南京地區(qū)環(huán)氧瀝青鋪裝病害分析及養(yǎng)護措施

南京地區(qū)環(huán)氧瀝青鋪裝病害分析及養(yǎng)護措施第1頁/共21頁一、工程簡介二、鋪裝病害基本情況三、鋪裝病害分析對比四、鋪裝病害養(yǎng)護措施

五、幾點體會第2頁/共21頁

環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝技術(shù)在國內(nèi)于2000年首次用于南京長江二橋，解決了以往橋梁建成后不久出現(xiàn)的大面積推擠、車轍等破壞的問題。

2005年該技術(shù)再次被用于南京長江第三大橋鋼橋面鋪裝。目前二橋通車已十年，三橋也通車近五年。使用整體狀況良好。1、項目簡介第3頁/共21頁☆國家高速公路網(wǎng)、國道主干線在南京結(jié)點上的重要過江通道?！疃蚰香獯髽蛑鳂驗殡p塔雙索面五跨連續(xù)鋼箱梁斜拉橋，，主跨628米；☆三橋主橋為五跨連續(xù)雙塔雙索面鋼塔鋼箱梁斜拉橋，主跨648米?！罹捎秒p向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計行車速度100km/h，設(shè)計荷載汽車—超20級、掛車—120。☆采用正交異性板流線型扁平鋼箱梁，鋼橋面鋪裝的行車道采用“2.5cm+2.5cm”的雙層環(huán)氧瀝青混凝土方案。第4頁/共21頁其中南京三橋按照20%的車輛超載30%的條件，進行設(shè)計驗證。

第5頁/共21頁表12007年二橋過往車輛超載情況統(tǒng)計表軸數(shù)車流量不超限超限30%以內(nèi)超限30%到50%超限50%到100%超限100%以上流量比例流量比例流量比例流量比例流量比例23112040282627190.82%2580778.29%236380.76%40300.13%240.00%32732527161516959.11%99231536.31%998373.65%248700.91%3360.01%43337200460.05%89226.73%2397.16%1634.88%391.17%5172594254.61%46927.19%19111.07%1106.38%130.75%6以上69033448.41%13419.42%8412.17%11316.38%253.62%合計5850319444472075.97%125188721.40%1239892.12%292860.50%4370.01%

南京二橋2001年通車后年日均交通量9800輛（絕對數(shù)，以下同），2009年日達均交通量49300輛，日均交通量年遞增19.7%。從2001-2002年度，按照“禁止軸載超50%的車輛過橋”的原則進行了超限車輛管理；因超限車管理系統(tǒng)問題，實際限制了“軸載超50%的車輛”中的約30%車輛通過大橋；

2004年二橋公司股權(quán)轉(zhuǎn)讓后，取消超限車管理，2007年實現(xiàn)計重收費。第6頁/共21頁南京三橋2005年通車，06年日均交通量（絕對數(shù)）12200輛，

2009年日達均交通量20000輛，日均交通量年遞增17.9%，

未設(shè)超限管理，實施計重收費。表22007年三橋過往車輛超載情況統(tǒng)計表軸數(shù)車流量不超限超限30%以內(nèi)超限30%到50%超限50%到100%超限100%以上流量比例流量比例流量比例流量比例流量比例21352764126377693.42%810745.99%64480.48%14140.10%520.00%378127241950853.70%34383244.01%158462.03%19780.25%1080.01%4699983319347.42%3632851.90%4190.60%530.08%50.01%561042669.84%17628.85%60.98%20.33%00.00%6以上18010759.44%6033.33%73.89%52.78%10.56%合計2204824171701077.88%46147020.93%227261.03%34520.16%1660.01%第7頁/共21頁2、鋪裝病害基本情況

南京地區(qū)鋼橋面鋪裝的以裂縫為主，也有少量鼓包和硬傷，其中裂縫病害占總病害的96.7%。第8頁/共21頁2.1鼓包鼓包病害一般是由于殘留在鋪裝層內(nèi)部的水，高溫形成水汽體積膨脹而導(dǎo)致的；鼓包也是對于密級配瀝青混凝土鋼橋面鋪裝最常見的一種病害表現(xiàn)形式。按照鼓包發(fā)展的不同形式和表現(xiàn)出來的外觀形態(tài)，鼓包病害可劃分以下幾個階段：（1）初期隆起

（2）中期裂縫擴展

（3）完全破壞階段晚期鼓包病害坑洞第9頁/共21頁2.2、裂縫，包括縱向裂縫和短小方向各異的微裂紋（不包括鼓包位置的微裂縫），縱向裂縫最長達15-20米；微裂紋長度小于20cm。

（1）微裂縫

微裂縫是非結(jié)構(gòu)性受力裂縫，出現(xiàn)的位置并非是室內(nèi)力學(xué)分析的最不利位置。裂縫出現(xiàn)極為不規(guī)則，裂紋發(fā)展速度極為緩慢。一般認(rèn)為該裂縫跟施工工藝和施工控制不成熟有關(guān)。二橋出現(xiàn)的微裂縫發(fā)現(xiàn)于通車第二年，位于鋪裝面層的部分施工接縫兩側(cè)；三橋未發(fā)現(xiàn)微裂縫。

