沥青混凝土在桥面铺装中的病害分析及质量控制研究

李敏 赵健 李焕

(1.新疆交通职业技术学院，新疆 乌鲁木齐 831401；2.新疆昌吉市政建设(集团)有限公司，新疆 昌吉 831100)

随着国内大量的高速公路建设并投入运营必然会对高速公路路面和桥面造成一定的损伤劣化，避免不了长期的维护。通常情况下，在高速公路运营全生命周期内，养护和维修的费用十分巨大。若想要提高高速公路的工程效益，一味的控制项目建设成本是不可取的往往需要采用高效的运营管理模式和先进的工程建设技术，作为工程的前期建设者更要重视工程质量本质问题，把握住工程建设质量要求，从建设全周期的起点开始严抓工程质量问题，确保工程项目建设在保证最低的适用寿命之余，尽可能的在后期运营维护中降低成本，进而实现最为高效和经济的工程建设基本要求，达到项目建设高标准高收益的目标。

关于沥青混凝土在桥面铺装上的应用问题也有不少学者进行了相应的研究工作，陈以恒，依托工程实例研究了沥青混凝土的几种病害形式，研究结果表明在桥梁的不同区域出现病害的可能性也不一定相同，主要表现为当车辆荷载增大时出现病害的可能性越大，故桥梁的下坡段通常为病害集中区域。马丽娟，研究了浇筑式沥青混凝土在桥面铺装中的应用，研究结果表明合理分配沥青混凝土中混凝土配比可以更好的使沥青混凝土平铺至桥面。王长耀，以汾离高速北偏城大桥为例，研究总结分析了沥青混凝土桥梁铺装的病害成因和病害机理，并针对病害提出了相应的整治措施和手段。张吉广，研究了重庆地区市政桥梁坑槽修补块的使用情况，研究结果表明沥青混凝土桥面铺装修补块出现病害的主要类型为松散剥落、推移拥包、沉陷车辙、界面破坏和裂缝五种。杨俊，总结研究说明了沥青混凝土桥梁铺装路面的施工技术要点，以达到提高施工质量的根本目的。马保君，依托渭武高速公路官亭1＃特大桥为例，研究了提高桥梁铺装施工质量的方式，最后研究结果表明沥青混凝土上面层为满足良好的抗车辙、抗滑和抗渗性能，宜采用具有较好的抗疲劳和低温缩裂性能的沥青混合料。

目前，在我国的高速公路桥梁中常使用沥青混凝土作为高速公路桥梁的桥面铺装材料，由于近年来国家经济发展迅速交通物流也飞速发展，导致高速公路交通量急剧增长，进而出现了更多的大型货车和载重车辆，随之而来的问题就是造成了国内众多高速公路桥梁出现了不同程度的劣化问题，由于桥面铺装层出现问题导致交通质量有待保证，造成了许多潜在的交通运营风险，同时由于个别问题的产生严重影响了车辆的通行安全。

1 沥青混凝土在桥面铺装中的应用现况

由于沥青混凝土的稳定性较高因此在工程界普遍适用于桥面铺装工程中。为此，有大量学者对于沥青混凝土的力学性能等材料指标参数进行研究，研究范围包括其在桥梁桥面铺装工程中的应用效果和施工措施，试图以此来更新沥青混凝土在桥面铺装中的应用技术，达到更高的施工质量效果。

目前，沥青混凝土在桥面铺装中的应用研究主要是指向沥青混凝土施工技术和施工程序辅助措施上，同时研究结果还包括特定的材料管理，在获取得到相应的混凝土拌和参数后，匹配到相适应的桥梁桥面铺装之上，随后加大该参数调制出的混凝土铺设面积，按照调整的机制获取得到最优的参数，获取得到最终的最优适配结果。

