環(huán)氧瀝青鋪裝層病害成因及小修保養(yǎng)策略研究*

郭威，晏冬陽，朱耀庭，俞喜蘭

（1.江西省交通科學(xué)研究院，江西南昌 330200；2.江西九江長江公路大橋有限公司，江西九江 332000）

環(huán)氧瀝青鋪裝層病害成因及小修保養(yǎng)策略研究*

郭威1，晏冬陽2，朱耀庭1，俞喜蘭1

（1.江西省交通科學(xué)研究院，江西南昌 330200；2.江西九江長江公路大橋有限公司，江西九江 332000）

根據(jù)江西某大橋鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝層病害檢查結(jié)果，分析了環(huán)氧瀝青鋪裝層的主要病害類型及分布特征、各類病害的成因機理及處治策略，制定了小修保養(yǎng)的具體施工工藝，為同類型環(huán)氧瀝青橋面鋪裝層的日常養(yǎng)護管理決策提供指導(dǎo)。

橋梁；環(huán)氧瀝青；橋面鋪裝層；小修保養(yǎng)

近年來，中國道路橋梁的車流量和重載車數(shù)量增長明顯，橋面鋪裝層的損毀日趨嚴(yán)重，橋面鋪裝材料性能成為影響橋梁鋪裝工程質(zhì)量的關(guān)鍵。環(huán)氧瀝青材料較傳統(tǒng)瀝青材料在性能方面顯著提升，可增加橋面鋪裝層的使用壽命。但在長期使用過程中，由于車輛荷載的反復(fù)作用及氣候和環(huán)境影響，環(huán)氧瀝青鋪裝層會出現(xiàn)一系列損毀病害，影響行車安全和舒適性。該文結(jié)合江西某大橋橋面鋪裝，對環(huán)氧瀝青鋪裝層的主要病害及處治維修對策進行研究。

1 病害統(tǒng)計分析

人工巡查該橋環(huán)氧瀝青鋪裝層共得到457處損壞，主要包括橫向裂縫、縱向裂縫、環(huán)狀裂縫、防滑層脫落、脫層、翻漿、坑槽、小凹坑、表面劃痕、修補和補后破損等類型，其中損壞嚴(yán)重處多種病害形式共存。具體情況如下：橋面小凹坑數(shù)量眾多，共計183處；彩色抗滑層多處脫落，共計67處約223 m2；存在一定數(shù)量的裂縫，其中橫向裂縫14處、縱向裂縫20處、環(huán)狀裂縫28處、網(wǎng)裂3處；大小坑槽（包括啃邊）共計28處，其中較嚴(yán)重的大坑槽4處；翻漿16處，脫層19處，多集中于右幅行車道下坡路段左輪跡帶位置，其中較嚴(yán)重翻漿約5處；已修補（坑槽修補、灌縫處治、表面缺陷補平）61處，補后破損（裂縫、翻漿）5處（見圖1）。

2 病害成因及處治策略

依據(jù)人工巡查結(jié)果，該橋環(huán)氧瀝青橋面鋪裝層病害大體分為裂縫、坑槽、翻漿脫層及表面缺陷四類。分析各類病害的成因機理，研究其處理策略，對遏制病害發(fā)展速度、延長橋面使用壽命、消除行車安全隱患具有重大意義。

圖1 鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝層病害分布

2.1 裂縫類

環(huán)氧瀝青砼柔韌性偏弱，具有一定剛度，其模量較高會產(chǎn)生較大的溫拉應(yīng)力，在多次車輛荷載重復(fù)及溫度作用下，鋪裝層會產(chǎn)生疲勞開裂和低溫開裂。過多的超載車輛會使鋪裝層表面拉應(yīng)變過大，輪跡帶加筋肋及橫隔板處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，隨著通車時間的增長，逐漸出現(xiàn)各類裂縫。縱向縫、橫向縫、環(huán)狀縫及微裂紋是各類病害產(chǎn)生的初期形式（見圖2、圖3），其中縱向裂包括疲勞裂縫及破壞裂縫，微裂縫為非結(jié)構(gòu)性受力縫，一般跟施工質(zhì)量控制有關(guān)。

對裂縫主要進行灌縫處治，封閉裂縫，阻止水分滲入內(nèi)部破壞鋪裝結(jié)構(gòu)。常用材料為環(huán)氧瀝青或環(huán)氧樹脂類。網(wǎng)裂需挖補修復(fù)。

