南京地区环氧沥青铺装病害分析及养护措施

南京地区环氧沥青铺装病害分析及养护措施第1页/共21页一、工程简介二、铺装病害基本情况三、铺装病害分析对比四、铺装病害养护措施

五、几点体会第2页/共21页

环氧沥青混凝土铺装技术在国内于2000年首次用于南京长江二桥，解决了以往桥梁建成后不久出现的大面积推挤、车辙等破坏的问题。

2005年该技术再次被用于南京长江第三大桥钢桥面铺装。目前二桥通车已十年，三桥也通车近五年。使用整体状况良好。1、项目简介第3页/共21页☆国家高速公路网、国道主干线在南京结点上的重要过江通道。☆二桥南汊大桥主桥为双塔双索面五跨连续钢箱梁斜拉桥，，主跨628米；☆三桥主桥为五跨连续双塔双索面钢塔钢箱梁斜拉桥，主跨648米。☆均采用双向六车道高速公路标准，设计行车速度100km/h，设计荷载汽车—超20级、挂车—120。☆采用正交异性板流线型扁平钢箱梁，钢桥面铺装的行车道采用“2.5cm+2.5cm”的双层环氧沥青混凝土方案。第4页/共21页其中南京三桥按照20%的车辆超载30%的条件，进行设计验证。

第5页/共21页表12007年二桥过往车辆超载情况统计表轴数车流量不超限超限30%以内超限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%合计5850319444472075.97%125188721.40%1239892.12%292860.50%4370.01%

南京二桥2001年通车后年日均交通量9800辆（绝对数，以下同），2009年日达均交通量49300辆，日均交通量年递增19.7%。从2001-2002年度，按照“禁止轴载超50%的车辆过桥”的原则进行了超限车辆管理；因超限车管理系统问题，实际限制了“轴载超50%的车辆”中的约30%车辆通过大桥；

2004年二桥公司股权转让后，取消超限车管理，2007年实现计重收费。第6页/共21页南京三桥2005年通车，06年日均交通量（绝对数）12200辆，

2009年日达均交通量20000辆，日均交通量年递增17.9%，

未设超限管理，实施计重收费。表22007年三桥过往车辆超载情况统计表轴数车流量不超限超限30%以内超限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%合计2204824171701077.88%46147020.93%227261.03%34520.16%1660.01%第7页/共21页2、铺装病害基本情况

南京地区钢桥面铺装的以裂缝为主，也有少量鼓包和硬伤，其中裂缝病害占总病害的96.7%。第8页/共21页2.1鼓包鼓包病害一般是由于残留在铺装层内部的水，高温形成水汽体积膨胀而导致的；鼓包也是对于密级配沥青混凝土钢桥面铺装最常见的一种病害表现形式。按照鼓包发展的不同形式和表现出来的外观形态，鼓包病害可划分以下几个阶段：（1）初期隆起

（2）中期裂缝扩展

（3）完全破坏阶段晚期鼓包病害坑洞第9页/共21页2.2、裂缝，包括纵向裂缝和短小方向各异的微裂纹（不包括鼓包位置的微裂缝），纵向裂缝最长达15-20米；微裂纹长度小于20cm。

（1）微裂缝

微裂缝是非结构性受力裂缝，出现的位置并非是室内力学分析的最不利位置。裂缝出现极为不规则，裂纹发展速度极为缓慢。一般认为该裂缝跟施工工艺和施工控制不成熟有关。二桥出现的微裂缝发现于通车第二年，位于铺装面层的部分施工接缝两侧；三桥未发现微裂缝。

（2）纵向裂缝

纵向裂缝一般是结构性受力裂缝，有两类：一类是因疲劳而产生的裂缝，一类是因结构及荷载原因引起的破坏裂缝。图3裂缝病害纵向裂缝微裂缝第10页/共21页2.3、表面小坑一类是使用期间过往车辆上掉落硬物的冲击损伤（即外伤），一类是施工留下在铺装表面的低强度杂物被汽车磨除，一般表现为凹坑。外伤是指环氧沥青混凝土铺装层由于过往车辆上硬物掉落铺装表面对铺装表面的冲击与破损，或由于车祸等问题导致的硬物在铺装层表面形成的划痕。二桥、三桥均出现多起此类病害。三桥铺装施工第一次使用侧喂料机，采用橡胶传送带，在长期高温的作用下橡胶带有老化剥落的情况,残留在铺装层中。通车以后此处会形成薄弱点而产生小坑洞。铺装划伤铺装硬伤

第11页/共21页3、铺装病害分析对比类型成因分析发生频率1、剪切滑移、脱层界面抗剪能力不足引起国内早期很多钢双层SMA钢桥面铺装主要的破坏类型。2、车辙高温稳定性不足，重载作用下的变形长期累积而形成。国内早期的双层SMA和单层浇注式钢桥面铺装。3、推挤拥包高温稳定性不足，局部铺装质量不均匀，而形成。国内早期的双层SMA。

国内钢桥面铺装典型病害第12页/共21页国内钢桥面铺装典型病害4、坑槽、剥落破坏气包或局部联结失效导致局部铺装质量较差，且铺装本身刚度大，初期多出现放射装裂缝。近年通车的环氧沥青铺装，均有不同程度的出现。5、裂缝一类为早期裂缝，很快表现为其他形式的病害，原因是联结层抗剪能力不足或施工控制不到位等等；一类为一定时期存在而不影响行车的裂缝，成因是疲劳破坏产生。第一类裂缝在国内早期SMA铺装的初期出现，近期环氧沥青铺装也有不同程度的出现。第二类裂缝是在环氧沥青铺装上，发现的病害。6、泛油、光面的轮迹带或轮印混合料高温稳定性不足或施工质量控制不好，抗磨光功能不足而引起铺装抗滑性能不足国内早期铺装的初期出现，后期发展为推挤拥包；近期环氧沥青铺装，已发现少量类似病害。类型成因分析发生频率第13页/共21页

