沥青混凝土桥面铺装早期病害原因分析防止措施大学论文.doc

摘要 本文对沥青混凝土桥面铺装的早期病害及其原因进行了分析与研究,在提出桥面铺装的病害分析后研究沥青混凝土桥面的本质，再结合病害分析和混凝土桥面的本质，提出桥面铺装的早期病害和对早期病害的防治措施。关键词：沥青混凝土；桥面铺装；早期病害；原因分析；理论分析授人以渔能力为本第一章 绪 论 1.1概述 近年来，国内外经济高速发展，发展中必不可少的就是交通，陆运是交通中的一大类。现社会科技高速发展，其中一项就是桥梁。有的桥梁有些是公路有些是铁路。近年来我国公路桥梁建设快速发展，桥梁结构不断创新，跨海桥梁已经很普遍，但桥面铺装的设计与施工还是沿用传统的习惯做法，在进行桥梁结构设计时对桥面铺装层一般不作专门的计算分析，随着交通量和重型车辆的增加，桥梁铺装问题普遍。这不仅妨碍交通，影响了桥面的美观，更易造成交通事故，也给维修工作带来了很大的困难。近年来，人们对于桥面铺装问题造成的直接和间接地经济损失给予了足够的重视，桥面铺装的早期损坏已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。第二章 病害综合分析2.1破坏形式 1.沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比较，损坏形式还是有所不同的。主要有：因温度变化并伴随桥面面板或梁结构的大绕度而产生的缝隙，在车辆荷载及渗入水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。国外在桥面铺装中广泛应用了防水层，随着交通量的增加，出现了一些新的问题，面层的早期破坏，开裂，坑槽，防水层与面层和桥面粘结强度不足而产生推移等病害。我国部分地区桥面防水层也出现了相同的病害，设防水层的水泥混凝土桥面。沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏，常表现拥包和推移现象。剪切破坏有两种情况：一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量，又沥青混凝土层厚度较薄，沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形；二是防水层与沥青混凝土面层和桥面间粘结力不足而产生剪切破坏。因此，剪切破坏是设防水层的水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装损坏的主要原因，故在实际设计中应基于两种形式的剪切破坏分别加以计算分析。 2.欧美自20世纪70年代以来在桥面铺装中广泛使用防水层，随着交通量的增加，出现了一些新问题，如面层的早期破损、开裂、坑槽、防水层与面层和桥面粘结强度不足而产生推移等病害。近年来，在我国的部分地区如北京、天津等地的桥面防水层也出现了相应的病害。 3.设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏，常表现为拥包和推移现象。剪切破坏有两种情况：一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量，加之沥青混凝土层厚度较薄，沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形；二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。因此，剪切破坏是设防水层的水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装损坏的主要原因，故在实际设计中应基于两种形式的剪切破坏分别加以计算分析。2.2 设计方面2.2.1 桥梁承载力低 设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析,对桥梁横向刚度重视不够,横向构造措施不利使桥面铺装分担了过多的次内力。对国内2O世纪8O年代所建的整体式钢筋混凝土板桥进行了抽查调查,所调查的桥梁结构大多位于二、三级公路上,由调查可知,整体钢筋混凝土板桥中分布钢筋的面积与主筋的面积之比小于15。