浅谈高速公路沥青混凝土桥面铺装病害及防治
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摘要：本文通过对甘肃省多条高速公路桥面铺装使用状况的调查及桥面铺装病害检测，对沥青混凝土桥面铺装病害的产生原因进行了详细的分析。提出了各种防治措施，对沥青混凝土桥面铺装的预防性养护、病害治理提出了一定的建议。
关键词：高速公路 沥青混凝土桥面 病害
甘肃省桥面铺装在高等级公路上通常采用的是自上而下的结构：沥青混凝土面层（1~2层）+防水涂料（防水卷材）+防水混凝土模式。笔者通过对运营期内谗柳、白兰、平定、宝天高速公路桥梁桥面铺装的调查，发现相对于路基路面而言，桥面铺装的破坏尤为突出和严重，这样对车辆的安全行驶以及桥梁的使用寿命都有较严重的影响，主要原因包括交通量的快速增长、重型车辆的不断增加等。荷载反复作用桥面不堪重负，就会出现裂缝、沉陷、坑槽等病害及单板受力现象，降低了高速公路行车的舒适性，并由此产生了一定的社会影响。
1 高速公路桥面铺装病害的普遍表现
1.1 桥面铺装出现大面积松散及坑槽。道路表面集料的松动及离散是桥面松散的集中表现，继而导致大量的松散材料的产生，散失而导致坑槽现象的出现。材料松散，出现坑槽的根本原因还是由下面几点导致的：面层材料组合不当、施工质量差，结合料含量太小、粘结力不足等，这些都是面层混合料中集料粘结丧失进而成片散开，形成松散的罪魁祸首。加上车轮后的真空吸力及风和雨水对松散材料的作用，龟裂及其他裂缝的出现是不可避免的，随之而来的就是松动碎块产生，脱离面层而形成大大小小的坑槽。专业人员对破损路面做钻芯检测过程中发现，部分芯样在钻孔作用下就已经破碎很严重，取出已相当困难，部分芯样即使可以取出来，也是大部分已经发生环向开裂；只有少数芯样保存完整，但抗压强度明显低于设计强度。另外，在检测中还发现诸多问题，例如大多数芯样表面过于松散、浮浆较多，、手掰掉渣、骨料不均匀、钢筋网位置缺乏准确度等。
1.2 桥面铺装出现严重唧浆。桥面钢筋混凝土铺装层疲劳裂缝严重，局部钢筋混凝土铺装层网裂破坏，导致沥青混凝土层松散破坏，渗水后严重唧浆。
1.3 桥面铺装出现大面积推移拥包，形成环状裂缝，导致大面积松散破坏。铺装层内部较大的剪应力会导致不确定破坏面的剪切变形，或者铺装层与桥面板层间结合面粘结力较差，抗水平剪切能力不强，高温作用下沥青路面的剪应力会下降，这样会使水平方向上出现较为严重的相对位移的剪切破坏，进而出现推移、拥包等病害。
1.4 桥面铺装道面出现严重车辙。车辙一般会出现在沿道路纵向车辆集中碾压过的位置，即路面上带状的凹陷。沥青路面上的主要病害之一就是车辙，它是导致沥青路面破坏的一大原因。根据深度不同，根据车辙程度可分成3个等级，轻级：车辙深度为6―13毫米为；中级为13―25毫米；重级为大于25毫米。
1.5 开裂。桥面铺装中还有一个较为常见的损坏现象就是开裂即路面出现裂缝。开裂的种类和原因有多种，上述各种变形伴有裂缝出现，而这时指的开裂别称作疲劳开裂，就是指路面正常使用时，路表没有显著永久变形而出现的裂缝。疲劳开裂的形成是首先会出现较短的纵向开裂，然后在纵裂的边缘会渐渐发展为网状开裂，继而开裂面积不断扩大。一旦桥面铺装出现了裂缝，水分就会沿缝侵入，使集料变软而导致路面承载能力降低，加速裂缝发展。甚至可能会有其他的病害出现，比如坑槽、松散。
1.6 在多孔连接结构墩顶负弯曲矩区，桥面铺装顶面开裂，导致裂缝中渗入雨水、盐水也加剧了桥面的破坏。
2 桥面铺装病害成因分析
根据对这些桥梁的检测结果以及对病害的分析，原因主要存在于以下几个方面。
