混凝土桥面病害成因及防治措施分析

2020-02-16李定珠

四川水泥 2020年5期

李定珠

（重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074）

1 序言

许多桥梁建成通车后不久在远未达到设计寿命前,就出现了众多的病害，其中桥面病害尤为普遍和严重，主要表现为脱层、鼓包、开裂、车辙、推移、唧浆、钢筋锈蚀等现象。通过大量的调查发现桥面病害成因包括水损以及防水粘结层功能的下降，因此桥面病害的防治逐渐得到重视。

1.1 病害类型

不同的因素造成了不同类型的病害特点，主要归纳为开裂、表面变形、水损坏以及桥面板破坏等五大类。

1 开裂

开裂类破坏主要包括横向裂缝、纵向裂缝、网裂等。桥面铺装层裂缝首要表现为横向裂缝，通常横向裂缝沿垂直于道路中心线延伸，尤其是在桥面板或者梁搭接的位置，伸缩缝和其它沉重构建处都容易出现裂缝。

2 表面变形

表面变形是指沥青混凝土在高温时软化而流动变形，主要沿车轮线及附近出现，一般表现为车辙、推挤、拥包等，其变形类破坏一般出现在车辆行车线附近。

3.水损

水损破坏主要表为：剥离、松懈、坑槽、唧浆等，主要出现在桥面排水不畅、桥面铺装不严实、孔隙率较大、防水粘结层不透水性能较薄弱、水泥混凝土桥面板钢筋预埋等部位。

4.桥面板破坏

水泥混凝土桥面板常出现的破坏是铺装层的龟裂、破碎和漏筋，一般出现在预埋钢筋网、梁相互搭接、伸缩缝安装、振捣不充分等部位，尤其是承重受力较强、防水粘结层不透水性能较差等部位。

1.2 桥面病害成因分析

桥面出现病害的原因是多方面的，具体说来，主要包括桥面自身结构设计和原材料本身的缺陷、车辆荷载的反复作用、水的渗入、自然环境、施工的缺陷等五大类。

1.桥面自身结构设计和原材料本身的缺陷

桥面自身的缺陷又包括设计缺陷和自身材料缺陷，我国在桥面设计方面还没有较合理的设计理论和设计规范，在进行桥面铺装设计时，设计出的桥面铺装结构并不一定科学。当混凝土配合比设计时孔隙率大，积水易渗入混合料内部，继而造成水损；油石比设计过高易造成泛油现象；当防水涂料各组分比例设计不准确时易降低其粘结和不透水性；当水泥混凝土板的配合比设计不合理将会造成强度的降低。

桥面源头上的缺陷应溯源到材料本身，如果本身使用的沥青性能不佳，低温易脆变，高温易软化，易造成车辙、脆裂等病害；如果防水材料本身粘结性差，使用效果自然降低，水泥混凝土桥面板也是同样的道理。总而言之，材料本身的缺陷就是其自身使用性能如各项指标无法达到实际的使用要求。

2.车辆荷载的反复作用

桥面通车后主要是为了车辆行驶的需要，使其在使用年限内不会被车辆荷载的反复作用损毁。尤其是在车辆荷载的作用下沥青混凝土在夏季因高温出现流体变形，造成车辙、推移等永久变形；当水渗入混凝土内部以后，在行车荷载的作用下容易造成动水压力，从而出现唧浆、剥落等损害；尤其是在桥面转弯、大陡坡路段及车辆急刹车时，行车荷载易对桥面造成剪切破坏，沥青混凝土铺装层和桥面板之间易产生错位滑移，导致推移、拥包等病害。在梁或板的搭接处或者其它承重构件处容易在荷载作用下产生负弯矩和应力集中。

3.水的渗入

水对桥梁的损坏主要表现在两个方面：第一种是水渗入沥青混凝土，浸入沥青与集料的界面，使沥青与集料的粘附性下降，在车辆荷载作用下产生动水压力使沥青混凝土慢慢散落，逐渐演变为网裂、坑槽、唧浆等病害。当水渗入混凝土以后，冬季低温环境中水易结冰，出现严重的冻融破坏。

第二种是当防水粘结层的防水能力失效后，水会穿过铺装层和防水粘结层渗入水泥混凝土桥面板产生碱-基料反应和钢筋的锈蚀,尤其是冬季融雪防冻的盐溶液渗入，易发生复杂的电化学反应。

4.自然环境

自然环境对桥面的破坏主要包括温度、降雨、盐水侵蚀等。当沥青混凝土的高低温稳定性无法抵抗行车荷载时，夏天易流体变形而出现车辙、推移等病害，冬天易因冻融而脆裂；降雨天排水不畅容易下渗而造成水损；另外沥青混凝土容易在光、热、水、氧的共同作用下发生氧化反应或者更严重的老化，而造成严重的破坏。

5.施工过程的缺陷

完善的施工工艺和正确的施工方法是桥面良好使用效果的保证。调查发现,沥青混凝土摊铺的不完善是造成病害的重要原因，摊铺和碾压不均匀易造成桥面凹陷，雨天易形成积水区；压路机碾压不充分易导致压实度低，孔隙率过高造成水下渗形成水损；施工过程中，摊铺机和压路机经常防护不到位因滴落的柴油和煤油造成污染而影响质量；一般沥青混凝土摊铺时温度可达150℃以上，接触到防水粘结层会因高温而软化，碾压时易造成骨料穿刺损害；若防水涂料喷洒前桥面板未清理、刮毛、磨平突出物，防水涂料成膜后易降低粘结效果和造成穿刺破坏。喷洒不均也将影响通车后的使用效果。

1.3 混凝土桥面病害防治措施

针对前面总结的病害成因，欲望达到有效的防治效果，需从病害成因中分析，从根源着手。混凝土桥面病害防治措施主要可以从三个方面着手：原材料性能是否达标、设计是否合理、施工过程是否正确。

1.从原材料着手

要想桥面不出现早期病害，原材料是否合格是关键所在，严把原材料质量关，各项指标实测合格后方可使用，避免使用较多的光滑石料，选用有棱角性的原材料增加相互之间咬合力，拌合的时间、温度等必须控制准确，以保证混凝土质量。沥青和防水涂料的性能须满足使用的要求，必须耐高低温、有较好的粘结和抗剪切强度，较强的抗施工穿破和不透水能力等。

2.从结构设计方面着手

在设计上应保证各层厚度满足使用要求，严格按照设计规范来施工。对于高速公路桥面，如防水粘结层厚度一般要求2-3mm；沥青混凝土配合比设计要合理，尽量使用密级配，谨防因孔隙率过高而渗水，油石比应设计准确，油石比过高容易出现泛油现象，其各层的原材料掺配比率必须准确；泄水孔的标高以及桥面坡度应设计合理，确保桥面水便于排出。总之，桥面各层及附属结构的设计必须满足使用的需要。

3.从施工工艺着手

施工中经常有工人因操作失误而造成质量问题。施工前应对水泥混凝土桥面进行清扫、刮毛等，突出物及凹陷处应打磨或修补，以保证桥面平整、粗糙、干燥、干净，否则容易影响防水粘结层与桥面板的粘结效果，尖锐物易造成穿刺损伤。防水涂料施工时，涂抹要均匀，撒布的量要充分；碾压一定充分压实，碾压时一定要保证较好的平整度，以免出现凹陷，雨天形成积水；摊铺机和压路机上的柴油等有害物质做好保护措施，谨防低落到桥面影响质量；施工完后要保证足够的养护期，谨防过早通车，养护过程中防止表面出现杂物。