通过有限元分析计算,按纵、横向弯矩综合确定,单列行驶时加重车的单轴限重166.81kN,双列行驶时加重车的单轴限重127.6kN;若只考虑纵向弯矩,单列行驶时加重车的单轴限重166.81kN,双列行驶时加重车的单轴限重140.80kN;由此得出:对于宽跨比大于1的整体式钢筋混凝土板桥,仅考虑横向分布钢筋取纵向主筋的15%是不能满足承载力要求的,应对横向内力进行详细计算,以确定横向筋的数量。通过交通量调查发现:荷载为20 t以下的车辆数占33.9%,超载车辆占66.1%,桥面板承载能力严重不足,导致桥面铺装严重损坏。2.2.2 桥梁刚度不够为了减轻恒载,设计采用增加钢筋用量或采用高强度钢筋来减薄桥面板的厚度,这种桥面板由于刚度不够,桥面铺装损坏的原因主要是因为桥梁静挠度值偏大。当汽车荷载通过时,上部结构下挠度较大,而桥面铺装混凝土的受力情况与复合材料组合梁类似,在不同材料的结合面上产生较大剪切力。当受超载车作用时,由于结合界面的剪切力较大,对桥面铺装与主结构的层间粘合产生不利影响。在超重车辆长期反复作用下,桥面铺装会出现局部开裂、坑槽、唧浆现象。2.2.3 桥梁结构形式桥梁结构的受力模式影响应力的分布,在进行桥梁结构设计时,桥面铺装层只作为桥梁工程的附属结构,通常不考虑桥面铺装层承载能力的影响,即假设铺装层不参与承受荷载,虽然这种设计方法增大了梁体和桥面板设计的安全度,但对于外悬桥面板、连续梁、拱桥及悬臂梁桥等结构的负弯矩处,以及桥面分缝处各板块角部等位置,由于荷载的作用使桥面铺装层受到了弯曲拉力的作用,桥面板铺装层在拉力作用下容易产生裂缝。为此,在水泥混凝土桥面铺装层内应增设抵抗负弯矩的拉力钢筋,以防止桥面在此开裂破坏。 在重交通线路上的公路大桥尽量不要采用简支梁结构,以减小车辆荷载作用下的跨中弯矩和汽车引起的桥面振动,提高桥梁的受力性能。2.2.4 铺装层厚度桥梁结构理论分析对桥面铺装层的计算分析论述很少,现行规范中只给定了厚度的推荐值,工程界一直运用了几十年。近几年来,随着交通量及重型车辆的增加,过薄的桥面铺装层已不适应发展的需要。尤其是伸缩缝及桥头附近的桥面铺装层受荷载冲击较大,这些地方更需保证混凝土铺装层的厚度,必要时还需配置加强钢筋。2.2.5 防水层 在桥梁设计规范中规定:钢筋混凝土桥面板与铺装层之间是否要设置防水层,应视当地的气温、雨量、桥梁结构和桥面铺装的形式等具体情况而定。防水性水泥混凝土和沥青混凝土铺装层下可不设防水层,但在主梁受负弯矩作用处应设置防水层。2.3 施工方面2.3.1 铺装层与梁表面粘结弱在桥面进行铺装前没有将结合表面清洗干净,凿毛的密度和深度不够,再加上混凝土的原材料质量低、砂率过大、水灰比控制不好、砂石级配差、混凝土拌和物和易性差以及施工时漏振、模板漏浆等造成混凝土中出现蜂窝、麻面、强度降低等缺陷,导致铺装层与梁面之间的粘结能力不足,在荷载作用下铺装层与主要承重构件不能以一个整体结构来承受外荷载,在行车的剧烈冲击和荷载作用下容易使桥面出现脱皮、裂缝、剥落等现象。2.3.2 施工时防水层 施工防水层时桥面铺装混凝土上若留有浮浆,将导致沥青混凝土与防水混凝土结合不好。如果桥梁为空心板结构,整体刚度小;板桥桥面铺装也参与部分受力;板的刚度、混凝土铺装层刚度和沥青面层刚度均存在差异,在车辆荷载作用下,受力不同、产生的变形也不同,而又有层间牵连作用,导致沥青面层内部受力。在这样的重复荷载作用下沥青面层产生拉、压应力及剪应力,从而出现裂缝,裂缝一般先出现在层中,然后逐渐扩散到表面。2.3.3 施工缝处理不当有些施工单位在进行桥面铺装时随意设置施工缝,且对施工缝的处理也不当。随着高密度重交通以及超载车辆的增加,加重了桥面铺装层的负荷,并且轮荷载的大型化会产生大的冲击,而在路面不平整或桥面伸缩等有高差的地方,冲击则更大。此外,浇注混凝土过程中出现的间歇时间太长(超过了水泥的初凝时间),又没有按规定设置施工缝。这些都严重地影响混凝土的连续性和整体性。2.3.4 没有设置定位钢筋施工过程中,进行钢筋网绑扎和浇注混凝土时,由于人或机具的踩踏和混凝土拌和物的自重压力等原因导致桥面钢筋层内的钢筋网走位,削弱了钢筋网的分布筋作用和承受荷载的能力,尤其对于出现负弯矩的桥面铺装层,容易出现桥面裂缝等病害2.3.5 混凝土养生不当铺装后洒水不及时或湿度不够,混凝土桥面水分蒸发会出现坑槽。2.3.6 施工水平差由于施工因素造成梁表面高出设计标高,或由于整体桥面纵横坡、施工工艺控制欠佳等原因,施工中主梁顶面标高与设计值相差较大,使桥面铺装层局部过薄,削弱了桥面铺装层的刚度和承载能力,这也是桥面早期损坏的原因之一。