沥青混凝土在桥面养护的应用

张子华

（广东省佛山市南海区公路管理站，广东佛山528000）

0　引言

随着我国桥梁建设的持久发展，前期修建的桥梁结构很多进入修养期。桥面铺装作为直接接受车辆荷载和环境影响的部位，不仅需要承受重载的影响，而且容易受到水分侵蚀、温度和光照的老化，作为交通路网的纽带，桥梁的维修养护更会造成路网的堵塞。桥面铺装结构需要提供良好的适用性和耐久性，对于养护更是如此，桥面铺装结构在养护之后更需要提供良好的防水、耐久、平整性能，还要保证优良的路用性能及抗侵蚀能力。目前桥梁的维修养护大多集中于结构系统的养护维修，对于面层的养护工作不尽详细，一方面在新建之初，对于桥梁系的设计考虑的较充分，包括结构受力以及防水等，另一方面面层结构的变化易观察发现，能够做到及时的保养处理。但是对于大面积的桥面层破坏状况，就需要采取合理的面层养护措施进行养护，目前在桥面养护应用中最为广泛且有效的就是沥青混合料的使用。

桥梁作为交通网中重要的支点和关键点，较长的养护时间对交通会产生较大的影响。通过调查研究，前期使用过的桥面结构在使用五年之内基本都要经过一次大修养护，有些重交通荷载路段平均每三年就要经过一次小修养护。调查发现桥面系的主要病害表现为：推移、裂缝（龟裂、横向、纵向和其他不规则裂缝）、沉陷、麻面、松散等，破坏范围广且分散，桥面铺装的结构功能和使用功能极易遭到严重损坏。桥面的损坏状况见图1。根据目前桥面系的结构形式，分析沥青混合料的结构和使用情况，系统论述沥青混合料在桥面养护中的使用情况[1-10]。

图1　桥面出现的损坏情况

1　沥青混凝土在桥面系结构中的应用及破坏原因分析

1.1　普通桥梁的桥面系结构

如图2所示，现阶段改变了过去的受力不足、粘结不足、防水不足的单层铺装结构，更多的选用结构功能和力学性能更好的两层式铺装结构。结构形式采用水泥混凝土板+防水粘结层+铺装层。防水粘结层一般采用乳化沥青粘层，铺装层选用4～9 cm厚的普通混凝土或者SM A。

两层结构在力学性能方面比单层结构要好得多，但是由于外界影响因素的复杂性，这种结构在使用3年以上大多出现了功能性问题。其问题主要体现在：防水粘结层的材料和厚度设置不能满足层间粘结力的需求，导致出现了层间滑移的现象；铺装层结构密实度不够，部分水分侵蚀到内部，而防水粘结层却起不到很好的防水性能，引起桥面板甚至钢筋的腐蚀；表层混合料性能不佳，结构层的传力性能下降，引起表层沥青混凝土产生推移病害；另外由于道路线形设计在桥面铺装和非桥面路段不同而引起的其它破坏等。

图2　早期铺装典型结构

某高架桥的桥面系结构见图3，建成通车多年来由于交通量大，超载现象严重，加上当地气温较低，沥青结构层长期处于超负荷的受剪应力当中，在短时间内就出现了裂缝、表层颗粒脱落的情况，部分部位甚至出现露筋现象。

图3　某高架桥的桥面系结构图

通过对铺装结构层分析，可以看出在铺装层和调平层之间并没有设置防水粘结层，调平层和水泥混凝土板之间也没有做任何的处理，导致各层之间粘结力较差，极易受到水分下渗造成水损害；另外由于车载作用下调平层和桥面板分离引发破坏，加上当地的自然气候条件恶劣，加剧了桥面的损坏。

1.2　钢桥面铺装典型结构形式

我国钢桥面铺装在引进、消化吸收国外桥面铺装技术的基础上，逐渐形成了自己的技术模式。其中典型的结构形式及代表性桥梁见表1。

我国钢桥面的典型铺装方案见图4，各种方案的不同主要为防水层和下封层的不同。与普通桥面不同之处在于铺装面层和防水粘结层分化更为具体，利于发挥各层的优势，但是相对设计及施工要复杂的多。

钢桥面的病害类型主要集中在脱层和推移病害，表层混合料松散，坑槽及桥面板积水，纵向裂缝和小型环状裂缝等。研究表明，钢桥面的裂缝类型与其铺装结构有一定的关系，均是疲劳开裂的结果。