以南京地区采用的环氧沥青桥面铺装技术，很好地克服了前三类病害和第六类病害。病害主要是第五类裂缝，第四病害也少有出现。二桥钢桥面第一次采用环氧沥青混凝土铺装技术，出现的较为典型病害，按时间先后分别是：鼓包、微裂纹、表面小坑和纵向裂缝。

鼓包病害最早出现在二桥施工期（2000年9月份开始施工，10月22日完成摊铺），起因是：运料车直接行驶摊铺车道联结层上进行卸料，而货车的车况参差不齐，时而出现滴水或漏油情况，使得水滴或其他高温易汽化的液体被埋入混凝土体内。施工初期经验不足、气温较高，出现鼓包较多；后期在运输环节上针对性加强措施，气温也较低，鼓包也相对较少。三桥05年施工，研制了侧喂料机，避免了料车对施工质量的直接影响，同时健全了施工管理细节，未出现鼓包病害。二桥微裂纹病害分布于施工缝两侧，行车道中间位置（非轮迹带位置），初期未作修补，也没有明显发展，形状不规则，以横桥向为主，早期发现的仅有部分段落存在。成因是：铺装施工终压阶段，压路机急停转向所致。三桥施工期间，加强了施工碾压管理，过程中发现类似裂纹，据此要求专项管理。二桥纵向裂缝首次于2006年秋季被笔者发现，发现时裂缝上口已成圆弧状。位于行车道纵隔板附近，该位置后期发现局部结构失效。疲劳试验表明，常温5KN荷载作用下疲劳寿命超过2000万次（花山玄武岩，二桥试件），常温8KN荷载作用下疲劳寿命不足200万次（花山玄武岩，三桥试件）。裂缝产生可以确认为高应力下的疲劳裂缝。三桥局部段落在07年也发现纵向裂缝，该段落因暴雪灾害曾大量积压重型车辆和积雪。第14页/共21页4、铺装病害养护措施4.1日常养护日常养护主要是排水通道的清理和桥面清扫，可防止桥面积水导致抗滑性能下降，防止碎石或金属物体被重车碾压形成小坑。4.2运营初期温度监测及洒水降温二桥环氧沥青混凝土铺装的设计温度为-15℃～+60℃。考虑日照辐射作用下，表面温度近70℃，2001年高温期按照气温35℃以上洒水降温并进行了温度监测（部分温测结果见表4）。交通量骤增后，放弃了洒水降温养护。温度监测显示洒水后，温度可以降低近10℃。日期实测当日最高温度天气预报温度桥面钢板钢箱梁底板铺装表面环境温度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页/共21页4.3鼓包病害养护4.3.1 早期鼓包修补目标是修复鼓包底部界面。养护期对突起鼓包在界面处理完毕后，采用加温压重措施消除突起。修补材料：低粘度材料YBL粘结剂材料和LSQ47环氧树脂。铺装层表面锥刺三到四个小孔，至底层位置→热吹风机将热空气吹入鼓包→湿气充分干燥→冷却后灌缝处理→用注射器或专用裂缝灌注仪(从最低位置起)→待有YBL粘结剂渗出后，橡胶皮堵孔。如此往复，直至最高位置的锥刺孔内粘结剂渗出为止，最后用灌缝料将裂缝密封，待YBL灌缝料固化后即可开放交通。4.3.2中晚期鼓包对恶化后铺装层的中晚期鼓包病害，可以根据鼓包范围根部的裂缝闭合情况确定鼓包病害的严重程度，再根据不同的严重程度选择采用灌缝密封处理还是开挖回填处理。对于使用期间出现的严重中晚期鼓包开裂病害，按坑洞回填处理。第16页/共21页4.4 裂缝病害养护4.4.1修补材料

方案1：选择低粘度的YBL粘结剂作为环氧沥青混凝土钢桥面铺装层的裂缝修复材料。

方案2：根据不同的裂缝宽度，选用表中的修缝剂加以修复。方案3：将环氧树脂+固化剂+酒精比例调匀后，直接涂抹在裂纹表面进行封闭修缝剂类型粘度Pa·s拉伸强度(MPa)断裂延伸率(%)适用范围I型0.075453.4缝宽<2mmII型0.31015.886.5缝宽2-5mmIII型0.85921.592.5缝宽>5mm4.4.2施工工艺在连续烈日暴晒后（避免高温时分进行灌注），灌注前应清除裂缝内部的油污等影响粘结强度的杂质。裂缝周边若存在明显的唧浆现象，应先用切缝机对裂缝进行拓宽，处理好内部破碎颗粒及水分后，按坑洞病害处理。第17页/共21页4.5 坑洞病害养护4.5.1小坑洞修补

方案1：先将小坑洞内清理干净，再将环氧树脂+固化剂+酒精+集料按照一定比例调配后直接填入小坑洞内，最后人工进行夯实。方案2：先用钢丝刷与鬃毛刷将凹坑内的浮动颗粒与灰尘清除干净，然后预埋细质集料，与临近铺装层表面齐平，