2.3.7 混凝土施工工艺对于泵送混凝土工艺,为满足坍落度的要求,除掺外加剂外,还常采用加大水泥用量和适当加大水灰比的办法,这两者都是影响混凝土干缩的主要因素。由于混凝土硬化后的抗拉强度小,若干缩和冷缩产生的拉应力超过其抗拉强度,则将导致混凝土内部及表面产生早期裂缝,造成桥面过早损坏。2.4 材料方面2.4.1沥青混凝土质量的影响若沥青用量太多、集料级配不良以及软化点太低,则会出现泛油,车辆过桥时粘轮,安全性降低;油量太少或压实不足,行驶车辆后铺装层表面细集料松散、脱离,表面出现锯齿状的粗糙状态,铺装层表面松散、露骨; 沥青易老化,出现裂缝,疲劳耐久性能差;沥青面层与基层粘结力弱,普通沥青混凝土的热稳定性差,易产生车辙、拥包等病害。2.4.2 水泥混凝土质量的影响集料抗磨性差,行驶车轮形成平滑状态;主梁顶面与桥面水泥混凝土铺装层间粘结不好,将铺装层与主梁分为两个独立主体,变形不一致,形成空隙。2.4.3防水材料的质量影响防水层抗剪能力差,在车辆荷载作用下易开裂;沥青胶结材料与基层粘结不良,温度过高或过低,局部空气未排除等而空鼓,形成漏水通道,使防水层不能起到防水作用,造成钢筋的锈蚀。2.5 其他方面2.5.1 疏于日常养护对日常养护不重视,造成泄水管被杂物堵住,影响排水,使桥梁表面的水不能及时排除,从而渗入沥青混凝土桥面铺装层并滞留在防水层的表面,导致沥青离析、料石裸露。2.5.2 荷载过大及冲击影响对于目前增长较快的重交通及超载、改装违章车辆的增加,加重了桥面铺装层的负荷,加快了主车道铺装层的病害发展。并且轴重的增加形成较大的冲击荷载,在桥面不平整或桥面伸缩缝、施工预留缝等有高差的地方,冲击作用更趋明显,造成铺装层特殊位置或局部的先期破坏,并促使破坏向其他部位扩展恶化。2.6 施工工艺 铺装层厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及预应力反拱无法十分准确地预测,或由于施工工艺控制欠佳,施工中主梁顶面标高与设计值相符是比较困难的,一般在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保证桥面的厚度。如果调整不好,就会造成铺装层厚度不均,使有的地方厚度偏小。梁顶清理不利,造成铺装层与主梁结合欠佳。2.7 桥面铺装的约束条件桥面铺装受桥梁结构的约束,受荷后其边界条件与一般路面相差甚大,加之梁体的挠度、扭曲等形变的耦合作用,给铺装层的工作性能造成不利影响。第三章 沥青混凝土桥面1. 铺装在大中型水泥混凝土桥中，桥面铺装的沥青混凝土铺装层应满足与混凝土桥面的粘结，防止渗水、抗滑及有较高抵抗振动变形能力等功能性要求。然而在实际运营使用过程中，桥面沥青混凝土开裂脱落却往往成为桥面铺装的主要病害，主要由于： （1）设计上先天不足。沥青混凝土铺装层厚度宜为410cm，同时必须保证不能渗水，高等级公路上的沥青混凝土铺装层应厚一些，而有的沥青混凝土铺装层设计时厚度严重不足，或为保证路面设计标高而擅自降低沥青混凝土铺装层厚度，但沥青混凝土的配比却未做相应的调整，致使铺装层的抗振变形能力减弱，造成了面层开裂脱落。 （2）沥青混凝土铺装层漏水，在沥青混凝土与水泥混凝土中间形成一层水膜，在车辆荷载的反复作用下，两层分离，产生龟裂，造成脱落。 （3）粘层油未渗入到混凝土面层中，未起到粘结作用。 （4）压实度不够。施工时未按规范要求进行碾压，沥青混凝土松散，强度不足，经重车反复振动碾压，长时间就会破碎脱落。2.因此，在进行沥青混凝土桥面铺装施工时，为保证工程质量，预防上述病害的发生，应从以下几个环节入手严格控制： （1）在设计上应保证沥青混凝土铺装层的厚度满足使用要求，对于高速公路桥面，其沥青混凝土铺装层厚度应9cm，一般等级公路桥面沥青混凝土铺装层厚度应与相接公路面层一致并一起施工。 （2）沥青混凝土配比要采用连续密级配，确保沥青混凝土不渗水，同时在泄水孔的设计、施工时，保证泄水孔的顶面标高低于桥面水泥混凝土铺装标高，确保一旦渗水可将渗下的水排出，以防止渗下的水浸泡沥青混凝土。 （3）施工前应对水泥混凝土桥面进行清扫和冲洗，对尖锐突出物及凹坑应予打磨或修补，以保证桥面平整、粗糙、干燥、清洁。粘层油宜采用乳化沥青或改性沥青，洒布要均匀，确保充分渗入以起到粘结作用。 （4）在施工时，沥青混凝土宜采用胶轮压路机复压及轻型钢筒式压路机终压的方式，不得采用可能损坏桥梁的大型振动压路机和重型钢筒式压路机，沥青混凝土铺装层的施工碾压一定要严格控制压实度，同时要加强检测，确保各项指标符合规范的要求。第四章 混凝土桥面铺装病害成因与研究 1.厚度不足是桥面铺装病害的主要成因之一。厚度不足主要有以下方面因素导致：设计预应力梁起拱高度对桥面厚度的影响；空心板梁在预制过程中厚度控制的误差，空心板偏高，则相应的部位桥面铺装层厚度减小；橡胶支座垫石标高控制误差，垫石偏高，则相应的桥面厚度减小。2因温度变化对沥青混凝土桥面和梁结构的大绕度而产生的缝隙，在车辆行驶过程中的荷载使缝隙慢慢加大。在雨天环境下，雨水渗入缝隙会使面层松散和坑槽等破坏，松散是路表面的集料松动和分散现象，坑槽是集料分散过后受到荷载力而形成的凹坑。 桥面铺装在夏季施工时，气温偏高，混凝土中的水分蒸发速度快，导致混凝土干缩速度快，导致桥面铺装混凝土出现裂缝。3.在施工过程中配合比控制不严导致强度不足。桥面铺装的施工一般采用小型搅拌机现场拌合，这样的施工配合比控制难度大，难以保证所拌制混凝土的质量均匀。有的施工单位为成型方便，加大混凝土的坍落度，随之使混凝土的水灰比加大，造成混凝土的干缩性增大，强度降低，导致混凝土表面开裂。4.水损坏。由于沥青面层压实度不足，使路面强度不足、渗水，经过行车荷载作用，再经过季节变换时冻融作用，对桥面产生影响，使桥面出现碎裂、空鼓，最终发展成坑洞。 5.在桥面铺装层内部产生了较大的剪应力，从而引起不确定破坏面的剪应力变形，再是桥面的铺装层和桥梁面的板层间的结合面粘结力较差，抗水平剪应力较弱，沥青混凝土路面在温度较高时抗剪能力下降在车辆行驶过程中已发生剪切破坏，产生拥包和推移。 6.车辙就是车轮碾出的痕迹和车辆集中碾压通过的位置，路面产生带状的凹陷，车辙已经成为沥青路面的一种主要病害，也是导致沥青路面容易破坏的重要原因。根据深度不同，可以吧车辙分为几个等级，车辙深度为6-13mm为轻级，车辙深度为13-25mm为中级，车辙深度23mm时为重级。7. 开裂是路面出现裂缝较为常见的现象，在桥面铺装中也是属于较为常见的一种现象，开裂的原因和种类有很多种，上述各种变形伴有裂缝出现。此刻指的开裂是路面在正常使用的情况下，路表面无显著永久的变形而出现的裂缝叫做：疲劳开裂。其主要特点是首先出现较短的纵向开裂，从而在纵向开裂的边缘发展为网状开裂，开裂的面积不断的扩大。桥面铺装一旦出现裂缝，从上述表明，水渗透进铺装层，使层面变软从而导致承载的能力降低，加速裂缝的扩展，更可能引起其他的病害，比如坑槽。8. 桥面铺装常见病害及原因分析一般水泥混凝土桥面沥青层铺装的病害主要表现为如下几种类型： （1）变形类，即车辙、推挤、拥包、波浪和沉陷； （2）开裂类，即横缝、纵缝、网裂、推移裂缝； （3）松散类，即坑槽、松散和剥落。变形类病害发生的主要原因是铺装层抗高温剪切能力不足、界面处理不当以及防水粘结层的选择不当引起的，反映了桥面铺装层的结构设计以及施工工艺等几方面的不足。9.铺装层开裂包括横向裂缝、纵向裂缝和龟裂，桥面铺装层开裂类破坏主要原因有： （1）桥梁挠度大，震动剧烈，温度应力显著，在桥墩附近处还存在负弯矩区，这些外力条件都比相同材料在路面中所经受的条件要严苛，容易引起铺装层开裂； （2）桥面板的温度变化较一般沥青路面基层变化更为剧烈，当铺装层低温抗裂性较差时，极易产生裂缝； （3）由于混凝土桥面板开裂引起的反射裂缝。桥面铺装另一种重要病害形式为沥青混合料松散和坑塘，主要是受桥面铺装层施工工艺影响，导致桥面铺装压实度不足，渗水较为严重，桥面铺装材料在高压动水压力作用下产生了松散和坑槽。目前为了确保桥梁，尤其是大型桥梁的结构安全，桥面铺装层进行碾压时，严禁振动压路机进行振动碾压，由于桥面铺装层采用与路面中下面层相同的结构型式，而路面施工需要振动碾压才能确保路面压实度，尽管采取了其它一些措施，但仍不能确保铺装层的压实度，这就造成了桥面铺装层发生水损害，或由水损害而造成路面车辙变形。同时，由于中面层混合料粒径较大，与桥面板的粘结效果差，车辆作用下容易导致铺装层粘结功能的丧失，加剧了桥面铺装的各种破坏。桥面伸缩处是铺装发生松散类病害的主要部位之一。 10.桥面铺装施工过程中常见病害及处治措施桥面铺装施工包括桥面板水泥混凝土层、防水粘结层、沥青层，这三者的施工效果相互影响。