浅析桥面铺装破坏机理及处理方法

浅析桥面铺装破坏机理及处理方法
发表时间：2019-07-18T11:31:29.637Z 来源：《科技尚品》2018年第11期作者：刘春艳
[导读] 本文通过对沥青混凝土桥面铺装破坏机理的分析，着重提出了一些改进方法，以供同仁参考借鉴。

中油辽河工程有限公司
沥青混凝土桥面铺装作为桥梁建设中的重要组成部分，起着极为重要的作用。

它不但要使属于主梁整体部分的钢筋混凝土桥面不遭受车轮的直接磨耗和剪切作用以及雨水的侵蚀作用影响，并对行车安全、舒适等使用性能起重要作用。

近年来，随着交通量和重型车辆的增加，特别是超载现象严重，沥青混凝土桥面铺装出现了一些较为普遍的病害，主要表现为高速公路通车1~2年后，桥面出现不同程度的泛白、唧浆、坑槽等病害，这不仅影响行车安全，更重要的是由于水渗透到桥面板，将严重影响桥梁寿命。

一、调查、检测情况
各桥面抗滑层表面，都可看到较多的黄色风化面颗粒，表面沥青膜已脱落。

经挖验发现，在沥青抗滑层所用玄武岩中，有一些风化面颗粒的风化面开裂、沥青膜脱落的现象，现场检验，在坑槽附近的抗滑层表面麻面比较严重，渗水系数较大；没破坏的地方渗水系数较校经挖验发现，坑槽附近沥青抗滑层和中粒式沥青混凝土已分离；中粒式沥青混凝土和水泥混凝土结合面处已分离，并且有表层水泥混凝土疏松现象。

现场抽取试件，沥青抗滑层和中粒式沥青混凝土的孔隙率满足设计和施工规范的要求，但离散性较大。

破坏处水泥混凝土表面和中部的氯离子含量有较大的差异。

桥面反白、坑槽处水泥混凝土表面和中部的密度有较大的差异。

从芯样看受盐水腐蚀后表面水泥混凝土有疏松现象。

二、桥面铺装破坏机理分析
沥青混凝土透水，由于路面摊铺的不均匀和离析的存在，使路面一些点实际空隙率大于6%，并形成上下连通的空隙，使水进入到路面内部，尤其是在中面层沥青混凝土中，长时间不能排出，在高速行车作用下在车轮处产生巨大动水压力和吸力，经反复作用，使石料周围的沥青膜剥离，同时使防水层破坏，水进一步侵入到水泥混凝土铺装中，进而发生对水泥混凝土的侵蚀。

尤其是在冬季冻融循环作用频繁，沥青混凝土和水泥混凝土经反复冻胀，更加剧了其破坏，在第二年开春路面既表现为麻面。

对水泥混凝土的侵蚀破坏机理主要有三个方面，（1）融析性侵蚀，水泥混凝土中各种水化物与水作用时Ca(OH)2溶解度最大，首先被溶出。

在静水或无压情况下，由于周围的水迅速被溶出的Ca(OH)2所饱和，溶出作用很快就终止。

但在流动的水中，Ca(OH)2不断被溶析，混凝土的密度降低，并导致水化硅酸钙（CSH）和水化铝酸钙的不断分解，混凝土不断受到破坏。

（2）冻融循环破坏，渗入水泥混凝土中的水在冻融循环过程中有两种存在形式，即结冰的水和过冷的未结冰的水，结晶的水体积膨胀，产生较大的压应力，使未结冰的过冷的水通过混凝土内部的孔结构从结冰区向未结冰区渗透。

当压应力和渗透压达到一定程度时，将导致混凝土内部产生微细裂纹，微裂纹进一步扩展，混凝土最终破坏。

（3）盐腐蚀破坏，北方地区高速公路冬季雪后为减少交通事故，保证交通畅通，往往要洒除冰雪剂。

这些除冰雪剂多半是氯盐，如氯化钠、氯化钙等。

盐中的氯离子CL-能与混凝土中游离的CaO发生化学反应，从而使混凝土表面结构松动。

另外，氯盐进入混凝土内部随着氯盐浓度的增高而结晶析出，产生膨胀。

当膨胀应力增长到一定程度时，混凝土由内到外产生裂纹，最终破坏。

水泥混凝土桥面一经腐蚀，到第二年春季，随着大量雨水的渗入、冲刷，将有大量溶出物（CaO、Ca(OH)2 、CSH、水化铝酸钙）被吸出，即桥面反白现象，此破坏过程是不可逆的，如出现坑槽，则必须对水泥混凝土铺装进行处理。