传统的沥青混凝土在桥梁的桥面铺装上的应用研究，主要是依托沥青混凝土材料自身的铺展参数来调整应用范围并随之调整混凝土的应用比例，具有十分显著的应用特性。通常来说传统的手段难以检测出正确有效的铺装参数，进而导致参数的应用效果较差，难以满足实际施工时的精度和作用。沥青混凝土在桥梁桥面铺装中的应用，可以强化桥面铺装的施工工艺，有利于参数化施工的目的，通常具备较强的实用特性，并且能够在一定程度上提升施工效率。

2 沥青混凝土桥面铺装病害问题

沥青混凝土路面由于材料本身具有极强的稳定性和行车舒适性等优点被广泛应用于城市道路之中，由此可知这些特性同样可以适用于桥梁的桥面铺装上。但是在一般情况下由于设计和施工或多或少存在着不合理和不妥当的地方，导致道路各部分的质量良莠不齐，以至于在桥梁通车之后由于阳光曝晒、雨雪天气等导致桥梁的桥梁铺装出现不同程度的劣化损伤，若相关市政主管部门对桥梁的养护修缮滞后，沥青混凝土桥面铺装将会出现诸如开裂、掉块等不良影响进而影响桥梁的正常使用功能。桥面铺装作为桥梁整个桥面板体系的重要组成部分，其功能不仅仅是作为行车使用也是作为桥面结构的保护层使用，进而桥面铺装层在重载货车形式情况下的。但是现阶段的桥梁设计中，仅仅将桥面的铺装层作为磨损层进行考虑，采用路面相关规范对其进行设计，严重影响了其实际使用中的耐久性和稳定性问题，没有受到足够的重视。

根据国内近年来得到的相关工程经验，导致桥梁桥面铺装出现损伤的主要集中于沥青混凝土层的损伤破坏，其中主要的损伤类型是混凝土桥面铺装路面出现裂缝、过度变形、表面磨损损坏等。裂缝损伤主要是由于桥面出现不同程度的横向裂缝等问题；沥青混凝土路面过度变形主要呈现为路面出现推移、凹陷等；铺装层表面磨损损坏主要表现为表面磨光和过度磨损等；水损坏主要表现为麻面、剥离、掉粒、松散、坑槽等；粘结层损坏主要表现为铺装材料的开裂和变形、桥面板与铺装材料的分离等。

3 沥青混凝土桥面铺装病害原因

3.1 结构理论与设计的影响

由于目前我国对于桥梁设计理论的研究处在一个相对成熟的阶段，大部分注意力都集中在了桥梁承载体系结构设计之上，对于桥面铺装层的设计没有相关的计算标准，仅仅是对其最小厚度进行了一个规定。但是实际情况表现出来的是并不是所有的桥梁的桥面铺装层厚度都是一样，与桥梁的交通量等密切相关，需要进行专项计算。在对桥面铺装层厚度进行理论计算时，会发现计算结果明显大于规范约定的最小桥面铺装厚度，为此很多工程建设方为了节约建设成本进而减少桥面铺装层的厚度。并且在现有的常用计算理论中也同样存在缺陷，通常将桥面铺装层计算只承受横向荷载，然而实际上应该是双向受力状态。随着城市体量的增大和现代化的发展，车辆的交通量也逐年增多，桥面铺装层的磨损和承载体系都在承受着十分巨大的考验。

3.2 水的影响

桥面铺装层在设计之初就有作为桥梁主体承载体系的保护层的左右，其中水的作用对于铺装层的影响也不容忽视。由于桥面铺装层在施工过程中可能存在各种原因导致其密实度无法达到要求，有较多的水渗入至其结构之中的空隙，在温度和水的反复作用下导致其空隙不断增大，随即导致桥面铺装结构的各层之间出现分离，变相减少了各层之间的粘结能力，进而导致防水层的防水能力降低甚至失效，一旦出现了上述问题在桥面铺装层上就会表现出局部剥落掉块起皮等损伤，最后导致结构出现细小裂纹。这些裂纹在桥面上车辆反复摩擦作用后容易产生更为严重的损伤，影响桥梁的正常使用。