沥青层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用，其变形和应力特征与主梁及桥面板结构型式密切相关，一方面可分散荷载并参与桥面板的受力，另一方面起联结各主梁共同受力的作用；既是桥面保护层又是桥面结构的共同受力层，所以必需具有足够的强度、良好的整体性以及足够的抗裂、抗冲击、耐磨性能。以笔者所参与的重庆外环高速公路建设工程为例，沿线桥梁众多，且大中桥比例较大，因此桥面铺装也是本项目施工控制的一个关键点。日常巡查中发现，在桥面铺装施工中易出现的施工缺陷及可能的影响主要表现为： （1）桥面水泥混凝土层平整度差、标高不均匀、低洼不平，导致防水粘结层出现堆积，沥青层厚度离析严重，由于沥青层厚薄不一，不单厚度难以保证，而且沥青层厚度与集料最大公称粒径也不相匹配，按正常方法碾压，压实度难以保证。且局部混凝土表面的凹陷部分在使用过程中很容易积水的地方，渗入的水排不出去，高温时化成水汽，使沥青层与混凝土板脱空。对此可采取的措施有：加密桥面板标高的测量，掌握每一个桥面对沥青面层厚度影响的关键点和极值点，以确保桥面沥青层厚度及其合格率满足竣工验收要求。如有必要，则进行针对性调坡处理，对待标高偏差较大无法通过调坡解决的，则须尽快提请设计单位，提出加铺或其他桥面铺装预处理方案；同时针对局部凹陷地段还应加强碾压，提高密水性。（2）整平时浮浆较多、桥面板过于光滑，桥面板打毛处理时较难处理干净，在浮浆清理不彻底、桥面板粗糙度不足时，桥面板与防水粘结层脱离，在桥面板与沥青层间产生“剪切滑动效应”，达不到整体受力的效果，沥青层在重载交通作用下产生车辙、推移、松散；对此问题应该加强桥面板处治过程中的施工质量的监控，对处治效果不满足要求的路段及时进行返工处理。 （3）防水层在施工中易遭到摊铺机履带、运输车轮粘起脱离现象，对防水层直接产生破坏，不能发挥防水、粘结作用，渗水将直接腐蚀桥体，危及桥梁安全；对此关键是控制摊铺前桥面（防水层）的温度，可选择温度适宜的摊铺时段、提前洒水降温、铺设湿润麻袋等。从实际应用来看，效果不错。（4）在沥青层施工中路面离析或路面压实度不足，路面现场空隙率较大，渗水严重，同时因空隙率较大使得混合料抗疲劳性能较差，易形成网裂，加速雨水下渗，再加之桥面表面凹凸不平，进入路面中的雨水不能及时排出，长时间滞留在桥面与沥青层之间，形成“浴缸反应”，直接导致水损害；对此问题，建议加强后场混合料级配和油石比控制，现场强调碾压环节，同时完善桥面排水措施。（5）沥青层施工完后，由于局部离析及桥面板浮浆清理不彻底或碾压温度过低导致粗骨料破碎等因素，桥面易出现白斑；白斑是以往桥梁存在的“顽疾”。从以往施工情况看，该现象较为常见，往往在行车道上的白斑后期发展会形成坑槽等病害，施工中应加以重视。对此问题，一方面应采取措施减少铺面离析，加强桥面沥青层的碾压控制，提高密实性和密实均匀性，尤其是边缘的碾压；另一方面应加强桥面护栏与沥青面层之间的竖向缝隙的密水性处理，可采用浇灌涂刷乳化沥青、改性乳化沥青等经济可行的方式，减少雨水的灌入。（6）桥梁伸缩缝的施工质量对铺装层影响也较大，如果对伸缩缝附近位置如横向或纵向平整度处理不好，则通车后在该位置极易出现路面积水，产生坑槽、推移现象。对此，应注意桥梁伸缩缝处的处理，在摊铺沥青混合料前（特别是沥青上面层），应将伸缩缝填平，确保伸缩缝边缘不塌边。此外，排水设施安装完成后，除检查其指标外，应对排水系统的排水功能进行测试，观测水是否能沿管道排出，对不能顺利排水的，进行返工或者补设处理。 11.桥面铺装体系研究重点及方向结合桥面铺装结构常见病害及当前研究现状，笔者认为，今后应从以下几个方面开展桥面铺装体系的研究： （1）特殊路段桥面铺装结构的力学分析及修筑技术研究。重庆地处川东山区，受地形条件限制，存在大量的急弯陡坡桥，这些桥梁有着比直线桥更为苛刻的外部环境，桥面车辙和推移病害更为突出，对桥面铺装层的要求更为严格，无论是施工和后期的使用都是对桥面铺装的一个严峻考验。长坡弯桥施工难度大，在摊铺碾压过程中，摊铺机行走在未固化的粘结层表面上可能会发生打滑和粘连现象。压路机在碾压过程中，由于纵坡过大压路机会在未固化的粘结层界面上产生较大的水平力，容易对粘结层造成破坏，影响粘结层的粘结效果，在大的纵坡上如何进行摊铺和碾压也值得进行专门研究。因此开展重载交通作用下的山区高速公路长坡弯桥桥面铺装病害防治技术研究势在必行。 （2）提高桥面铺装层层间稳定性研究。主要考虑两方面内容：一方面选择剪性能好的沥青铺装结构型式。通过桥面铺装结构力学分析明确铺装层结构的受力状态，进而找到符合桥面铺装层的材料及其性能指标和结构形式。如近几年桥面铺装中得到了广泛应用的改性沥青混合料、环氧树脂薄层铺装等；另一方面从界面处理方面入手，主要的方法有喷洒防水粘结层、布加强筋和表面粗处理。在梁板体表面喷洒高效的防水粘结层可达到增加铺装层与梁板体间的粘力的作用；在梁板体表面植入锚筋，可增强铺装层与梁板体间的结合，阻止脱层和滑移。对于表面粗糙处理方面，国外目前比较流行的方法是喷砂清理法、抛丸处理及酸蚀法等。还有一些处理方法如高压水冲毛（水压达35MPa以上）、机械式钢丝刷刷毛等表面处理方法也具有很好的使用效果。我国混凝土桥面板表面粗糙处理方面大多还是延用传统的工艺，如凿毛、拉毛刻槽等工艺方法，这些方法劳动条件差、强度大、功效低、进度慢，已不适合当前我国桥梁建设发展的需要。 11.我国近年来对于桥面铺装体系材料选择、结构设计、施工控制等方面积累了一定的成果和经验。同时应该看到，目前在桥面防水层、铺装层材料选择、性能评价、施工工艺、施工质量控制等方面还存在一定程度的困惑。主要表现在如下几个方面： （1）桥面防水层性能试验方法不统一。不同研究中采用的防水层性能试验方法方面有差异，尤其是试验的加载速度、温度等，以至于不同的研究中对于某些材料的性能评价结论不一致。（2）防水层标准不统一。由于性能评价方法差异，不同研究中提出的防水层技术标准不一致。（3）铺装层施工工艺研究有待深化。桥面铺装层病害与其施工控制有很大关系，尤其是碾压环节。多项研究中对铺装层碾压方案进行了探讨，包括振荡压路机等新工艺，但目前对既能减少对桥梁结构损伤，又有较好压实效果的技术方案仍缺少定论，桥面铺装层由于压实不足导致的早期病害仍然远多于其它路段。（4）有必要针对铺装层的特殊需要提出混合料的性能要求。铺装层混合料的应用环境（温度、排水等）、力学响应状态、施工条件等与正常路段不同。需要有针对性的提出性能标准，以满足施工和路用性能需要，这些在以往的研究中涉及较少。包括铺装层的施工和易性、抗剪强度、高温性能等等。第五章 病害的防治措施1.桥面铺装防水混凝土标号提高到40号，厚度增大到1012cm，钢筋直径加大至12，提高铺装层的整体强度，已适应交通量及车辆荷载的增长。2.严格控制施工质量，梁板顶面凿毛露出骨料35cm，并用高压气泵泵水枪清理干净；严格控制混凝土配合比及坍落度，使混合料具有良好的和议性；混凝土须采用低收缩配方以减少收缩裂缝。 3.为使桥面铺装与梁板结合紧密，使桥面铺装共同参与受力，同时固定桥面铺装钢筋的位置，可采用“植”筋技术。即在空心板顶按一定间距钻孔，孔深要大于锚固长度，孔径略大于钢筋直径，用高压气泵将孔清理干净后，灌入调配好的环氧树脂胶液并植入钢筋，待胶液固化并达到强度后，将植入的钢筋与桥面铺装钢筋牢固焊接后，再浇注防水混凝土。4.在混凝土中参加钢纤维或聚丙烯纤维，以提高混凝土的整体性，防止开裂。5.可取消铺装层上的沥青路面，将铺装层加厚，并设置双层钢筋网；或在铺装层与沥青路面之间铺设防水卷材，以改善桥面层的破坏。6.抓好前期设计工作，保证最小设计厚度（不小于8cm），设置厚度均匀，计算出最大预留拱。充分考虑预应力空心板起拱高度对桥面厚度的影响，适当增加桥面混凝土的厚度和钢筋网格密度，加大钢筋直径。 7.在混凝土拌制过程中，严格控制混凝土水灰比，减小混凝土的干缩量。 8.桥面铺装沥青混凝土之前，桥面洒布粘层油要均匀。碾压过程中，一定要严格控制碾压遍数，确保沥青混凝土碾压密实，减小孔隙率。碾压完成后，做一遍防水处理效果更佳。9.桥面沥青混凝土桥面钢筋帮扎前，必须对梁顶面彻底清理，凿除表面的水泥砂浆、松软层、浮渣和浮浆，清除梁板顶面的松散混凝土、油污和水冲洗干净。浇筑混凝土前应洒水湿润梁顶。桥面若分两次施工时需用模板隔开，保证负弯矩张拉槽内的杂物，切割负弯矩张拉后的钢铰线至设计长度。清理后用气泵或高压模板与梁顶垂直，与梁顶之间缝隙须堵塞严密，避免施工过程中砂浆流失。 10.桥面铺装在夏季施工时，施工时间最好选择在下午3点以后。由于下午气温逐渐降低，混凝土中水分蒸发速度慢，减缓混凝土的干缩速度，降低混凝土出现干缩裂缝的数量 3.1选择适宜的防水层 防水层除了防水功能外，还增加沥青层与水泥混凝土间的连接的作用。