環氧瀝青鋼橋面鋪裝裂縫病害成因與修復對策

衛高明

【摘要】針對環氧瀝青鋼橋面鋪裝出現裂縫病害的問題，從裂縫產成機理進行分析，并根據裂縫出現的位置分為三類裂縫，并根據裂縫的類型與產生機理，分為貫穿裂縫和未貫穿裂縫，提出恰當的修復措施。

【關鍵詞】環氧瀝青鋪裝；裂縫成因；修復措施

隨著我國交通事業的發展，已經建成或正在建設中的鋼箱梁橋逐漸增多，由于其使用條件和受力狀態十分復雜，對橋面鋪裝的結構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經過多次大修。我國經過對橋面鋪裝的不斷探索發現，環氧瀝青混合料是鋼橋面鋪裝應用最為成功的一種鋪裝材料。但是采用環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出的最主要的一種病害[1]。這些裂縫的出現，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展。故本文將從環氧瀝青鋼橋面鋪裝裂縫產生機理，提出裂縫修補的措施與方法，為控制裂縫發展并有效消除裂縫不利影響提供養護建議。

1裂縫病害形成機理

環氧瀝青鋪裝層直接鋪設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雜。根據對國內大跨徑鋼橋面鋪裝層的裂縫病害調查分析，可以把鋼橋面鋪裝層中的裂縫病害以出現的位置可以分為三類：1）出現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的增加，發展為兩條平行分布的直線或者呈H形分布。根據陳團結[2]利用有限元模型計算分析得出，當環氧瀝青鋪裝層與鋼橋面鋪裝層連接良好時，環氧瀝青鋪裝層所承受的最大拉應力和拉應力的極大值一般都出現在論及附近的縱向加勁肋腹板頂部。因此，在車輛荷載的反復作用下，縱向加勁肋腹板頂部必然會早于其他部位產生疲勞開裂。

1.2第二類裂縫：板間裂縫

這類裂縫出現在縱向加勁肋板之間或者肋板的腹板之間，外觀表現為一條縱向裂縫。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橫向拉應變，U形閉口肋內的鋪裝層的最大橫向拉應力出現在層底，此時第二類裂縫產生先于第一類裂縫。即這類裂縫產生的主要原因是鋪裝層與鋼橋面間的粘結層強度與抗剪強度不足，導致層間連接不良而引起。

1.3第三類裂縫：隨機分布裂縫

此種裂縫產生原因較為復雜，根據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。根據大量工程實例表明，此類裂縫并非結構性受力裂紋。

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

對于小裂縫的產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.鋪裝層裂縫修復技術

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的修補方法。但是由于環氧瀝青混凝土是一種高性能的鋼橋面鋪裝材料，一般的路面修復技術與材料無法適應其苛刻的使用條件與環境。

針對環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，適于對出現的裂縫進行修補；②固化后的強度值與原有環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，環氧瀝青鋪裝層的特殊性，在修復中必須注意以下幾個問題：裂縫是否已經出現唧泥現象；裂縫內部是否有水分滲入；裂縫內是否落入油污等影響粘結強度的雜質。根據以上的原則和注意事項來為根本，來選擇養護方法與措施。

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，擇優選用YBL型填縫材料[3]作為環氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝層的裂縫修復材料；②據不同的裂縫寬度，選用表1中的填縫劑加以修復；③選擇相應的填縫材料，直接涂抹在裂縫表面。對于清除鋪裝層裂縫內部的水分，可以選擇在連續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。對于已經唧泥的裂縫按照下面方法進行。

2.2貫穿裂縫的修復措施

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展為貫穿裂縫，極易引起水分的滲入或者雜質的落入，由于已經入侵至鋪裝層底部，難以經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，是否已經引起連接層的損壞這都不清楚，如果已經損壞，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部的灰質與松動顆粒吹出，再用鬃毛刷將裂縫內的雜質清刷干凈，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粘結劑與細集料按一定拌合比例進行拌合，然后將其灌入坑內，與臨近鋪裝層表面齊平，待YBL粘結材料完全固化后即可開放交通；如果裂縫寬度較大時，宜用環氧樹脂粘層油涂刷，并用原有環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.結語

在分析環氧瀝青鋪裝層裂縫成因機理的基礎上，提出了相應的修復措施。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粘結劑直接涂抹修復。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，根據底層鋪裝層損壞寬度，寬度較小時用YBL粘結劑與細集料拌合所成的混合料進行填平壓實；寬度較大時用環氧混合料進行填筑壓實。總之，為減少環氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝層的裂縫產生，除了對裂縫的及時養護，還應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生直接損傷。

參考文獻

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

[2] 陳團結.大跨徑鋼橋面環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.環氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝病害修復技術研究.[D].南京.東南大學.2005.01