辽宁地区桥面铺装防盐冻腐蚀构造措施
时间：2022-07-23 01:27:33
摘要：通过对几十座运行10年以上高速公路在役桥梁现场桥面调查，对除冰盐造成的桥面铺装的破坏作用进行了深入分析，提出了桥面铺装防腐蚀构造的几种措施。
Bridge deck pavement frost prevention corrosion in liaoning province construction measures
Wen Yu-ning
( Liaoning Datong Highway Engineering Co., Ltd. Shenyang, 110166,China )
Abstract: based on the several dozens run more than 10 years highway bridge deck at the scene of the existing bridge, except for ice salt of bridge deck pavement damage function carried on the thorough analysis, puts forward several measures of the deck pavement anti-corrosion structure.
Key words: liaoning area; Bridge deck pavement. Frost corrosion; Construction measures
1．引 言
改革开放以来，随着国民经济的迅速发展，公路建设突飞猛进，截至2007年底，我国公路通车总里程达357.3万km，其中高速公路5.36万km[1]。桥梁设计人员往往只重视结构的强度设计，而忽视了混凝土耐久性设计。辽宁位于我国东北部，冬天雪量较大，为保证道路畅通和行车安全，往往雪后在高速公路撒大量融雪剂，为减少造价，一般融雪剂类型以盐类为主。氯盐渗透到混凝土中，会促进混凝土的冻融。但它最主要的破坏左右还是对钢筋的腐蚀。当氯离子处于钢筋表面并超过临界值时，原来处于钝化状态的钢筋会活化、腐蚀。锈蚀的产物体积会增大2～6倍，使混凝土保护层产生顺筋开裂、混凝土剥落等现象，更严重时可使混凝土发酥，钢筋截面有效面积大大价低，对桥梁结构造成危害。对耐久性设计的不重视而造成的损失和维修费用会远远超出我们的想象。对此国内外已有大量实例。美国1992年在这方面的维修费用已高达2580亿美元，为当年造价的4倍[2]；英国仅英格兰中环线的11座高架桥，使用12年就破坏严重，维修费已高达1.2亿英镑，为当年造价的6倍[3]。黑龙江省哈绥公路（为当年亚冬会而建）1996年通车，使用1个冬季后，就因洒除冰盐造成路面和路肩表面出现大面积的严重剥蚀破坏[4]。
2．辽宁地区桥面铺装现状
桥面铺装是最直接受水侵蚀的桥梁构件，因此它受到盐冻程度也是最大的。近些年来，辽宁省高速公路出现过很多次桥面铺装被重车压坏露空现象，一方面是由于车辆荷载过大，但另一个不可忽视的原因是桥面铺装常年受水侵蚀浸泡，再加上冬季冻融循环和氯离子的侵入，加快了桥面铺装顶层混凝土的破坏，使之变得酥松，减小了桥面铺装混凝土的厚度，大大降低了桥面铺装的结构抗力，增大行车不安全系数。我们只有分析出桥面铺装破坏的成因和破坏的位置，才能有的放矢，提出有针对性的构造措施。
桥面铺装属于隐蔽工程，我们根本无法直观的看到桥面铺装混凝土盐冻腐蚀的程度。笔者对全省高速公路几十座桥梁桥面铺装进行取芯及氯离子检测，根据桥面沥青不同程度的破坏，得出以下一些检测结论。
第一种情况是桥面沥青混凝土有纵缝，这样的病害类型在高速公路比较普遍。桥面沥青产生纵缝后，冬季带有氯离子的雪水通过沥青纵缝渗入到水泥混凝土铺装层，经过车辆碾压和几个冬季的冻融循环，普遍的病害是沥青层与水泥混凝土层剥离，但防水层并没有破坏，因此这样的病害情况混凝土层并不会破坏。
第二种情况是桥面沥青网裂但并未塌陷，这样的病害类型在高速公路上并不普遍，一般都是桥梁运营十年以上，并且桥面未进行维修。由于桥面沥青已产生网裂，除冰盐中的氯离子大量的进入桥面，桥面水泥混凝土顶层氯离子浓度较大，甚至已达到临界浓度，导致防水层破坏，并且桥面水泥混凝土顶层会有一定程度的破坏。如果桥面沥青有此类病害，那说明桥面板承载能力已经有所减少，降低行车的安全性，管理部门应引起足够的重视。