3.3 温度的影响

由于桥面铺装层处于整个桥梁路面的最表面，直接经受大气和外部环境的影响所处的作业环境也相对严苛。经过测量发现在夏季桥面铺装层的温度要高于内部结构，冬季其温度要低于内部结构。由于桥面铺装层直接处于相对恶劣的作业环境之中，因此其出现劣化损伤的概率要远大于内部主体结构。对此，应当在桥梁设计施工阶段时增大对桥面铺装层的重视，提高沥青混凝土材料的质量和施工标准，尽可能减少天气变化原因对桥面铺装层产生的影响，提高桥面铺装层对于温度的适应能力。

3.4 施工工艺的影响

在施工过程中对于桥面铺装层重视程度不够，没有对桥面铺装层厚度进行严格控制。在实际施工过程中，由于桥梁大多采用预应力结构，存在着不同程度的反拱以及桥梁支座出会出现不同程度的沉降变形，但是这些微小的变化量又难以精确的测量控制。根据现有的施工经验发现，桥梁工程在施工过程中只能容许5mm以内的变形误差，但实际情况下难以控制在5mm以内，在实际处理时通常是采取调整桥面铺装层厚度来达到桥梁桥面平整度的要求。

3.5 桥面防水粘结层的影响

桥梁结构的防水层对于桥梁铺装层的整体性影响较大，直接影响了铺装层的使用效果和防水效果。目前，通过理论研究和现场实际施工经验表明，桥面防水粘结层的损坏是诱发桥面铺装层出现不同程度损伤的直接原因。本质上来说，导致这种损伤的主要原因是由于桥面铺装层与桥梁主体结构之间的刚度差异较大，导致两部分之间的变形无法协调统一，进而在界面处产生较大的应力集中，这种应力的集中容易导致桥面铺装结构出现较大的剪切变形，进而导致两部分结构出现相互错动滑移产生了病害，影响桥面铺装层的使用功能。

4 沥青混凝土桥面铺装病害处置措施

需要在建设初期就树立桥梁运营寿命期全生命周期的养护工作，以此来严格要求桥面铺装的施工质量。根据国内外相关公路桥梁的维护经验，以相对合理的评估方法对桥梁结构的建设情况进行评价，在该种评价方法中需要将后续使用过程中的养护成本进行严格考虑，进而可以提高工程质量，提高整个工程的经济效益，避免过多资源浪费与后期运营过程的养护中。

4.1 桥面铺装层处治对策

首先对桥梁铺装层中的沥青混凝土层和混凝土调平层进行刨铣，同时对于桥梁的承载结构顶面存在的孔洞等潜在隐患用环氧树脂进行填充。然后对缺陷部位重新布设钢筋网片然后浇筑钢纤维混凝土，在钢纤维混凝土处于初凝时精铣刨1 cm以达到除去表面浮渣和不均匀部分，最后在钢纤维混凝土上加铺1 cm超黏纤维磨耗层。

4.2 桥面防水磨耗层处治对策

在桥面混凝土铺装结构施工时加铺1cm后的超粘磨耗层，其工作原理是在原有表面微处理的基础上进行一次预先防护属于一种新型的桥梁桥面铺装的预养护措施，超黏纤维磨耗层采用高黏改性乳化沥青、纤维和骨料紧密相连形成复合力学嵌锁体系，具有高耐磨性、高黏附性、高防水性、超强的抗裂能力，可在水泥混凝土铺装层表面形成一层超薄磨耗层，起到防水、抗滑、耐磨、抗裂的作用。

