環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝裂縫病害成因與修復(fù)對策

衛(wèi)高明

【摘要】針對環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝出現(xiàn)裂縫病害的問題，從裂縫產(chǎn)成機理進行分析，并根據(jù)裂縫出現(xiàn)的位置分為三類裂縫，并根據(jù)裂縫的類型與產(chǎn)生機理，分為貫穿裂縫和未貫穿裂縫，提出恰當?shù)男迯?fù)措施。

【關(guān)鍵詞】環(huán)氧瀝青鋪裝；裂縫成因；修復(fù)措施

隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)建成或正在建設(shè)中的鋼箱梁橋逐漸增多，由于其使用條件和受力狀態(tài)十分復(fù)雜，對橋面鋪裝的結(jié)構(gòu)性能和功能性要求都有非常高的要求，大部分普通的瀝青混合料鋪裝層在通車不久后便出現(xiàn)了不同程度的疲勞開裂、車轍等病害，個別橋面鋪裝甚至已經(jīng)經(jīng)過多次大修。我國經(jīng)過對橋面鋪裝的不斷探索發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧瀝青混合料是鋼橋面鋪裝應(yīng)用最為成功的一種鋪裝材料。但是采用環(huán)氧瀝青混合料鋪裝在使用多年之后，裂縫逐漸成為鋼橋面所表現(xiàn)出的最主要的一種病害[1]。這些裂縫的出現(xiàn)，對鋼橋面鋪裝的影響是無法忽視的，高溫作用、雨水下滲與行車荷載高壓作用將會造成裂縫的急劇發(fā)展。故本文將從環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝裂縫產(chǎn)生機理，提出裂縫修補的措施與方法，為控制裂縫發(fā)展并有效消除裂縫不利影響提供養(yǎng)護建議。

1裂縫病害形成機理

環(huán)氧瀝青鋪裝層直接鋪設(shè)在正交異性鋼橋面板上面，直接受行車荷載、溫度與濕度變化、風載引起的橋面震動等因素綜合作用，其受力和變形較一般橋面更為復(fù)雜。根據(jù)對國內(nèi)大跨徑鋼橋面鋪裝層的裂縫病害調(diào)查分析，可以把鋼橋面鋪裝層中的裂縫病害以出現(xiàn)的位置可以分為三類：1）出現(xiàn)在正交異性板縱向加勁肋、橫隔板或縱隔板頂部的裂縫，以下簡稱為肋板處裂縫；2）縱向加勁肋板之間或者肋板的腹板之間，以下簡稱為板間裂縫；3）可能出現(xiàn)在鋼橋面的任何位置，雜亂無章，以下簡稱為隨機分布裂縫。

1.1第一類裂縫：肋板處裂縫

這類裂縫出現(xiàn)在正交異性板縱向加勁肋、橫隔板或縱隔板頂部的裂縫。這些裂縫通常分布在輪跡帶附近。根據(jù)其外觀可以看出，此類裂縫通常為單條縱向裂縫，但會隨著車輛荷載作用次數(shù)的增加，發(fā)展為兩條平行分布的直線或者呈H形分布。根據(jù)陳團結(jié)[2]利用有限元模型計算分析得出，當環(huán)氧瀝青鋪裝層與鋼橋面鋪裝層連接良好時，環(huán)氧瀝青鋪裝層所承受的最大拉應(yīng)力和拉應(yīng)力的極大值一般都出現(xiàn)在論及附近的縱向加勁肋腹板頂部。因此，在車輛荷載的反復(fù)作用下，縱向加勁肋腹板頂部必然會早于其他部位產(chǎn)生疲勞開裂。

1.2第二類裂縫：板間裂縫

這類裂縫出現(xiàn)在縱向加勁肋板之間或者肋板的腹板之間，外觀表現(xiàn)為一條縱向裂縫。這類裂縫在鋪裝層與鋼板之間連接良好時很難產(chǎn)生，但當層間連接不良時，鋪裝層底部易在車輛荷載的作用下出現(xiàn)橫向拉應(yīng)變，U形閉口肋內(nèi)的鋪裝層的最大橫向拉應(yīng)力出現(xiàn)在層底，此時第二類裂縫產(chǎn)生先于第一類裂縫。即這類裂縫產(chǎn)生的主要原因是鋪裝層與鋼橋面間的粘結(jié)層強度與抗剪強度不足，導(dǎo)致層間連接不良而引起。

1.3第三類裂縫：隨機分布裂縫

此種裂縫產(chǎn)生原因較為復(fù)雜，根據(jù)其外觀可以分為兩種，一種為放射性裂縫，裂縫周圍一般有銹跡與泥土；另一種是微小裂紋，為整條輪跡處或者零星散布。根據(jù)大量工程實例表明，此類裂縫并非結(jié)構(gòu)性受力裂紋。

對于放射性裂縫的產(chǎn)生原因有兩方面：1）施工不規(guī)范，施工時遇到水或其他雜物而并沒有及時發(fā)現(xiàn)與處理，在通車后經(jīng)過重載行車荷載的循環(huán)反復(fù)作用而形成；2）施工時某些部位的壓實度不足，或者出現(xiàn)混合料拌合不良，在行車荷載作用下出現(xiàn)應(yīng)力集中，致使鋪裝層層底拉應(yīng)力過大，形成反射裂縫。