防水层破坏机理是，若采用一布三涂等其它满铺的防水层，防水层的损坏主要与防水层本身的抗渗性、抗剪切能力、与水泥混凝土和沥青混凝土的粘结强度、施工质量控制及水泥混凝土表面情况等因素有关，防水层一旦损坏，在水、冻融、盐腐蚀的作用下，很容易形成一夹层，导致沥青铺装层出现拥包、坑槽，迅速破坏；若采用改性沥青等防水粘结层，其粘结作用较强，但在热沥青混凝土摊铺过程中很容易造成局部损坏，即不是满铺的一结构层，同时其本身抗渗能力较低，若某点因沥青铺装空隙率较大，有水渗入，会很快侵蚀到水泥混凝土，其破坏过程是反白、唧浆、坑槽逐渐发生的，破坏速度与水泥混凝土铺装的抗渗、抗冻性直接相关。

三、病害产生原因简析
从几条高速公路桥面铺装的破坏情况可以看出，桥面铺装过早破坏，已成为一种质量通玻这种病害尽管破坏的时间有所不同，但是破坏的过程和形式是相同的。

即：雨后桥面局部有水迹--经过冬季后，桥面局部有白癍出现--出现局部脱落、坑槽或拥包--破坏面积不断增大。

这种病害产生，既有直接原因，又有间接原因。

只有双管齐下，综合治理，才能彻底防治这种病害的发生。

（1）直接原因：
a、沥青抗滑层在结构上是渗水的；沥青抗滑层和中粒式沥青混凝土在施工过程中的不均匀性，局部孔隙率较大、厚度较薄，渗水性增强。

使沥青混合料桥面铺装局部透水。

b、在重荷载车辆（特别是超载车辆）作用下，进入桥面铺装内部的自由水，形成有较高压力的有压水，使中粒式沥青混凝土和沥青抗滑层分离并破坏。

c、冬季盐水（除雪剂产生的）渗入到水泥混凝土表层，加速水泥混凝土表层冻融破坏。

（2）间接原因：
a、水泥混凝土的抗渗性、抗冻性较低；施工配合比采用单粒级级配形式、过度振捣，使水泥混凝土离析、砂浆上福造成水泥混凝土的抗渗性、抗冻性降低。

易较早发生表层冻融破坏。

b、中粒式沥青混凝土的水稳定性较低；水稳定性较低的中粒式沥青混凝土，在长时间浸水的情况下，易较早发生破坏。

c、骨料中含有较多风化面颗粒的沥青抗滑层的耐久性较低、透水性加大；在沥青抗滑层的骨料中，风化面颗粒含量较多，在重荷载车辆（特别是超载车辆）作用下，风化面颗粒的风化层脱落和破碎，使沥青抗滑层的透水性加大；易使桥面铺装较早破坏。

d、冬季桥面排水不畅；冬季桥面防撞墙处积雪，桥面排水不畅，桥面铺装内蓄水，使除雪剂形成的盐水较易渗入桥面铺装之中，造成桥面铺装产生过早破坏
e、施工质量问题是桥面早期破损的内在因素。

三、防治桥面铺装过早破坏的几点建议
避免桥面铺装破损必须从水泥混凝土铺装、桥面防水粘结层、沥青混凝土铺装三方面入手，哪个环节出问题都将导致桥面破损。

（1）根据调查结果，目前已建成的高速公路桥面铺装有将陆续破坏的迹象。

建议在维修或新建高速公路中，应对桥面铺装在结构上进行特殊设计；
（2）玄武岩的风化面颗粒含量过多，易使桥面和路面发生过早破坏。

所以，应严格控制玄武岩的风化面颗粒含量，建议玄武岩的风化面颗粒含量应控制在5%以下；
（3）为防止桥面铺装内有蓄水现象的发生，建议加强桥面的防水和排水设计；养护管理过程中，应注意冬季桥面的排水。

（4）水泥混凝土桥面铺装建议采用抗渗、抗冻、高性能混凝土；
（5）建议加强沥青混凝土配合比的水稳定性（浸水残留稳定度、冻融劈裂）、低温稳定性检验试验。