2.2 坑槽類

鋪裝層表面開裂，在水和行車荷載共同作用下，

裂縫、鼓包等病害逐漸發(fā)展成坑槽；攤鋪過程中混入“死料”，經(jīng)過反復(fù)多次行車荷載作用，“死料”與周圍脫落并逐漸發(fā)展成坑槽（見圖4）。

圖2 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝縱向施工縫開裂

圖3 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝環(huán)狀裂縫

圖4 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝坑槽病害

對于坑槽的處治，一般依據(jù)坑槽尺寸確定損壞面積，挖除損壞部分，填入與鋪裝層性能接近的混合料并壓實、整平。

2.3 表面缺陷類

表面缺陷類病害包括小凹坑（見圖5）、表面刮痕和啃邊等表現(xiàn)形式，其成因有多方面。環(huán)氧瀝青及混合料的配比不合理，局部攤鋪薄弱，易導(dǎo)致剝落啃邊；施工中對環(huán)氧瀝青鋪裝層橋面保護力度不夠，鋪裝層表面遺留雜物，在車輛碾壓下易在鋪裝層表面留下小凹坑；正常運營期間行駛車輛上拋物或車禍等對鋪裝層表面等偶然沖擊導(dǎo)致表面產(chǎn)生沖擊損傷及刮痕。

對于表面缺陷嚴(yán)重的位置，挖除后填入環(huán)氧瀝青混合料并壓實、整平；缺陷面積較小時，清理凹坑后用環(huán)氧瀝青作為膠料拌和細料填補整平。

圖5 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝小凹坑

2.4 翻漿脫層類

若環(huán)氧鋪裝層裂縫未得到及時處治（灌縫），下雨時雨水沿著裂縫滲入鋪裝層內(nèi)部，在行車荷載反復(fù)作用下，滲入的水分產(chǎn)生極大的動水壓力并不斷沖刷裂縫周圍的環(huán)氧鋪裝層，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強度和層間粘結(jié)力降低，隨著行車荷載的不斷累積作用，環(huán)氧瀝青鋪裝層會產(chǎn)生不同程度的翻漿和大小不一的層間脫離損壞（見圖6）。

圖6 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝翻漿／脫層

翻漿脫層類病害的處治策略依具體情況而定，若翻漿程度較低，可先進行灌縫封閉裂縫，遏制其進一步發(fā)展劣化；若翻漿情況嚴(yán)重，附近伴隨層間脫離（錘擊聲音沉悶），可清理周圍已脫層的環(huán)氧瀝青鋪裝層，重新鋪筑同類型環(huán)氧瀝青混合料。

3 小修保養(yǎng)施工工藝

環(huán)氧瀝青橋面鋪裝層的主要病害處治措施為灌縫處治、坑槽修補和表面缺陷補平。

3.1 灌縫處治

環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝裂縫處治技術(shù)主要包括直接灌縫和V形擴槽灌縫兩種（見圖7）。直接灌縫主要是使用熱空氣噴槍或壓縮空氣清理裂縫中的碎屑，然后灌入裂縫修補材料進行處治；擴槽灌縫是采用開槽機具在鋪裝開裂位置切槽，將裂縫周圍松散砼切除，并清理裂縫中的殘余碎屑，然后灌入裂縫修補材料進行處治。該技術(shù)適用于深度處于鋪裝層內(nèi)、沒有發(fā)展到鋼板的裂縫，包括縱向裂縫、橫向裂縫、環(huán)形裂縫等，裂縫上很少有或沒有支縫，破裂面上鋪裝松散程度較輕或沒有松散現(xiàn)象。

圖7 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝裂縫處治方案

用于環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝灌縫處治的材料應(yīng)具有較高的粘結(jié)性能、變形性能及良好的施工和易性等，宜采用樹脂類修補材料，應(yīng)滿足高滲透性、耐久和快速固化的要求。灌縫工序（見圖8）：1）直接清縫和切槽清縫。對無需切槽的裂縫，先用鐵鉤鉤出縫內(nèi)的松動顆粒，再用鼓風(fēng)機將縫內(nèi)粉塵、雜質(zhì)吹掃干凈，縫內(nèi)潮濕時延長吹掃時間，直至縫內(nèi)干燥為止。若裂縫周圍砼松散程度較嚴(yán)重，則用切槽機將裂縫切成V形槽，將松散砼切除，切槽深度不超過4 cm，切槽寬度視裂縫寬度而定。2）采用細毛刷進行刷縫或注射器灌縫，建議采用注射器灌縫，其灌縫效果及外觀優(yōu)于毛刷刷縫。注射器針頭直徑不宜過大，應(yīng)接近裂縫寬度。由于裂縫處治材料滲透性較高，灌縫后一定時間內(nèi)灌縫材料一部分會滲透至裂縫底部，一部分會流失，為保證裂縫被完整飽滿地封閉，確保灌縫效果，同時考慮到工作效率，建議灌縫期間來回3遍巡查灌縫。3）清掃橋面及開放交通。灌縫完畢，將橋面廢料清掃干凈并運離現(xiàn)場。待裂縫處治材料達到固化時間要求后開放交通，一般當(dāng)日養(yǎng)護，當(dāng)日開發(fā)交通。