（2）縱向裂縫

縱向裂縫一般是結(jié)構(gòu)性受力裂縫，有兩類：一類是因疲勞而產(chǎn)生的裂縫，一類是因結(jié)構(gòu)及荷載原因引起的破壞裂縫。圖3裂縫病害縱向裂縫微裂縫第10頁/共21頁2.3、表面小坑一類是使用期間過往車輛上掉落硬物的沖擊損傷（即外傷），一類是施工留下在鋪裝表面的低強度雜物被汽車磨除，一般表現(xiàn)為凹坑。外傷是指環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層由于過往車輛上硬物掉落鋪裝表面對鋪裝表面的沖擊與破損，或由于車禍等問題導(dǎo)致的硬物在鋪裝層表面形成的劃痕。二橋、三橋均出現(xiàn)多起此類病害。三橋鋪裝施工第一次使用側(cè)喂料機，采用橡膠傳送帶，在長期高溫的作用下橡膠帶有老化剝落的情況,殘留在鋪裝層中。通車以后此處會形成薄弱點而產(chǎn)生小坑洞。鋪裝劃傷鋪裝硬傷

第11頁/共21頁3、鋪裝病害分析對比類型成因分析發(fā)生頻率1、剪切滑移、脫層界面抗剪能力不足引起國內(nèi)早期很多鋼雙層SMA鋼橋面鋪裝主要的破壞類型。2、車轍高溫穩(wěn)定性不足，重載作用下的變形長期累積而形成。國內(nèi)早期的雙層SMA和單層澆注式鋼橋面鋪裝。3、推擠擁包高溫穩(wěn)定性不足，局部鋪裝質(zhì)量不均勻，而形成。國內(nèi)早期的雙層SMA。

國內(nèi)鋼橋面鋪裝典型病害第12頁/共21頁國內(nèi)鋼橋面鋪裝典型病害4、坑槽、剝落破壞氣包或局部聯(lián)結(jié)失效導(dǎo)致局部鋪裝質(zhì)量較差，且鋪裝本身剛度大，初期多出現(xiàn)放射裝裂縫。近年通車的環(huán)氧瀝青鋪裝，均有不同程度的出現(xiàn)。5、裂縫一類為早期裂縫，很快表現(xiàn)為其他形式的病害，原因是聯(lián)結(jié)層抗剪能力不足或施工控制不到位等等；一類為一定時期存在而不影響行車的裂縫，成因是疲勞破壞產(chǎn)生。第一類裂縫在國內(nèi)早期SMA鋪裝的初期出現(xiàn)，近期環(huán)氧瀝青鋪裝也有不同程度的出現(xiàn)。第二類裂縫是在環(huán)氧瀝青鋪裝上，發(fā)現(xiàn)的病害。6、泛油、光面的輪跡帶或輪印混合料高溫穩(wěn)定性不足或施工質(zhì)量控制不好，抗磨光功能不足而引起鋪裝抗滑性能不足國內(nèi)早期鋪裝的初期出現(xiàn)，后期發(fā)展為推擠擁包；近期環(huán)氧瀝青鋪裝，已發(fā)現(xiàn)少量類似病害。類型成因分析發(fā)生頻率第13頁/共21頁

以南京地區(qū)采用的環(huán)氧瀝青橋面鋪裝技術(shù)，很好地克服了前三類病害和第六類病害。病害主要是第五類裂縫，第四病害也少有出現(xiàn)。二橋鋼橋面第一次采用環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝技術(shù)，出現(xiàn)的較為典型病害，按時間先后分別是：鼓包、微裂紋、表面小坑和縱向裂縫。

