。對(duì)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(qū)域。施工過(guò)程中不得切斷水泥混凝土橋面鋪裝層內(nèi)的鋼筋。

（2）切除范圍應(yīng)覆蓋整個(gè)破碎區(qū)域，并應(yīng)包含周邊混凝土5 cm區(qū)域；處治深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，設(shè)計(jì)按平均處治深度8 cm計(jì)算。

（3）切除后，清除洞內(nèi)雜物，在坑槽底部和側(cè)部刷涂環(huán)氧黏結(jié)劑，并及時(shí)采用環(huán)氧修補(bǔ)砂漿回填，振搗密實(shí)、抹平。

3.4 加鋪極薄罩面

極薄罩面由表面磨耗層和黏結(jié)防水層構(gòu)成。表面磨耗層能提供一個(gè)安全、舒適、耐久的行駛表面，恢復(fù)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(jié)防水層能夠保證極薄罩面與原路面結(jié)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(guò)攤鋪設(shè)備將冷拌特殊環(huán)氧改性瀝青混合料快速攤鋪成型的高效養(yǎng)護(hù)方案，厚度一般為0.7～1.5 cm，典型厚度為1.0 cm，主要應(yīng)用于高等級(jí)路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)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(huán)保等特點(diǎn)，可有效改善路面平整度與路面標(biāo)線對(duì)比度。極薄罩面的混合料采用半開(kāi)級(jí)配，結(jié)合專(zhuān)用黏層油，可以實(shí)現(xiàn)1.0 cm厚度的微薄攤鋪同時(shí)保證與原路面良好黏結(jié)。半開(kāi)級(jí)配混合料表面具有良好的粗糙紋理結(jié)構(gòu)，同時(shí)特殊的柔性結(jié)合料使得極薄罩面能夠提供安靜的行駛環(huán)境。其獨(dú)特的環(huán)氧改性瀝青性能使得極薄罩面具有良好的高溫穩(wěn)定性，且交通量越大極薄罩面與原路面黏結(jié)越牢固。

極薄罩面是一種輕質(zhì)高韌、高黏高彈的新型環(huán)氧瀝青混凝土橋面薄層材料，與基材黏結(jié)強(qiáng)度高、防水耐磨性能好、協(xié)同變形能力強(qiáng)、自重輕，非常適用于對(duì)舊橋進(jìn)行薄層鋪裝改造、新橋超薄層的鋪裝。

該材料主要由復(fù)合高韌環(huán)氧瀝青與耐磨材料組成，并配套使用自主研發(fā)的專(zhuān)用黏層油與促?gòu)?qiáng)養(yǎng)護(hù)劑，使之形成一個(gè)完整的整體。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該混凝土橋面鋪裝結(jié)構(gòu)主要存在混凝土橋面鋪裝開(kāi)裂與破損、薄層環(huán)氧罩面剝落等病害。

（2）水泥混凝土橋面鋪裝開(kāi)裂與破碎主要是由于施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中綜合作用的結(jié)果；而薄層環(huán)氧罩面剝落主要是由于鏟運(yùn)積雪、天氣狀況、車(chē)輛荷載作用、黏結(jié)狀況等因素造成的。

（3）針對(duì)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(chǔ)上清除原薄層環(huán)氧罩面后加鋪極薄罩面的中修設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.015