大桥自2001年12月正式通车后,随着车流量的不断增加(目前日均车流量达2.48万辆)及大比例重载、超载货车(占97%)的通行和钢桥面高温作用,从04年4月起桥面铺装不断在产生推移、剪切破坏。经过对病害进行分析,发现主要原因有:
1、 电弧喷锌防锈涂层与钢桥面脱开,应属于超负荷疲劳损坏;
2、 钢板喷锌表面层较光滑,粗糙度不够;
3、 在目前较恶劣的行车环境下,粘接剂高温稳定性和抗剪能力还达不到现实行车要求;
4、 由于钢桥面感温性强,伸缩量大,桥面铺装容易开裂,导致水损害。
自2003年4月以来,我们不断的采取新材料、新技术、新工艺、新设备,对桥面铺装进行改进维修,局部铺筑试验段进行对比试验,主持召开专家咨询会,听取专家建议和意见,主要方案如下:
1、对于早期喷锌涂层与钢板脱开问题导致的桥面破坏,我们咨询有关专家后,直接在喷砂除锈后使用重庆交通科研所生产的钢桥面粘接剂对钢板进行封闭,并按原设计铺筑两层SMA面层,由于高温、重载、车流量大及粘接剂的高温稳定性和抗剪能力还达不到现实行车要求等诸多原因,两月左右桥面继续发生推移破坏。
2、为了解决面层与钢板之间易发生推移的问题,我们又采用了环氧砂浆+沥青砼面层方案,具体结构为:钢板表面喷砂除锈后涂刷高科自己研制的二合一化学粘接剂+20~30mm钢纤维环氧砂浆+改性乳化沥青粘接层((涂布量0.4~0.6L/㎡)+45~55mm厚改性沥青SMA13。施工完毕后我们进行了跟踪观察,发现桥面在半年左右又开始损坏,经对破坏部分大面积打开后发现砂浆层破碎严重,分析确定问题所在:
⑴由于砂浆的脆性,在沥青砼面层震动碾压施工时,砂浆层已经被破坏;
⑵砂浆层太厚,特别是在钢箱粱横隔板间两侧钢板变形大,砂浆表面应力也大,易导致破碎;
⑶由于钢纤维遇水易产生锈蚀,不利于砂浆整体的长期稳定;
⑷砂浆本身柔性不足,脆性有余,其后期破坏也显而易见,其性能需进一步改进;
3、针对上述问题,2005年6月,我们联合高科公司在环氧砂浆性能改进和粘接层方面进行了专项研究,同时提出了两种新的方案。
方案一为上一方案的改进型,具体结构为:钢板表面喷砂除锈后涂刷高科自己研制的二合一化学粘接剂+5mm聚酯纤维无水环氧砂浆+改性热沥青粘接层((涂布量0.4~0.6L/㎡)+30mm厚改性沥青SMA10+40mm厚改性沥青SMA13。与上一方案相比,主要区别表现在:
⑴在沥青砼面层施工时改震动碾压为高频振荡碾压,使砂浆的完整性得到一定保证;
⑵为减小砂浆表面应力,砂浆厚度改为5mm;
⑶在钢纤维的锈蚀问题上,我们将其改为聚酯纤维,以利于其长期稳定;
⑷在砂浆本身的性能问题上,我们将其改为无水环氧砂浆,并参入适量液态丁晴橡胶,这样既提高了砂浆强度,又增强了其柔韧性;
⑸在沥青粘接层上我们使用改性热沥青,以确保粘接强度。
方案二为比选方案,具体结构为:钢板表面喷砂除锈后,在涂刷高科研制的二合一化学粘接剂上满布一层预拌2.36~4.75mm无水环氧水泥碎石+改性热沥青粘接层((涂布量0.4~0.6L/㎡)+30mm厚改性沥青SMA10+40mm厚改性沥青SMA13。
经咨询专家后,由于理论上存在二合一化学粘结剂与沥青材料不相粘,只与过渡层预拌碎石粘结,但省去环氧砂浆,同时也省去养生时间,施工方便快捷,故方案二只作为局部小面积病害处理方案,我们主要以方案一在桥面做了主要试验段。通过一年观测,主要试验段抵抗住了低温和高温的双重考验,得到专家们阶段性认可,取得了一定的成绩。