沥青混凝土桥面铺装使用寿命预测及常见病害处治对策

2013-06-11李晓妮刘西雷

交通运输研究 2013年18期

关键词：稀浆装层封层

李晓妮，黄江，刘西雷

（1.山西省公路局太原分局，山西太原 030006；2.山西省公路局，山西太原 030006；3.北京新桥技术发展有限公司，北京 100088）

随着交通量及汽车轴载越来越大，以及气候条件越来越苛刻，我国的桥面铺装层普遍出现了严重的早期病害，极大地影响了桥梁的服务质量，造成了巨大的经济损失。目前关于沥青混凝土桥面铺装层使用寿命的研究，还未形成有效的理论体系。

1 使用寿命预测

1.1 使用年限调查

从工程经济学的观点将铺装层作为投资实体来满足效益方面的要求，如将铺装层使用至继续维修补强已不如拆换更加经济时的期限，作为判断铺装层寿命终止的一个重要标准。

对国内22座大桥沥青混凝土铺装使用寿命的调查结果见表1－1。

表1-1 沥青混凝土桥面铺装使用年限统计表

表1-1（续）

通过表1－1可知，22座大桥沥青混凝土桥面铺装第一次出现病害的平均使用年限为5.3年。

1.2 寿命预测

分析表1－1所示的调查结果，取铺装层厚度作为横坐标，取每个铺装层厚度的使用年限平均值作为纵坐标，可以得到如图1－1所示的沥青混凝土铺装厚度与使用年限的关系曲线。

通过图1－1中沥青混凝土铺装层厚度与使用年限的关系曲线，可以得出沥青混凝土铺装层使用年限与厚度的关系方程：

式中：t—沥青混凝土桥面铺装使用年限；

d—沥青混凝土桥面铺装层厚度，cm，d∈[6，10]。

分析图1－1和式（1－1）可知，使用年限随铺装层厚度的增加而增大，但当铺装层厚度达到8cm时，使用年限趋于稳定。综合考虑使用年限与工程经济性，建议将沥青混凝土桥面铺装厚度设计为8cm。

2 常见病害处治对策

2.1 常见病害调查

沥青混凝土具有柔性，沥青混凝土铺装的桥面经常会出现开裂（横向裂缝、纵向裂缝、网裂伴有沉陷等）、泛油、变形（车辙、推移、拥包、波浪）、坑槽（唧浆）、松散等病害（如图2－1～图2－8所示）。

2.2 常见病害处治对策

2.2.1 当铺装层病害不影响桥梁主体安全时

病害不影响桥梁主体安全，即病害面积较小或者较轻，不会对桥梁造成结构性影响。

此类病害具体处治措施如下：

a）混凝土开裂（包括横向裂缝、斜向裂缝、纵向裂缝）只需用热沥青材料灌缝，隔绝空气，防止水分渗入，增强混凝土的耐久性；

b）坑槽、网裂、沉陷挖除病害位置，然后洒一层粘层沥青，用热拌沥青混凝土修补并碾压、找平；

c）拥包、车辙对于轻微而且稳定的拥包、车辙，用铣刨机在气温较低时削平，并用热拌沥青混凝土碾压、找平。

对于由面层原因产生的严重拥包，可在气温较高、面层发软后铲除，然后洒一层粘层沥青，重新铺筑沥青混合料，并找平、压实。

2.2.2 当铺装层病害影响桥梁主体安全时

病害影响桥梁主体安全，即铺装层发生大面积损坏，严重到影响桥梁结构的安全。此类病害处治对策主要包括雾封层、碎石封层、稀浆封层、微表处和薄层罩面等。

桥面铺装处治对策，应根据桥梁所在公路等级、桥面技术状况、交通量、资金和费用效益等因素，综合分析，科学确定。通常情况下可参照表2－1。

表2-1 各等级公路桥梁适用的处治措施

2.2.2.1 雾封层

雾封层技术是指用精密喷洒设备将乳化沥青、改性乳化沥青喷洒于出现早期损坏的高等级沥青路面上，以封闭早期微裂缝的路面预防性养护技术。由于在喷洒时呈现黑色的雾状而被称为雾状封层技术，简称雾封层技术。这种“雾”并不是通常所说的雾，而是沥青。

2.2.2.2 碎石封层

碎石封层是在道路表面撒布一定量的胶结料后，再在其表面撒布一定量的单粒径碎石并通过碾压使碎石的2／3嵌入胶结料而形成一种耐久、抗滑的道路表面的处治方法。

2.2.2.3 稀浆封层

稀浆封层技术是以级配碎石材料为集料，以满足相关技术要求的乳化沥青材料为结合料，加入适量的水、填料以及必要的外加剂，在专用稀浆封层机行驶过程中按设计比例配制成具有一定技术性能的稀浆混合料。这种稀浆混合料的稠度较小，形状似稀浆，铺筑厚度一般在3～10mm之间。由于稀浆封层体系中，油石比比一般的热拌沥青混合料高，使用的集料粒径以0～5mm为主，所以固化成型后混合料空隙率低，防水性能高。

2.2.2.4 微表处

我国《微表处和稀浆封层技术指南》中将微表处定义为：微表处（Micro－surfacing），是采用专用机械设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上，并很快开放交通的其有高抗滑和耐久性的薄层。

2.2.2.5 薄层罩面技术

所谓薄层罩面技术是指将改性乳化沥青掺加到热沥青混合料中摊铺后，通过钢轮压路机适当碾压形成热沥青混凝土磨耗层。改性乳化沥青独特的配方设计使其在与热混合料接触的瞬间破乳并向上气化填充混合料的下部空隙，确保磨耗层与原有铺装层的粘结，封闭原有路面的轻微裂缝。