鋼橋面環氧樹脂改性瀝青鋪裝病害研究綜述

王釹承

（重慶交通大學 土木工程學院， 重慶 400041）

0 引言

隨著我國橋梁建設的不斷發展以及鋼結構方案在大橋和特大橋中采用率越來越高，鋼橋面的鋪裝性能研究和養護研究顯得更加重要[1]。但是不管是那方面的研究都可以歸結到對病害機理的研究和預防方法上。針對其病害種類的綜述對此類研究會有一定的幫助。

1 環氧樹脂改性瀝青在鋼橋面鋪裝中的應用

1.1 鋼橋面鋪裝的特點

鋼橋主要可分為兩種橋式：一種是用混凝土做橋面的鋼桁架橋，一種是正交異性鋼橋面板做橋面的鋼箱梁橋。不同的橋面板材料對橋面鋪裝的要求差別很大。

混凝土橋面和瀝青材料的粘結性較好，在采用這種橋面板方案的時候，橋面的鋪裝問題較容易解決。在過去的應用中，這種橋面板鋪裝的破壞主要集中在收縮縫施工質量的差異導致輪胎跳車，對此處的鋪裝造成較大的損害。如啃邊、推擠、段差等病害。

鋼橋面中鋼桁架橋和鋼箱梁橋的鋪裝所考慮的因素也有明顯差異。最大的差別就在于，箱梁相對于桁架是一種閉合的構件，相對較為封閉[2]。尤其在大跨徑橋梁和柔性較高的懸索橋中，這種應力突變的現象更為明顯。

1.2 環氧樹脂改性瀝青橋面鋪裝的特點

環氧樹脂改性瀝青在實踐中被證明有鋪裝強度高，整體性，高溫性能好，抗疲勞性能好等優點[3]。由實驗中得出的數據來看，環氧樹脂改性瀝青的變形性能和抗疲勞性能要比其他改性瀝青好。在鋼橋支座墩頂出的橋面長期處于受拉應變的情況下，環氧瀝青有很好的適用性。

2 常見病害種類及特點

2.1 環氧類鋼橋面鋪裝的常見病害分類

鋼橋面上的環氧樹脂瀝青鋪裝表現的病害主要由以下幾個方面；縱向裂縫、修補區和橫向裂縫。

鋼橋面采用環氧瀝青鋪裝，鋼面板剛度大，瀝青層強度高，在車載作用下，很少出現車轍，一般出現的病害都是縱向裂縫或者橫向開裂。

鋼橋面環氧類鋪裝早期病害主要有：瀝青鋪裝層在鋼面板的橋墩支座處受較大的負彎矩和剪切應力的影響，鋪裝層粘接能力不足，導致鋪裝層出現裂縫。鋪裝層在鋼面板連接處，U形加勁肋處在車輛環境耦合作用下容易出現應力集中，加快疲勞破壞出現的過程。

2.2 典型病害的特點及發生原因

現有的研究已經指出，鋼橋面環氧類瀝青鋪裝出現的主要病害之中，縱向加勁肋方向出現的縱向裂縫主要是在車輛荷載與環境耦合的作用下產生的疲勞破壞，這些與交通量、交通規劃、橋面結構設計有很大的相關性。

研究結果顯示，行車道和重車道破損較超車道要嚴重得多，且病害主要集中在中間行車道，位于“U”型肋頂附近病害要比其它位置嚴重[5]。

在鋼橋面維護修復方面，目前現場主要傾向于兩種修復材料。一種就是環氧類瀝青修復料，一種就是常用的冷補料。這兩種材料都會出現下面幾個方面的問題。

（1）銑刨困難，環氧類瀝青混合料鋪裝本身有較高的強度，在這一特性下，加上銑刨機械在較窄的橋面難以運行，如果鑿除不徹底，很容易在維修后出現的二次開裂。

（2）維修之后的修補區容易出現類似水泥砼面板的板角應力集中的現象。在水平剪切應力的作用下，裂縫擴展到修補區中部，進而發展到整個修補區域。

（3）為了不影響交通，有時候現場施工人員會采用簡單的處理方法，使用公路道路養護常采用的冷補料進行橋面鋪裝的修復[6]。

3 處理方法

鋼橋面鋪裝的裂縫出現的原因都和車輛環境的耦合作用脫不開關系。低溫下的冷縮裂縫與瀝青鋪裝混合料的配合比設計、瀝青用量和施工過程中的質量控制等有關，橋面鋪裝的疲勞裂縫的產生于行車荷載有關，在實際施工中，材料的生產、運輸、鋪裝等過程因為環境影響或者現場管理的不足，往往使得鋪裝層無法擁有接近實驗室中所測得的抗疲勞能力。究其原因主要有以下幾個方面。