圖8 灌縫施工主要過程（重復(fù)涂刷）

3.2 坑槽修補

封閉需處理位置所在的車道交通，做好安全防護措施。坑槽修補工序（見圖9～11）：

（1）標(biāo)記。根據(jù)病害走向和范圍，用粉筆或石筆標(biāo)記需處理的范圍，按照“圓形方補”原則標(biāo)注。

（2）切割。根據(jù)所標(biāo)注的范圍，用切割機沿線切割。對于面積較小的坑槽，可優(yōu)先使用手持式切割機。如果面積大，可使用規(guī)格較大的切割機。應(yīng)嚴(yán)格控制切割深度，先切除鋪裝上面層，若病害已發(fā)展至下面層，再繼續(xù)切除下面層。根據(jù)經(jīng)驗，可將切割范圍內(nèi)的環(huán)氧瀝青混合料切割成10 cm×10 cm左右的小塊以利于清理。

圖9 切割開槽—打毛界面—刻槽

圖10 清理界面—拌料—填入冷補料

圖11 壓實—抹平—灌縫

（3）鑿除。將切割好的環(huán)氧瀝青表層用簪子和榔頭或小電錘鑿除，不得鑿到鋼板。

（4）清理。清除鑿除的廢料。用電動鋼絲輪將上下面層間的粘結(jié)層刮花，沿與路面垂直的方向在坑槽表面刻淺槽，將槽內(nèi)的表層料清理干凈，特別是邊角處，并用鼓風(fēng)機將槽中浮塵和碎渣清理干凈，對四周切割面用鋼刷刷干凈后用酒精擦拭。

（5）涂刷粘結(jié)料。嚴(yán)格按照設(shè)計比例進行環(huán)氧材料A、B組分的稱量拌和，經(jīng)電動攪拌器拌和1 min后，用于粘結(jié)層刷涂。涂布應(yīng)均勻、連續(xù)，用量準(zhǔn)確，所有接觸面都應(yīng)涂刷。

（6）拌制混合料。依據(jù)每盤拌制質(zhì)量，按照設(shè)

計配比計算膠料與集料的質(zhì)量，進行環(huán)氧樹脂和石料的稱量配料。將環(huán)氧組分B倒入環(huán)氧組分A中，經(jīng)電動攪拌器拌和1 min后，人工盡快翻拌，攪拌3～4 min。混合料應(yīng)拌和均勻，以無花白料為準(zhǔn)。

（7）運輸。將拌制好的環(huán)氧瀝青混合料運至已刷好粘結(jié)料的坑槽內(nèi)。為防止混合料離析，鐵鍬應(yīng)倒扣，不能拋灑。

（8）回填。首先用竹耙找平，用振動小型夯板夯實，待表面出現(xiàn)稀漿時停止夯實，對局部再用木抹子拍實。一般在粘結(jié)料刷涂10 min內(nèi)完成環(huán)氧樹脂混合料鋪裝施工。最后用木抹子對混合料表面進行處理，并處理好環(huán)氧樹脂混合料與切面的接縫處。鋪裝后的外觀應(yīng)平整、密實。

（9）施工結(jié)束后清理施工器具及灑落的混合料。嚴(yán)禁踩踏以防污染，封閉交通3～4 h，待混合料基本固化后開放交通。

3.3 表面缺陷補平

對于小凹坑、表面劃痕、小坑槽及彩色抗滑層啃邊等病害，其開挖修補面積過小，一般采用環(huán)氧膠料調(diào)配細料形成環(huán)氧砂漿進行補平，然后壓實、整平。

［1］ 黃衛(wèi)，張曉春，胡光偉.大跨徑鋼橋面鋪裝理論與設(shè)計的研究進展［J］.東南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2002，32（3）.

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U445.7

A

1671-2668（2016）06-0225-04

2016-08-20

國家自然科學(xué)基金資助項目（51508246）；交通運輸部建設(shè)科技項目（2013 318 780 290）；江西省交通運輸廳科技項目（2016H0012）