环氧沥青混凝土钢桥面铺装病害的原因分析与处治.pdf
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1、2 0 1 1 年 2月 石油 沥 青P E T R O L E U M A S P H A L T 第 2 5卷第 1 期 环氧沥青混凝土钢桥面铺装病害的原因分析与处治 王润寿 余文科 洪 丹 吴进良 1 重庆桥梁工程有 限责任公 司 ( 重庆402 1 6 0 ) 2 重庆交通大学 ( 重庆4 0 0 0 7 4 ) 3 重庆中交科技股份有限公司 ( 重庆4 0 1 1 2 1 ) 摘要环氧沥青混凝土具有良好的耐腐蚀性、高温稳定性和抗疲劳特性等优异的使用性 能。近年来作为一种性能优异的钢桥面铺装材料被国内引进,但在钢桥 面铺装和运营中由于 各种 因素 出现 了一 些病 害。通过 大量调 查
2、及研 究 ,归纳分析 了主要 病害类型及 成 因,并分析 了施工中潜在的病害因素,提 出了相应修复措施及注意事项,对今后环氧沥青混凝土的钢桥 面铺装及维修具有指导意义。 关键词环氧沥青混凝土钢桥面铺装病 害 处治 环氧沥青混合料作为大跨径桥面铺装 材料 , 是由环氧沥青胶结料和级配集料经拌合而成 的一 种强度高、刚性大的沥青混凝土 ,具有 良好 的耐 腐蚀性、高温稳定性和抗疲劳特性 。作为胶结料 的环氧沥青,一般是通过在沥青中添加热固性环 氧树脂 和固化剂 ,经固化反应而形成一种不可逆 的固化物。由于环氧沥青具有优 良的路用性 能, 被广泛的应用于钢桥面铺装和重交通道路上 ,并 适用于水泥混凝
3、土桥面铺装上。欧美一些国家早 在 6 0年代就开始研究和应用 ,日本也于 7 0年代 对环氧沥青混合料进行了系统研究并应用。国内 对环氧沥青研究起步较晚,国内大规模采用环氧 沥青混凝土作为正交异性钢桥面板 的铺装主要开 始于南京长江第二大桥 ,在南京长江第二大桥上 成功应用后 ,在国内钢桥面上得到 了广泛应用 , 但均出现了诸多病害 ,这使得环氧沥青混凝土铺 装体系推广应用受了影响。 1 环氧沥青混凝土病害类型及原因分析 1 1 早期主要病害 a )铺装层表面出现鱼尾状裂纹 鱼尾状裂纹 出现在铺装层碾压完成之后 ,表 面的裂纹有如鱼的尾部 ,波浪型排列。波浪型鱼 尾裂纹是 由于在碾压过程中,压
4、路机行走速度过 快或急速刹车等,从而将铺装层表层混合料拉 裂。鱼尾状裂 纹深度随压路 机行走时 的速 度而 定 ,碾压速度越快 ,表面裂纹的宽度越大 ,裂纹 的深度也越深 ,严 重时鱼尾状 裂纹表 面互相 贯 通 。 病害主要原因有两个方面 ,其一是由于混合 料的部分 固化而导致无法达到最佳密实状态 ,从 而造成碾压完成后的铺装层呈现出松散开裂的现 象。其二是因为油石 比较大 的混合料温度过高 , 在钢轮压路机的搓揉作用下很容易产生裂纹 。 b )异物 “ 鼓起 ”开裂 铺装层在碾压完成后 ,会出现 由于异物而导 致的 “ 鼓起”开裂现象。这种 “ 鼓起 ”现象 主 要是 由于施工过程中混入铺