5 沥青混凝土桥面铺装层施工质量控制

为了达到沥青混凝土可以匹配实际工程中的应用要求，从根本上需要从桥面铺装工程的施工质量入手，换一种说法就是需要从桥面铺装材料本身和施工质量两个方面进行考虑。

5.1 沥青混合料拌合质量控制

1）矿料级配的控制，根据相关的施工经验可以看出，沥青混凝土材料的矿料级配对于沥青拌合料的拌合质量有很大的影响。在工程项目的实际操作过程中，首先需要对冷料的进料速度进行控制，需要良好的匹配领导皮带转速和冷料流量之间的关系，按照针对性设计的配合比确定各部分材料的用量，在通过传送机传送效率和送料量的大小来判断各部分用料的比例。与此同时拌合料的各部分之间的配合比关系与实际所处的空间环境密切相关，并且在实际实施过程中需要严格控制各部分材料的用量比例，尽可能的减少实际拌合料配合比和设计配合比之间的差距。

2）拌合温度的控制，结合国内外众多大桥的施工经验，不难发现施工时拌合料采用的拌合温度对于拌合料的拌合质量有着十分显著的影响。在实际施工操作过程中需要良好的控制拌合料的拌合温度，通过关注现场实施过程中的温度变化，参照设计文件和相关施工要求对拌合料的拌合温度进行严格控制。

3）油石比的控制，拌合料之间的油石比是影响沥青混凝土材料的一个关键性影响因素，本质上来说其比例决定了沥青混凝土的强度和延展性。一般来说，沥青含量越高沥青混凝土的延展性越高，可塑性越强但随之而来的就是强度相对较低，容易产生较大的变形。因此可以看出，沥青含量过多或者过少，都对混合料的配比合成、施工使用造成影响。

5.2 桥面铺装压实质量控制

1）合理的碾压温度，在桥面铺装工程在施工过程中温度对于铺装施工的影响也是十分巨大的，施工温度直接影响了铺装层的碾压质量和碾压次数。通常情况下，再相对合理的施工温度是可以通过较少的碾压次数得到质量较好的铺装工程，整个沥青混凝土的密实度也可以得到相应的保证。在实际施工过程中沥青混凝土的施工温度的确定需要根据材料和工程所处的实际情况来确定。路面的压实温度是影响沥青混合料压实密度、压实效果和压实质量的主要因素。

2）合理的压实速度与遍数，桥面铺装的压实速度与实际铺装施工时的时间和各种性能参数直接相关，过大容易影响压实质量，过小容易导致压实时间过长，合理的压实速度可以很大程度的减少压实施工时间，提高工程的施工效率，在保证工程施工质量的前提下加快施工进度。施工中可以适当提高碾压速度，以保证沥青混合料碾压质量为前提，最大限度的提高碾压速度，提高路面压实工作的施工效率。

3）压实中的其他问题，在采用振动压路机施工时应当尽量避免过度的振动对桥面工程产生的影响，进而影响桥梁结构的承载能力；在实际施工过程中建议将压实和检测放在同时进行，根据检测的结果合理控制压实速度和压实时间，增大施工效率的同时确保施工质量得到保障。

6 结语

随着城市和市域交通的发展，越来越多的高速公路被建设，随之而来的便是越来越多的公路桥梁投入运营越来越多的公路桥梁需要维护。文章通过分析沥青混凝土桥面铺装常见的病害类型和成因，认为控制好桥面铺装施工质量可以很好的减少相应病害的发生，主要结论如以下几点。

1）在运营公路桥梁中产生的早期病害主要是由于沥青混凝土出现损伤进而产生相应病害，其中沥青混凝土的损伤类型主要体现为表面出现裂缝损伤、路面变形超限、路面表层损坏、水损坏以及粘结层剥离损坏等；2）导致运营公路桥梁沥青混凝土桥面铺装出现病害的主要原因是由于结构理论与设计、水、温度、施工工艺以及桥面防水粘结层等因素的影响；3）对沥青混凝土桥面铺装施工质量的把控主要集中在沥青混合料拌合质量控制和桥面铺装压实质量控制两个方面。