（1）設計原因：主要指設計思路上的固化和結構設計的不合理。在橋面鋪裝中，經常會出現，低模量的澆筑混凝土類的結構層出現在模量相對較高的環氧類瀝青結構的上面或者是兩層瀝青結構層的中間，這使得模量較高的結構在鋼面板在行車荷載下產生的彎拉應力的作用下吸收了大部分的彎拉變形，使得鋪裝下部容易出現裂縫，并且反射到表面。

（2）材料因素：國內自產的集料容易出現使用前不加清洗，導致泥土較多，直接使用影響混合料的使用性能，并且容易出現離析，剝離等病害。

（3）氣候因素：低溫下，如果有水分從微小縫隙滲入鋪裝層中，這些水分會出現結冰，使鋪裝層承受內部的拉應力，出現拉脹裂縫。

（4）施工因素：在鋪裝層攤鋪的施工中，攤鋪機械選取不當，機械組合不好，橋面板清洗不合規定，留有較多的施工廢料，接縫處處理不夠好，施工時間把握不好，沒有按照規定規范進行撒布作業等，都會造成鋪裝層過早出現裂縫。

（5）超載：超載屬于常見的造成橋面鋪裝和路面產生破壞的因素之一。國內大多數設計中，都將超載用統計學所得出推薦余裕來增大設計軸載。但是這也是提前消耗了為長期交通量所考慮的設計空間。使得橋面鋪裝達不到設計初衷和理想壽命。

因此預防鋪裝層裂縫的出現要從以下幾個方面入手：

對于鋼橋面鋪裝來說，粘接問題不可避免，然而在環氧樹脂改性瀝青橋面鋪裝的施工中，由于環氧瀝青在布攤時，由于防水黏結層處于未固化狀態，易造成破壞，降低了施工質量，因此可以選擇環氧碎石瀝青黏結層。這種施工方法簡便，固化時間短，并且形成后的鋪裝結構瀝青與鋼面板的粘接性能好，有較強的承受剎車和車輛振沖作用的能力。[7]

主梁橋墩段有較大的彎拉應力和剪應力，尤其對鋪裝層的靠近表面的部分會產生很嚴重的拉應力裂縫。這種瀝青材料在實驗中被證明有比普通環氧樹脂改性瀝青更好的抗疲勞性能和變形能力。

鋼橋面鋪裝的施工要求比一般路面施工更高，材料質量、施工環境、施工進度的把控，對于氣候有較為嚴格的需求。

對于集料的選取和混合料的生產應當嚴格把控。在施工之前應當做好做足施工前的清理、材料入場、機械到位等施工準備工作。避免在施工過程中出現遺漏，影響施工進程，造成鋪裝質量問題。

依據不同的鋪裝材料的特性進行合理的結構設計。

在設計過程中，放大交通量余裕空間，進行長遠的考慮。并多方面考慮交通規劃帶來的交通量的增減變化，設置較大的超載余量。

[1]黃衛，錢振東，程剛，等．大跨徑鋼橋面環氧瀝青混凝土鋪裝研究［J］．科學通報，2002, 47 (24): 1894.

[2]黃衛，胡光偉，張曉春．大跨徑鋼橋面瀝青混合料特性研究［J］.公路交通科技，2002 (2): 53..

[3]李洪濤，黃衛．潤揚大橋鋼橋面鋪裝實橋試驗研究［J］.公路交通科技，2005(4): 76.

[4]關永勝，遲占華，宗海．大跨徑鋼橋面鋪裝早期病害分析及對策［J］.中外公路，2005 (4): 76.

[5]黃衛，錢振東，程剛．環氧瀝青混凝土在大跨徑鋼橋面鋪裝中的應用［J］.2002,32 (5): 783.東南大學學報：自然科學版，

[6]陳先華，黃衛，李洪濤．鋼橋面澆注式瀝青混合料鋪裝的高溫穩定性研究［J］.重慶交通學院學報，2003, 22 (1): 32.

[7]鄧學鈞．中國江陰長江大橋橋面瀝青鋪裝層高溫穩定性［J］.交通運輸工程學報，2002, 2 (2): 1.