5、装层内部的小物体造 成的。这些小物体在碾压完成后将未固化的环氧 沥青混凝土铺装层顶起 ,形成异物 “ 鼓起 ”开 裂现象,这种病害以料车橡胶轮胎上的橡胶块剥 落最为严重。因此 ,在环氧沥青混凝土摊铺过程 中, 应该严格控制各机械部件,不至于混人铺装 层内。 c )铺装表面混合料 “ 脱落” 在环氧沥青混凝土铺装过程 中, 还有一种常 收稿 日期 :2 0 1 0一1 02 1 。 作者简介:王润寿,男,研究生,现在重庆桥梁工程有限 责任公 司工作 。 1 4 石 油 沥 青 2 0 1 1 年第 2 5卷 见的病 害现象 ,主要表现 为表 面混合料 的 “ 脱 落”铺装层 出现混合料 “ 脱落
6、” 现象 ,主要是 由于在邻幅混合料摊铺过程中,料车粘附的粘结 料在未完全固化的铺装层上行驶 ,从而将未固化 的铺装层表面混合料拉离铺装层 。这种病害在早 期对于铺装的影响主要是外观 ,发展到后期铺装 层可能会由于局部 冲击荷载作用而导致坑洞扩 展,影响铺装层外观与使用寿命。 1 2 使用期主要病害 普通沥青路面在使用期 内的损坏主要是鼓包 引起并逐渐发展的病害。 鼓包是密级配沥青混凝土钢桥面铺装最常见 的一种病害表现形式。环氧沥青混凝土铺装完成 后 ,水份逐渐蒸发成为水汽。由于环氧沥青混凝 土铺装的空隙率很小 (小于 3 ) ,水汽很难挥 发到铺装层外 ,于是逐渐形 成高压将铺装层顶 起 ,
7、形成铺装层表面的隆起现象。隆起的部分在 车辆荷载的反复作用下很容易被压碎,进而形成 表面的不规则裂纹。鼓包初期的症状表现为不规 则的三角锉状裂纹 ,如不及时进行处理 ,在行车 荷载作用下被压碎 ,从而发展成为坑洞病害。 按照鼓包发展的不 同形式和表现出来 的外观 形态,可以将鼓包病害划分为以下几个阶段。 a )初期隆起 鼓包初期表现出来 的是表面的圆形小范围内 的微微隆起现象。铺装层“ 隆起 ” 顾名思义即是 该范围内的铺装层被顶起 , 此处的铺装层脱离钢 板或下层铺装的支撑 , 从而形成视觉上的高差。 初期隆起开裂 现象出现后 ,如果不 及时处 理,就会发展成为更为严重的中期裂缝扩展。 b
8、)中期裂缝扩展 初期隆起的铺装层在行 车荷 载的重复作用 下,迅速发展成为裂缝扩展情况。 中期裂纹的扩展最 为明显的特征 除了 “ 隆 起”顶端 的三角锉裂纹继续扩展 以外 ,就是在 初期 “ 隆起”的圆形范围的根部 出现圆形裂纹 , 并有逐渐闭合 的趋 势。该裂纹是 “ 隆起 ” 的铺 装层部分在丧失支撑后被车辆荷载碾压 “ 塌陷” 而导致 的。 c )完全破坏一塌陷 如果鼓包病害发展到表面塌陷,则对铺装层 极为不利。水分在行车荷载产生的压力作用下 , 很容易从开裂铺装层处下渗到铺装层内部 ,严重 的情况会在铺装层和钢板问产生拍打效应 ,即形 成的动水压力不断冲击钢板 ( 或粘结层 ) ,从
9、而 导致钢板锈蚀或发生脱层病害。 同时 ,在行车荷载作用下 ,整个鼓包区域混 合料被压碎 ,完全丧失其应有功能,最终出现坑 洞。坑洞的出现是鼓包病害发展过程中的必然结 果 ,如果还不及时对 出现的坑洞进行修补,坑洞 会在车辆荷载的不断冲击下继续扩展,对铺装结 构和钢板均会产生致命影响。 2 环氧沥青混凝土潜在病害 环氧沥青混凝土对施工要求非常高 ,施工处 理不得当,将会导致铺装层在使用期 间出现各种 在短期内无法预见的病害。 2 1 “ 死料” 问题 “ 死料”是因为环氧沥青混合料温度过高或 者超出其最大 “ 容留时间” 而形成 的 “ 团料” 。 “ 死料”混入铺装层内部后 ,由于反应时间已