防水层的种类较多，根据不同的使用环境选取不同的防水材料。一般来讲，城市桥梁的重载不多，铺装层间剪应力相对较小，可以采用防水性能良好的防水卷材；在重载交通的公路桥梁上，应采用新改型沥青类和聚合物涂料作为防水层。3.2合理设计桥面排水设施设置有效的排水设施，迅速排除路表上的水，避免雨水渗入铺装层内，可以大大减小层间水对桥面铺装的破坏。通过改变泄水孔的形式，可以使其既能排除表面水又能排出沥青面层结构或滞留在界面的雨水。泄水孔上口应低于水泥混凝土铺装层表面，并设置纵向排水盲沟，连接各个泄水孔。3.3优化沥青混凝土配比对于沥青混合料矿料级配不合理，造成沥青混凝土的空隙率较大，而矿料颗粒组成不均匀使得局部孔隙率更大，局部水破坏更严重。在沥青混凝土的配合比设计中，目标配合比和生产配合比同等重要，重视前者忽视后者的做法是目前沥青混凝土出现病害的一个重要因素。因此，在进行合理的沥青混凝土配合比设计，并加强生产配比控制是防止水损害的重要环节。此外，加强施工控制也是保证沥青混凝土质量的重要环节，应主要通过控制摊铺油温把握碾压次数等方面来保证压实度。3.4加强桥面铺装混凝土 设计在桥面铺装设计中包括沥青混凝土的厚度，配合比和水泥混凝土铺装的设计。桥面铺装防水混凝土强度等级提高C40，厚度增大至1012cm，最薄处不得小于8cm，钢筋网的钢筋直径采用11，为提高铺装层的整体性和强度，桥面铺装宜采用焊接钢筋网。有条件时可以采用纤维增强技术，塑料纤维能有效抑制早期干缩裂缝的形成，在混凝土中掺加适量的有机纤维可以在混凝土中形成三维乱向分布结构从而抑制混凝土早期裂缝的形成和发展，是改善桥面铺装混凝土性能是十分有效的措施。 为了保证桥面水泥混凝土铺装与主梁间连接良好，要求人工清扫梁顶，高压冲洗干净，待桥面钢筋网铺设完成浇筑混凝土前，再用空压机清除沙土。同时，在预置梁顶时要保证梁顶面一定的粗糙度。混凝土的塌落度宜在10cm左右，尽量减少泌水。应加强养护，尤其是表面修整和早期养护，避免或消除塑料裂缝，保证铺装的整体性，为防止施工缝处成为渗水通道，尽量整幅施工，保证两道伸缩缝之间没有纵向和横向接缝。水泥混凝土表面需要一定的粗糙度，应采用较粗糙的木抹进行最后工序的修整，保证与沥青层的良好粘结。有条件时可增加凿除表面浮浆的工序。第四章 桥梁铺装施工过程中病害的处治措施 桥面铺装施工包括桥面板水泥混凝土层、防水粘结层、沥青层,这三者的施工效果相互影响。沥青层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用,其变形和应力特征与主梁及桥面板结构型式密切相关,一方面可分散荷载并参与桥面板的受力,另一方面起联结各主梁共同受力的作用;既是桥面保护层又是桥面结构的共同受力层,所以必需具有足够的强度、良好的整体性以及足够的抗裂、抗冲击、耐磨性能。1.桥面水泥混凝土层平整度差、标高不均匀、低洼不平,导致防水粘结层出现堆积,沥青层厚度离析严重,由于沥青层厚薄不一,不单厚度难以保证,而且沥青层厚度与集料最大公称粒径也不相匹配,按正常方法碾压,压实度难以保证。且局部混凝土表面的凹陷部分在使用过程中很容易积水的地方,渗入的水排不出去,高温时化成水汽,使沥青层与混凝土板脱空。对此可采取的措施有:加密桥面板标高的测量,掌握每一个桥面对沥青面层厚度影响的关键点和极值点,以确保桥面沥青层厚度及其合格率满足竣工验收要求。如有必要,则进行针对性调坡处理,对待标高偏差较大无法通过调坡解决的,则须尽快提请设计单位,提出加铺或其他桥面铺装预处理方案;同时针对局部凹陷地段还应加强碾压,提高密水性。 2.整平时浮浆较多、桥面板过于光滑,桥面板打毛处理时较难处理干净,在浮浆清理不彻底、桥面板粗糙度不足时,桥面板与防水粘结层脱离,在桥面板与沥青层间产生“剪切滑动效应”,达不到整体受力的效果,沥青层在重载交通作用下产生车辙、推移、松散;对此问题应该加强桥面板处治过程中的施工质量的监控,对处治效果不满足要求的路段及时进行返工处理。 3.防水层在施工中易遭到摊铺机履带、运输车轮粘起脱离现象,对防水层直接产生破坏,不能发挥防水、粘结作用,渗水将直接腐蚀桥体,危及桥梁安全;对此关键是控制摊铺前桥面(防水层)的温度,可选择温度适宜的摊铺时段、提前洒水降温、铺设湿润麻袋等。从实际应用来看,效果不错。4.