表1　钢桥面铺装的主要类型和代表性桥梁

图4　钢桥面的典型铺装方案图

2　桥面系养护常用的沥青混合料形式

根据调查发现，目前在桥面铺装结构中应用最为广泛的是密级配沥青混合料混凝土，其良好的耐水和耐久性可以使桥面结构具有更长的使用寿命。在大跨径桥梁或高等级道路桥梁中沥青玛蹄脂碎石混合料应用广泛，其路面结构具有良好的低温性能和水稳性能，能较好的弥补桥面铺装结构在低温环境和潮湿环境中易损害的弱点。

同样在解决桥面铺装难题上，浇筑式沥青混凝土也是重要材料的之一，而且已经在很多桥面铺装结构中获得使用，并且验证了其很好的功能性。浇注式沥青混凝土是一种悬浮式结构的沥青混凝土，矿粉含量高达20%～30%、沥青含量高达7%～10%，高含量的沥青和矿粉更有利于形成胶浆，发挥黏结性能。其内部结构见图5。

图5　浇筑式沥青混凝土内部结构图

作为桥面养护中最重要的沥青混凝土种类之一，其特点主要体现在：无空隙，在压实条件不足时也会达到目标密实度，不会出现混合料压实度不足问题；不透水，也不吸水，可以有效的防止表层水下渗，防止水损害；是一种粘弹性材料，能发挥很好的行车舒适性；变形能力较好，能有效防止车辙和裂缝的损害。

在桥面系中作为防水层的沥青混合料主要为：橡胶沥青砂胶、沥青玛蹄脂、改性沥青碎石封层、稀浆封层。

表层处治方式近几年来在高等级路面获得流行应用，主要是将沥青混凝土作为表面功能层进行封层和罩面。微表处和薄层罩面在桥面铺中应用主要是在预养护阶段，针对桥面功能性降低的现象，采用高粘性沥青混合料铺设2～3 cm的功能层。

3　沥青混凝土在普通桥面养护的研究

原有水泥混凝土或者沥青混凝土路面发生损坏之后，对于裂缝坑槽现象，首先喷洒粘层沥青进行层间结合,然后铺筑沥青混合料,控制标高后碾压成型即可。针对水泥基层达到伸缩缝破坏，可以选用混凝土+乳化沥青的方式，修补裂缝防止水分下渗。对于中修及大修状况，就需要合理选用沥青混合料的类型和厚度，微表处以及就地再生等都是现在常用的养护技术。

以某高架桥为例，进行路面的大修养护中，将原铺装结构清除后，对桥面板进行打砂处理后，选用两种方式来处理，详细见表2。

表2　某高架桥大修方案设计

在大中修养护中，沥青混合料主要用在面层作为磨耗层及功能层，用在下面层做承重层，以及用作防水层。实践证明，在大中修中合理的利用沥青混合料能较大提高路面的质量和使用寿命。

4　沥青混凝土在钢桥面养护的研究

钢桥面的养护主要是针对原有铺装层展开的。对于浇注式沥青混凝土，桥面的整体效果较好，针对出现的裂缝、车辙以及层间滑移等问题，可以改进上面层的沥青混凝土类型，使用改性高弹性改性沥青SM A来解决表层的疲劳开裂情况。改变结构形式，在下层铺装浇注式沥青混合料、聚合物改性沥青GA等来解决车辙问题。

环氧沥青混凝土桥面铺装具有抗疲劳、耐高温、耐久、抗车辙等优良性能，但是在表面容易出现裂缝、坑槽以及鼓包类型的病害，通常利用灌封材料即可修补，严重的情形，需要对铺装层进行开挖，然后选择合适的沥青混凝土材料修补，对于大面积的坑槽，也可以选用薄层罩面养护技术，例如选择GT微表处或者浇注式沥青混凝土薄层技术进行养护处理。

改性沥青SM A桥面铺装具有良好的路用性能和驾驶舒适性，而且具有很好的水密性。对于双层的SM A可以选择在两层之间增设一层超薄的细粒式浇注式沥青混凝土，或者参照浇注式沥青混凝土铺装的处治方法。

5　结语

桥面铺装的及时和高质量的养护具有很高的经济效益，利用合理科学的养护方法和养护材料可以减少养护次数，降低造价。通过论述我国现阶段普通桥面系和钢桥面系的结构类型及所用的沥青混合料类型，分析产生病害的种类，分析其原因，给出沥青混合料在不同桥面类型养护中的应用。