對于小裂縫的產(chǎn)生一般為鋪裝層表面的開裂，重載、超載車輛或者履帶車輛的作用是輪跡處裂縫；車禍的產(chǎn)生或其他物件的撞擊會引起路面的零星裂縫損傷，這類裂縫由于不受車輛荷載作用，所以一般不會隨著時間增長而加劇開裂。

2.鋪裝層裂縫修復(fù)技術(shù)

為了避免裂縫病害的加劇，避免裂縫貫穿引起鋼橋面板的銹蝕，必須對裂縫進行及時修補，并且能夠針對不同裂縫采取相應(yīng)的修補方法。但是由于環(huán)氧瀝青混凝土是一種高性能的鋼橋面鋪裝材料，一般的路面修復(fù)技術(shù)與材料無法適應(yīng)其苛刻的使用條件與環(huán)境。

針對環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝的裂縫問題，填縫料必須滿足一下原則：①粘度較低，適于對出現(xiàn)的裂縫進行修補；②固化后的強度值與原有環(huán)氧瀝青混合料的強度值相當，能夠滿足橋面鋪裝的受力狀況，能夠抵抗車輛荷載的重復(fù)作用；③由于是橋面鋪裝維修，為減少對通行的影響，盡可能的縮短其固化時間。同時，環(huán)氧瀝青鋪裝層的特殊性，在修復(fù)中必須注意以下幾個問題：裂縫是否已經(jīng)出現(xiàn)唧泥現(xiàn)象；裂縫內(nèi)部是否有水分滲入；裂縫內(nèi)是否落入油污等影響粘結(jié)強度的雜質(zhì)。根據(jù)以上的原則和注意事項來為根本，來選擇養(yǎng)護方法與措施。

2.1未貫穿裂縫的修補

針對第一類裂縫和第三類裂縫中微小裂縫，由于其裂縫是由鋪裝層表面發(fā)展的，一般并未貫穿整個鋪裝層，所以可以直接對其進行填縫修補。修補步驟如下：①綜合考慮填縫料選用原則，擇優(yōu)選用YBL型填縫材料[3]作為環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝層的裂縫修復(fù)材料；②據(jù)不同的裂縫寬度，選用表1中的填縫劑加以修復(fù)；③選擇相應(yīng)的填縫材料，直接涂抹在裂縫表面。對于清除鋪裝層裂縫內(nèi)部的水分，可以選擇在連續(xù)烈日暴曬后進行填縫，但是不能在高溫時進行填縫，以避免溫度較高引起裂縫寬度變小影響填縫效果。對于油污的處理可以用肥皂水進行沖洗，在烈日暴曬干燥后再進行填縫處理。對于已經(jīng)唧泥的裂縫按照下面方法進行。

2.2貫穿裂縫的修復(fù)措施

第二類裂縫和第三類裂縫中貫穿裂縫，這類裂縫從鋪裝層底部向上發(fā)展為貫穿裂縫，極易引起水分的滲入或者雜質(zhì)的落入，由于已經(jīng)入侵至鋪裝層底部，難以經(jīng)過暴曬進行干燥處理，而且對水分的入侵和行車荷載形成的動水壓力，是否已經(jīng)引起連接層的損壞這都不清楚，如果已經(jīng)損壞，僅僅進行表面的修補，很容易引起二次破壞。所以必須對這類裂縫進行特殊處理。

應(yīng)該用小型切割機先將裂縫進行切割，有效加寬裂縫表面寬度，宜將裂縫附近存在的油污、動水沖刷造成的松動部分或者灰質(zhì)徹底切除，并且對切割完成后的裂縫進行處理，可以采用鼓風機將裂縫內(nèi)部的灰質(zhì)與松動顆粒吹出，再用鬃毛刷將裂縫內(nèi)的雜質(zhì)清刷干凈，以便于填縫材料與裂縫的接觸面連接良好。

當裂縫清除后，如果裂縫寬度較小時，可以將YBL粘結(jié)劑與細集料按一定拌合比例進行拌合，然后將其灌入坑內(nèi)，與臨近鋪裝層表面齊平，待YBL粘結(jié)材料完全固化后即可開放交通；如果裂縫寬度較大時，宜用環(huán)氧樹脂粘層油涂刷，并用原有環(huán)氧瀝青混合料配比的混合料進行填補，配合小型手扶式壓路機進行分層壓實處理，待強度形成后開放交通。

3.結(jié)語

在分析環(huán)氧瀝青鋪裝層裂縫成因機理的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的修復(fù)措施。對于第一類裂縫和第三類裂縫中的微小裂縫，對裂縫進行處理，采用YBL粘結(jié)劑直接涂抹修復(fù)。對于第二類裂縫和第三類裂縫中的放射裂縫，采用小型切割機進行切割，根據(jù)底層鋪裝層損壞寬度，寬度較小時用YBL粘結(jié)劑與細集料拌合所成的混合料進行填平壓實；寬度較大時用環(huán)氧混合料進行填筑壓實?？傊?，為減少環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝層的裂縫產(chǎn)生，除了對裂縫的及時養(yǎng)護，還應(yīng)對橋面進行交通管制，防止超載車輛、帶鋼輪的特種車輛對鋪裝層產(chǎn)生直接損傷。

參考文獻

[1] 王康.柔韌性環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝技術(shù)研究. [D].西安.長安大學.2012.06

[2] 陳團結(jié).大跨徑鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝裂縫行為研究.[D].南京.東南學.2006.10

[3] 宗海.環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝病害修復(fù)技術(shù)研究.[D].南京.東南大學.2005.01