在沥青层施工中路面离析或路面压实度不足,路面现场空隙率较大,渗水严重,同时因空隙率较大使得混合料抗疲劳性能较差,易形成网裂,加速雨水下渗,再加之桥面表面凹凸不平,进入路面中的雨水不能及时排出,长时间滞留在桥面与沥青层之间,形成“浴缸反应”,直接导致水损害;对此问题,建议加强后场混合料级配和油石比控制,现场强调碾压环节,同时完善桥面排水措施。 5.沥青层施工完后,由于局部离析及桥面板浮浆清理不彻底或碾压温度过低导致粗骨料破碎等因素,桥面易出现白斑;白斑是以往桥梁存在的“顽疾”。从以往施工情况看,该现象较为常见,往往在行车道上的白斑后期发展会形成坑槽等病害,施工中应加以重视。对此问题,一方面应采取措施减少铺面离析,加强桥面沥青层的碾压控制,提高密实性和密实均匀性,尤其是边缘的碾压;另一方面应加强桥面护栏与沥青面层之间的竖向缝隙的密水性处理,可采用浇灌涂刷乳化沥青、改性乳化沥青等经济可行的方式,减少雨水的灌入。 6.桥梁伸缩缝的施工质量对铺装层影响也较大,如果对伸缩缝附近位置如横向或纵向平整度处理不好,则通车后在该位置极易出现路面积水,产生坑槽、推移现象。对此,应注意桥梁伸缩缝处的处理,在摊铺沥青混合料前(特别是沥青上面层),应将伸缩缝填平,确保伸缩缝边缘不塌边。此外,排水设施安装完成后,除检查其指标外,应对排水系统的排水功能进行测试,观测水是否能沿管道排出,对不能顺利排水的,进行返工或者补设处理。第五章 桥面铺装体系研究重点及方向 结合桥面铺装结构常见病害及当前研究现状,笔者认为,今后应从以下几个方面开展桥面铺装体系的研究:1.特殊路段桥面铺装结构的力学分析及修筑技术研究。重庆地处川东山区,受地形条件限制,存在大量的急弯陡坡桥,这些桥梁有着比直线桥更为苛刻的外部环境,桥面车辙和推移病害更为突出,对桥面铺装层的要求更为严格,无论是施工和后期的使用都是对桥面铺装的一个严峻考验。长坡弯桥施工难度大,在摊铺碾压过程中,摊铺机行走在未固化的粘结层表面上可能会发生打滑和粘连现象。压路机在碾压过程中,由于纵坡过大压路机会在未固化的粘结层界面上产生较大的水平力,容易对粘结层造成破坏,影响粘结层的粘结效果,在大的纵坡上如何进行摊铺和碾压也值得进行专门研究。因此开展重载交通作用下的山区高速公路长坡弯桥桥面铺装病害防治技术研究势在必行。 2.提高桥面铺装层层间稳定性研究。主要考虑两方面内容:一方面选择剪性能好的沥青铺装结构型式。通过桥面铺装结构力学分析明确铺装层结构的受力状态,进而找到符合桥面铺装层的材料及其性能指标和结构形式。如近几年桥面铺装中得到了广泛应用的改性沥青混合料、环氧树脂薄层铺装等;另一方面从界面处理方面入手,主要的方法有喷洒防水粘结层、布加强筋和表面粗处理。在梁板体表面喷洒高效的防水粘结层可达到增加铺装层与梁板体间的粘力的作用;在梁板体表面植入锚筋,可增强铺装层与梁板体间的结合,阻止脱层和滑移。对于表面粗糙处理方面,国外目前比较流行的方法是喷砂清理法、抛丸处理及酸蚀法等。还有一些处理方法如高压水冲毛(水压达35MPa以上)、机械式钢丝刷刷毛等表面处理方法也具有很好的使用效果。我国混凝土桥面板表面粗糙处理方面大多还是延用传统的工艺,如凿毛、拉毛刻槽等工艺方法,这些方法劳动条件差、强度大、功效低、进度慢,已不适合当前我国桥梁建设发展的需要。3.我国近年来对于桥面铺装体系材料选择、结构设计、施工控制等方面积累了一定的成果和经验。同时应该看到,目前在桥面防水层、铺装层材料选择、性能评价、施工工艺、施工质量控制等方面还存在一定程度的困惑。主要表现在如下几个方面:3.1 桥面防水层性能试验方法不统一。不同研究中采用的防水层性能试验方法方面有差异,尤其是试验的加载速度、温度等,以至于不同的研究中对于某些材料的性能评价结论不一致。3.2 防水层标准不统一。由于性能评价方法差异,不同研究中提出的防水层技术标准不一致。3.3 铺装层施工工艺研究有待深化。桥面铺装层病害与其施工控制有很大关系,尤其是碾压环节。多项研究中对铺装层碾压方案进行了探讨,包括振荡压路机等新工艺,但目前对既能减少对桥梁结构损伤,又有较好压实效果的技术方案仍缺少定论,桥面铺装层由于压实不足导致的早期病害仍然远多于其它路段。3.4 有必要针对铺装层的特殊需要提出混合料的性能要求。铺装层混合料的应用环境(温度、排水等)、力学响应状态、施工条件等与正常路段不同。需要有针对性的提出性能标准,以满足施工和路用性能需要,这些在以往的研究中涉及较少。包括铺装层的施工和易性、抗剪强度、高温性能等等。