2.1 桥面铺装混凝土结构设计不合理。桥面铺装设计多为8-12cm左右，厚度偏薄；钢筋多为直径为6-8mm构造钢筋，直径偏细；混凝土设计为普通混凝土，混凝土强度低，影响铺装层的整体性，加上日益加重的交通量和车辆荷载，造成了桥面的破坏。
2.2 桥面铺装混凝土施工质量较低。
2.2.1 施工中铺装混凝土强度设计要求不达标，配合比不当，钢筋位置固定不准确。
2.2.2 施工过程中，浇注铺装混凝土前梁板顶板面凿毛和清理不恰当，铺装层与梁板之间存在夹层。不能紧密结合成整体，形成“两张皮”，在行车振动作用下产生疲劳破坏。
2.2.3 由于桥面铺装面积大但是厚度薄，在施工中如果混凝土坍落度过大或振捣过度，就容易产生上部浮浆变厚而粗集料沉积下层的现象。雨，雪水渗入腐蚀以及行车碾压产生动水压力，就会将桥面铺装表面层压碎，继而形成坑槽和唧浆。
2.2.4 原材料低质量、砂率过大、砂石级配差、水灰比控制不好、混凝土拌合物和易性差、施工时漏振、模板漏浆等，导致混凝土出现蜂窝、气孔过多等不良现象，造成其强度下降，耐久性不足，继而破坏铺装层的整体性，铺装层的抗裂、抗冲击、抗弯曲、抗耐磨能力下降。在对桥面铺装进行施工时，没有按规定设置施工缝；浇注混凝土过程中间歇时间控制不当等，同样对混凝土的连续性和整体性造成影响。
2.2.5 保养措施不到位。施工完成后没有及时对桥面进行全覆盖、全湿润保养等因素，都是桥面出现早期裂缝的原因。现在普遍存在忽视混凝土保养的现象，这更加剧了温度收缩和干缩裂缝的发育，因而造成桥面过早损坏。桥面铺装完成不久后就开放通车，在强度不高、形变未稳定的情况下桥面过早地承受外来的重荷载，就造成桥面过早的损坏。
3 桥面铺装病害的防治措施
根据桥面铺装破坏的成因，可采取以下几种处理措施。
3.1 桥面铺装选用的防水混凝土标号加大到C40以上，厚度提升到10~15cm，钢筋直径提高至12mm，使铺装层的整体强度加强，以适应日益加大的交通量和车辆荷载。
3.2 严格控制施工质量，梁板顶面凿毛及清理处理彻底，其中梁板顶面凿毛要露出骨料3~5cm，然后用高压气泵水枪清理干净；严格控制混凝土配合比及坍落度，增强混合料的和易性；混凝土要使用低收缩配合比来减少收缩裂缝。
3.3 想要桥面铺装与梁板紧密结合，桥面铺装能共同参与受力，同时使桥面铺装钢筋的位置固定，可采用植筋技术。所谓植筋就是指在空心板顶按一定间距钻孔，孔深要大于锚固长度，孔径稍大于钢筋直径，孔要用高压气泵清理干净，然后将调配好的环氧树脂胶液灌入孔中并植入钢筋，等到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，然后浇注防水混凝土。
3.4 在混凝土中加入钢纤维或聚丙烯纤维，来提高混凝土的整体性，避免开裂。钢纤维混凝土就是将适量的碳钢纤维均匀的掺入到普通混凝土中形成的。主要优点是：①抗弯拉性较强、抗剪切和抗渗性能好；②抗裂强度较高，收缩率较低，可有效防止裂缝的产生；③明显提高了韧性指标；④抗冲击、抗疲劳强度明显增强；⑤耐磨强度高；⑥钢钎维特点就是能在混凝土中分布均匀，避免出现结团、裸露等不良现象。
3.5 为减少铺装层顶开裂，可以通过墩顶负弯矩区设置加强钢筋的办法。
3.6 可放弃铺装层上的沥青路面，选择将铺装层加厚，并选用双层钢筋网，铺装层与沥青路面之间铺设防水卷材也是改善桥面层的破坏的办法之一。
4 结语
以上处治措施均已在省内道路上使用验证，具有较好的病害防治效果。由于桥梁桥面铺装的工程质量直接影响公路的运营和行车安全，因此在施工和养护过程中应加强重视，只有严格按技术规范施工，不断摸索，总结经验，发现问题及时解决，才能防患于未然，保证公路桥梁的畅通无阻。
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