鼓包病害最早出現(xiàn)在二橋施工期（2000年9月份開始施工，10月22日完成攤鋪），起因是：運料車直接行駛攤鋪車道聯(lián)結(jié)層上進行卸料，而貨車的車況參差不齊，時而出現(xiàn)滴水或漏油情況，使得水滴或其他高溫易汽化的液體被埋入混凝土體內(nèi)。施工初期經(jīng)驗不足、氣溫較高，出現(xiàn)鼓包較多；后期在運輸環(huán)節(jié)上針對性加強措施，氣溫也較低，鼓包也相對較少。三橋05年施工，研制了側(cè)喂料機，避免了料車對施工質(zhì)量的直接影響，同時健全了施工管理細節(jié)，未出現(xiàn)鼓包病害。二橋微裂紋病害分布于施工縫兩側(cè)，行車道中間位置（非輪跡帶位置），初期未作修補，也沒有明顯發(fā)展，形狀不規(guī)則，以橫橋向為主，早期發(fā)現(xiàn)的僅有部分段落存在。成因是：鋪裝施工終壓階段，壓路機急停轉(zhuǎn)向所致。三橋施工期間，加強了施工碾壓管理，過程中發(fā)現(xiàn)類似裂紋，據(jù)此要求專項管理。二橋縱向裂縫首次于2006年秋季被筆者發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)時裂縫上口已成圓弧狀。位于行車道縱隔板附近，該位置后期發(fā)現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)失效。疲勞試驗表明，常溫5KN荷載作用下疲勞壽命超過2000萬次（花山玄武巖，二橋試件），常溫8KN荷載作用下疲勞壽命不足200萬次（花山玄武巖，三橋試件）。裂縫產(chǎn)生可以確認(rèn)為高應(yīng)力下的疲勞裂縫。三橋局部段落在07年也發(fā)現(xiàn)縱向裂縫，該段落因暴雪災(zāi)害曾大量積壓重型車輛和積雪。第14頁/共21頁4、鋪裝病害養(yǎng)護措施4.1日常養(yǎng)護日常養(yǎng)護主要是排水通道的清理和橋面清掃，可防止橋面積水導(dǎo)致抗滑性能下降，防止碎石或金屬物體被重車碾壓形成小坑。4.2運營初期溫度監(jiān)測及灑水降溫二橋環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的設(shè)計溫度為-15℃～+60℃?？紤]日照輻射作用下，表面溫度近70℃，2001年高溫期按照氣溫35℃以上灑水降溫并進行了溫度監(jiān)測（部分溫測結(jié)果見表4）。交通量驟增后，放棄了灑水降溫養(yǎng)護。溫度監(jiān)測顯示灑水后，溫度可以降低近10℃。日期實測當(dāng)日最高溫度天氣預(yù)報溫度橋面鋼板鋼箱梁底板鋪裝表面環(huán)境溫度7月24日41.235.361.736.737.07月25日41.233.756.435.036.07月26日46.535.457.437.837.07月27日40.132.254.233.235.07月28日42.533.256.833.236.07月29日38.832.246.433.134.07月30日43.334.559.634.835.07月31日34.028.742.326.833.0第15頁/共21頁4.3鼓包病害養(yǎng)護4.3.1 早期鼓包修補目標(biāo)是修復(fù)鼓包底部界面。養(yǎng)護期對突起鼓包在界面處理完畢后，采用加溫壓重措施消除突起。修補材料：低粘度材料YBL粘結(jié)劑材料和LSQ47環(huán)氧樹脂。鋪裝層表面錐刺三到四個小孔，至底層位置→熱吹風(fēng)機將熱空氣吹入鼓包→濕氣充分干燥→冷卻后灌縫處理→用注射器或?qū)Ｓ昧芽p灌注儀(從最低位置起)→待有YBL粘結(jié)劑滲出后，橡膠皮堵孔。如此往復(fù)，直至最高位置的錐刺孔內(nèi)粘結(jié)劑滲出為止，最后用灌縫料將裂縫密封，待YBL灌縫料固化后即可開放交通。4.3.2中晚期鼓包對惡化后鋪裝層的中晚期鼓包病害，可以根據(jù)鼓包范圍根部的裂縫閉合情況確定鼓包病害的嚴(yán)重程度，再根據(jù)不同的嚴(yán)重程度選擇采用灌縫密封處理還是開挖回填處理。對于使用期間出現(xiàn)的嚴(yán)重中晚期鼓包開裂病害，按坑洞回填處理。第16頁/共21頁4.4 裂縫病害養(yǎng)護4.4.1修補材料

方案1：選擇低粘度的YBL粘結(jié)劑作為環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝層的裂縫修復(fù)材料。

方案2：根據(jù)不同的裂縫寬度，選用表中的修縫劑加以修復(fù)。方案3：將環(huán)氧樹脂+固化劑+酒精比例調(diào)勻后，直接涂抹在裂紋表面進行封閉修縫劑類型粘度Pa·s拉伸強度(MPa)斷裂延伸率(%)適用范圍I型0.075453.4縫寬<2mmII型0.31015.886.5縫寬2-5mmIII型0.85921.592.5縫寬>5mm4.4.2施工工藝在連續(xù)烈日暴曬后（避免高溫時分進行灌注），灌注前應(yīng)清除裂縫內(nèi)部的油污等影響粘結(jié)強度的雜質(zhì)。裂縫周邊若存在明顯的唧漿現(xiàn)象，應(yīng)先用切縫機對裂縫進行拓寬，處理好內(nèi)部破碎顆粒及水分后，按坑洞病害處理。第17頁/共21頁4.5 坑洞病害養(yǎng)護4.5.1小坑洞修補

方案1：先將小坑洞內(nèi)清理干凈，再將環(huán)氧樹脂+固化劑+酒精+集料按照一定比例調(diào)配后直接填入小坑洞內(nèi)，最后人工進行夯實。方案2：先用鋼絲刷與鬃毛刷將凹坑內(nèi)的浮動顆粒與灰塵清除干凈，然后預(yù)埋細質(zhì)集料，與臨近鋪裝層表面齊平，