10、经 超过规定 的容许摊铺时间 ,环氧的胶粘大分子链 已经初步形成 ,在摊铺机的碾压下 ,该处的混合 料将会出现粘结力 丧失、表 面干枯、松散 等症 状。“ 死料” 区域内的松散混合料在行车荷载作 用下将会产生剥离。 “ 死料”在整个环氧沥青混凝土生产到摊铺 过程中都是不可避免的,在施工中应尽可能地杜 绝 “ 死料” 的产生 以及做好 “ 死料 ”的清理工 作。 2 2 粘结料与钢板粘结问题 环氧沥青粘结料与钢板表面的粘附性较好 , 常温下的拉拨强度可达 2 7 5 MP a ,但是组分混 合比例不当或是钢板表现清洁度不够就会影响环 氧沥青粘结料与钢板之间的粘结能力。如果粘结 料与钢板的粘结力不
11、足 ,铺装层投入使用后将会 出现铺装层的脱层病害 J 。 在粘结料喷洒过程中应时刻检测 A、B组分 比例 ,以避免 由于 比例误差而导致粘结性能下 降。在粘结料喷洒前必须确保钢板表面 的清 洁 度 ,钢板表面的油污、蜡等都会大降低粘结料与 钢板的粘结性能,必须严格按规定对钢板进行清 洁处理。 2 3 施工中水的隐患 雨水或露水是环氧沥青混凝土施工中很严重 第 1 期 王润寿等 环氧沥青混凝土钢桥面铺装病害的原因分析与处治 1 5 的影响因素 ,在环氧沥青混凝土铺装 中,若遇任 何形式 的水源都会发生起泡现象 ,如果水分 、油 污等杂物在铺装前未能及时清除,温度升高发生 汽化 ,汽化形成的高压气
12、体 冲破未固化的环氧沥 青混凝 土铺 装 层 ,从 而 形 成 “ 气 泡 ”或 “ 气 孔 ” 【 3 。这些 “ 气泡”或 “ 气孔”的存在会使桥 面水进人到铺装层 内进而破坏铺装层结构。 另外,环氧沥青混凝土铺装层在施工时如果 遇雨应该立刻停止施工 ,并将 多余混合料废 弃。 但是雨水会影响已经洒布完成的粘结层 ,导致粘 结层失效 ,为此需要根据实际情况确定是否需要 补洒 ,而失效 的粘结层 在铺装层 间形成薄弱层 , 影响铺装层使用质量。 在环氧沥青混凝土铺装过程 中应尽量杜绝一 切水源。首先 ,雨天后施工前 ,应检查确认干燥 无误后方可投人施工。其次,做好料库的苫盖防 雨工作,天晴时
13、开启料库,让空气充分流通,最 大限度避免石料受潮。第三 ,必须在环氧沥青混 凝土施工过程中,切实按照施工实施细则进行 , 严格杜绝恶劣天气条件下施工。 3 环氧沥青混凝土病害的处治 环氧沥青混凝土病 害 的处治 可根据不 同病 害,病害产生的不同时期进行采取相应的措施并 及时的修复。 3 1 初期鼓包处治 初期鼓包表现为小范围隆起,在刚摊铺完成 时发现有鼓包现象应及时采用钢针刺穿将水汽排 出后再将铺装层击实 ,也可选择低粘度材料进行 简单密封处理 ,或将鼓包处挖除重新填充新的混 合料 8 。 3 2中期裂缝处治 对钢桥面铺装上的细小微裂纹 ,一般采用灌 缝处理 ,对于裂缝较大处可采用开槽灌缝
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