第三种情况是桥面沥青网裂并伴有塌陷，这是最严重的一种情况。如果桥面出现此类病害，水泥混凝土铺装层中钢筋保护层范围内的混凝土有可能都已被盐蚀破坏，混凝土呈碎渣状，骨料完全脱离，严重情况桥面铺装钢筋会发生锈蚀。桥面塌陷的原因是由于桥面水泥混凝土已酥松、淘空，产生一定的空隙，在车辆荷载作用下，桥面出现塌陷。此时桥面板有效厚度严重降低，混凝土抗压强度较小，混凝土质量极差，结构安全性及耐久性极差，极易造成结构破环，如不及时进行维修处理，在重载车辆作用下，桥面极容易会被压空，造成行车危险。
3．桥面铺装防盐冻腐蚀构造措施
桥面铺装混凝土盐冻腐蚀破坏的源泉就是水，如何更快的排水、更好的防水是我们设计的重点。桥面防水设计不能只考虑防水层本身、而应综合考虑桥面铺装构造，形成沥青面层、防水层、水泥混凝土铺装三者相协调的防水体系，并且要根据桥梁不同桥长、不同横坡、不同纵坡、不同竖曲线以及氯离子容易侵蚀的位置提出有针对性的设计构造。
3．1排水构造措施
目前我们高速公路设计，无论桥梁处于什么状况，泄水管的间距和大小都是一样的，这种设计是非常不合理的。我们应根据桥梁所处线性以及环境等相关因素提出有针对性的设计。例如大连地区年平均降水量是朝阳的两倍，如果泄水管采用相同的间距，会造成材料的浪费或排水不利，因此笔者通过对全省不同地区的高速桥梁进行调查的结果来看，建议在今后的桥面排水设计中可考虑以下措施：
①目前辽宁省高速公路桥梁设计多采用开口式排水，但泄水管开口长度一般在30cm左右，开口高度在10cm左右，但由于施工原因，开口高度往往只有6～8cm左右，在雨雪较大的地区，根本不能及时的排放。我们调查发现此类地区桥面铺装破坏程度远远大于其它地区。因此纵坡较小时宜选用开口式排水，开口长度不小于50cm ,高度不小于8～15cm。
②纵坡较大时宜选用格栅式排水，格栅宽度不小40-60cm，长度不小于50-130cm。格栅式排水一般截流率大，排水无阻碍，适用于城市桥梁和公路重要桥梁。
③我们目前高速公路设计只考虑排放桥面的水，如果该桥无纵坡，那么层间水根本无法排放，长时间的累积会破坏防水层，最后破坏桥面水泥混凝土；如果桥梁有纵坡，那么层间水会随着纵坡流至伸缩缝位置，会对主梁梁头和墩台盖梁产生破坏，因此层间水如何排放也应该是设计工作者必须考虑的。伸缩缝处上游侧、并在桥面横坡底部增设渗水管，渗水管的目的是排放沥青层与防水层之间的水。
3．2防水构造措施
桥面防水措施应从桥面沥青、桥面防水层以及桥面水泥混凝土三方面考虑。
①沥青面层厚度应≥80～100mm。沥青面层是桥面防水的第一道防线，如果沥青面层过薄，水极容易渗透到防水层顶面，因此沥青面层要有足够的厚度，并且骨料粒径不宜过大，增强沥青面层的密实性。
②SBR橡胶改性沥青、CR改性沥青或磨细橡胶粉改性沥青防水黏结层；橡胶沥青的洒布量为2.5kg/m2，碎石采用9.5～13.2mm单粒径石灰岩，碎石撒布量为12～14kg/m2，覆盖率不低于70%。其防水涂层厚度≥10mm。
③水泥混凝土铺装层厚度宜≥80-100mm。混凝土强度不小于C50，抗渗等级不小于S8。水泥混凝土铺装层内应铺直径150mm，间距100mm钢筋网。桥面负弯矩区（连续梁墩顶截面）混凝土应掺加阻锈剂。
④防撞墙根部区域（硬路肩）由于冬季长期堆积残雪，导致该区域水泥混凝土较之其它位置盐冻腐蚀严重，因此，设计时可考虑该区域水泥铺装厚度提高2cm，以增强桥面铺装的防盐冻腐蚀能力。
4．结束语
盐冻破坏是一种最严酷的冻融破坏形式，并且桥面铺装是最直接接触的桥梁构件，如何防止或减少盐冻腐蚀是今后我们设计工作者重点考虑的。我们现在可喜的看到高速公路除雪多采用人工和机械，减少了除冰盐的撒布量，但设计工作者并不能因此而忽视对桥面铺装耐久性的设计，如果设计中多考虑一些，在今后的保养维护会减少大量的资金投入。
参考文献
[1] 李九苏.除冰盐破坏的水泥混凝土路面再生利用研究综述[J]．混凝土,2009，(6)：53―55．
[2] K.F.,Duker and B.G.,Rubbat.Why American′s bridges are crumbing Scientifuc American,March,1992:66-68
[3] British Transportation Ministry.Repair and maintenance of Midlands Link Express:Working Group 1988 Report.Concrete Journal,1990:23-27
[4] 杨全兵、吴学礼、黄士元.去冰盐引起的混凝土盐冻剥蚀破坏.混凝土,1995
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【文章编号】1627-6868（2013）03-0068-02
