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钢桥面铺装早期病害修复材料和工艺

作者：薛志辉

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第34期

摘要：据调查，我国大量的钢桥面沥青铺装层在使用初期即产生开裂、车辙、脱层等病害，严重影响到钢桥面系等结构部件的使用寿命，同时也造成巨大的经济损失与不利的社会影响。因此，在严密监测大跨径钢桥面铺装层使用状态和早期病害的发生发展基础上，采取相应的对策措施进行养护、修复，对维护大跨径钢桥面铺装结构，提高其全寿命周期经济效益具有重要意义。本论文在分析大跨径钢桥面沥青铺装病害主要类型及特征的基础上，提出适用于钢桥面铺装层预防性养护对策，及时、有效地处置钢桥面沥青铺装的初期轻微病害。进而针对环氧沥青钢桥面铺装开展早期病害的快速修复材料和工艺研究，有效控制环氧沥青铺装层早期病害的扩展，有利于改善我国钢桥面沥青铺装的现有使用状况、提高钢桥面沥青铺装的耐久性。 关键词：钢桥面；早期病害；修复材料；工艺 1.大跨径钢桥面铺装早期病害分析

1.1 大跨径钢桥面环氧沥青铺装早期病害分析

以九江长江公路大桥为例，其主桥钢箱梁段采用环氧沥青混凝土作为铺装层。环氧沥青混合料的配制工艺比较复杂，施工中对时间和温度要求十分严格，施工难度较大，再加上钢桥面板的变形复杂性与温度变化的影响以及通车后交通荷载作用影响，必然会对环氧沥青混凝土钢桥面铺装层造成早期微损伤。根据调查显示，环氧沥青混凝土铺装层主要存在的病害可以归纳为三类，即裂纹、鼓包、凹坑。

2.环氧沥青钢桥面铺装早期病害修复材料研究

对于早期病害，其修复就是在最小限度影响交通通行的情况下尽快对病害进行控制、修复，延缓病害大面积大数量滋生的状态。对于环氧沥青钢桥面铺装来说，裂缝、鼓包和坑槽则是最常见和主要的早期破坏形式。因此针对环氧沥青钢桥面铺装层的主要早期病害的特点及影响，进行相应的快速修复材料的研究 2.1早期病害快速修复材料类型

目前，国内外对于钢桥铺面裂缝的修复所选用的修复材料中，较为常见的几种裂缝密封处理材料，主要有以下三种类型： ① 环氧类裂缝修复材料； ② 溶剂挥发型裂缝修复材料；

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③ 柔性聚合物粘结填封材料。

钢桥铺面裂缝修复施工工艺流程大致如下：铺面裂缝成因调查→清除粉尘→缝内填灌封闭胶→整平表面→养生→开放交通。

对于初期出现的鼓包病害，通常选择低粘度材料进行简单密封处理。对于低粘高强的灌缝类修复材料，可以采用上文中早期裂缝病害修复处理研究取得的相关材料与成果。 2.2早期病害快速修复材料性能要求

理想的病害修补填充材料必须满足下列性能要求：①粘结强度高；②防水抗渗性好；③在自然温度范围内具有较好的稳定性；④优良的抗嵌入性；⑤优良的耐久性；⑥使用方便，施工快捷；⑦对环境无污染；⑧与基质混凝土具有良好的相容性。

适用与大跨径钢桥面铺装的快速修复材料除了需要具备一般修复材料必须具有的性能，如防水和抗渗性好，同原混凝土有较好的粘结强度，与原混凝土有较好的相容性，后期本体强度及粘结强度不回降，耐久性好等等，还要求具有一下四个方面特殊性能：

① 修复细小裂缝时要求粘度较小、易于灌缝施工，对于较宽裂缝可以放宽粘度要求； ② 具有足够的强度，不至于灌缝之后在车辆荷载作用下第二次破坏；

③ 断裂延伸率要适中，不能过小，也不必过大，预防在雨水和车辆共同作用下再次破坏；

④ 固化时间相对较短，修复施工后能较快恢复交通。 3.环氧沥青钢桥面铺装早期病害快速修复工艺研究

钢桥面铺装早期病害修复效果除了与修复材料的本身的性能质量有很大关系之外，还很大程度上取决于早期病害修复的施工工艺。施工工艺为修复过程中的具体实施方法及施工顺序流程，合理的、精细的处治施工工艺，会使修复后铺装层的寿命得到很大的提高。因此需要在前面对早期病害类型特点充分认识的基础上，结合不同早期病害的修复材料类型，进行相应的修复工艺研究。

3.1早期裂缝快速修复工艺

钢桥面铺装早期裂缝修复施工工艺主要针对铺装开裂初期出现的纵向裂缝、横向裂缝等较规则的线状裂缝，而对于后期出现的局部网裂、龟裂、滑移裂缝、裂缝处唧浆等严重病害必须采取坑槽修补的工艺方法来施工。在沥青混凝土路面裂缝修复上，美国SHRP科技工作者将裂缝修复主要分为填缝和灌缝两种方法，填缝主要为：采用专用的材料对工作性裂缝进行封闭，

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采用特定的构形或在裂缝表面或灌入裂缝内，以防止水分或不可压缩物体进入裂缝。这种方法在前面早期病害的预防性养护措施中重点研究。灌缝主要为：将修复材料填充到非工作性裂缝中，充分地降低水分的侵蚀，同时加强相邻的铺面。早期裂缝的快速修复主要采取灌缝的方法。

（1）填缝施工工法

填缝施工处治与灌缝施工处治相比，一般多了一步裂缝开槽处理施工步骤。具体如下： ①裂缝的整修

选取一定的裂缝开槽形式，采用裂缝刻槽机或金刚锯对裂缝刻槽，刻槽断面应具有垂直边缘且均匀。刻槽机上一般装有调节刻槽深度的装置。 ②缝槽的清洁和干燥

一般采用高压吹风机、空气压缩机、钢毛刷等对已刻缝槽进行清洁，并采用热气枪或液化气加热装置进行加热干燥。 ③灌缝材料的准备和填灌

主要仪器有：沥青锅、沥青分配器、垫条安放工具、输料器等。当路面潮湿或气温低于5℃时，不得进行灌缝。灌缝料不应在输料管中停留，灌入时材料的温度应由供货商提供。 一般裂缝修补时，是直接将修补材料填入缝槽中，但有时也将隔离粘附作用的材料，如聚乙烯泡沫垫条放在刻槽底部，再填入填封料。放垫条的缝槽应刻得深一点，垫条的宽度比缝（槽）宽25%，使垫条能固定在刻槽中。 ④整料

根据需要，采用橡皮棍将填灌材料修整位凹形、齐平、帽形和贴封等形式，贴封宽度一般为70-130mm，厚度2-5mm。简易梯形封顶可以省去刻槽工序，快捷方便。刻槽梯形封顶的作用相当于磨耗层。帽形封顶施工时可较梯形封顶施工少用一名工人，但处治效果降低，帽形封顶材料容易发生扩散性流动而变平，材料温度降低较快，与刻槽的粘附不够充分。 ⑤吸油

用砂或卫生纸在刚修整的材料上，防止刚施工完毕的填灌材料在车轮作用下受磨损而脱落。

（2）灌缝施工工法