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【摘 要】本文结合宁波地区沥青混凝土复合桥面铺装使用较多的情况，对桥面铺装展开系统的研究，明确桥面铺装的受力变形特点以及对铺装层材料的性能要求，对于使用中的桥梁桥面铺装出现的裂缝形式进行系统分析，找出裂缝形成的主要原因，选用相应的桥面铺装材料，结合实际工程开展试验研究，制定相应的养护维修措施，提高桥面铺装的路用性能及使用寿命。
【关键词】桥面；裂缝；分析；防治
桥面铺装层既是桥面板的保护层又是桥梁结构的受力层，它的破坏将直接影响桥梁使用功能的发挥。目前，宁波地区沥青混凝土复合桥面铺装使用较多，复合式桥面铺装层水泥混凝土桥面板属刚性材料，板体刚度大，模量高，其上铺筑的沥青混合料铺装层属柔性材料，刚度小，模量相对较低。加之桥梁结构自身存在的振动、伸缩及受弯变形，由于桥梁结构特性的要求，在沥青铺装层施工时一般禁止开强震，导致桥面铺装局部压实度不足，空隙率偏大，这些因素都对桥面铺装的质量和后期使用性能造成不同程度的影响。
1 桥面铺装裂缝的产生的原因
1、温度变化引起的裂缝。由于水泥混凝土的力学参数和沥青混凝土的不同，且沥青混凝土对温度变化较敏感，他们之间通过粘结层连为一体，在温度降低时，铺装层顶部容易产生拉应力，铺装层底部容易产生压应力，当拉应力大于其抗拉强度时，裂缝就产生。当气温骤降时由于沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，超过混合料的极限拉伸应变，便会产生裂缝；另一种开裂是温度疲劳裂缝，由于气温的反复升降导致沥青混合料疲劳开裂，以及混合料的极限拉伸应变减小，应力松弛性能降低，最后导致在不高的温度应力下即会开裂。
2、负弯矩引起的裂缝。由于相当一部分桥梁并不是简支梁，而是连续梁，在汽车荷载及自重的作用下，支座附近产生负弯矩，使得桥面铺装层受到拉应力，最终导致铺装层裂缝产生。
3、干缩裂缝。部分中小桥采用的是预制梁板结构，上面加铺水泥混凝土刚性防水层，再铺一层沥青混凝土，当刚性防水层水泥混凝土中的水在混凝土硬化过程中失去时，受预制梁板限制，容易出现干缩裂缝。
4、疲劳裂缝。桥面铺装层在反复荷载作用下，逐渐产生微裂缝，且裂缝随荷载作用次数的增加逐步扩展，最终形成疲劳裂缝。
5、龟裂、不规则裂缝。龟裂是相互交错的疲劳裂缝，它的初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵向裂缝，后在纵向裂缝间出现横向和斜向连接缝，进而形成网状裂缝。龟裂是沥青混凝土中沥青老化，松弛性能降低，车辆超载，行车荷载反复作用的结果。
6、滑移裂缝。滑移裂缝是指车辆刹车、转弯或加速时，产生突然增大的水平力作用下，在铺装表面上沿行车方向形成的一种月牙形状的裂缝，当滑移裂缝由刹车引起时，滑移裂缝的末端指向行车方向，如果滑移裂缝是由车辆加速引起，裂缝的末端将指向车的后方。滑移裂缝通常是由于沥青路面表面层与底面层或面层与基层的粘接性不好，同时面层又受到较大的水平外力时无法有效地传递给底层，而使表面层单独承受，造成铺装表面层被拉裂或滑移。
7、梁体挠度引起的裂缝。在行车荷载的作用下，梁体会产生挠度。梁体的挠度、震动等形变的耦合作用，对铺装层的力学特性有影响。桥面容易发生应力集中现象，出现疲劳裂缝。
2 桥面铺装层裂缝修补方法
桥面铺装层裂缝修复工艺按其结构功能可分为胶缝和封缝二大类，胶缝是指对裂缝灌注高强粘合剂，以恢复路面的整体结构为目的；封缝则为采用高粘性的柔性有机防水材料对路面裂缝进行封闭，以防止雨水沿裂缝下渗，减缓和避免裂缝扩展等严重影响路面使用性能的病害出现和发展。具体的裂缝修补工艺可归纳为四个步骤：裂缝的开槽，裂缝的清理和干燥，填封材料的准备和填装，封边修整。
（1）开槽。开槽修补裂缝的目的是为正在开裂和即将合拢的裂缝提供一个充足的空间，使填入裂缝中的填封材料免于受到过分的拉、压应力的作用及交通荷载对其的破坏。因此，对于那些预计由于气温变化而产生较大水平位移的裂缝必须进行开槽填封修补，以适应因水平位移而使填封材料受到的应力。对于较细的微缝和未成熟的裂缝（缝宽<6mm），随着气温的改变，这类裂缝还有合拢的可能，采用开槽修补的措施则不太合理，也不经济。
（2）清理与干燥。裂缝不论开过槽还是未开过槽，裂缝中或多或少都有一些水分、灰尘、碎屑和杂物。未清洁和干燥的裂缝壁面会导致其与填封材料的粘附性能下降，易造成填封材料脱出而使填封裂缝失效。因此，为保证填封裂缝的有效性和耐久性，提供一个彻底清洁、完全干燥的裂缝（或凹槽）是关键。清洁和干燥的方法有用压缩空气吹、喷砂处理、钢丝刷扫、用高压水喷等。其中较为有效、简单的方法是高压空气吹扫和热空气吹扫。
（3）裂缝填封。在对裂缝进行填封修补前，必须事先了解选用填封材料的使用方法。通常填封材料都是先装在储料罐中。对于未改性沥青（如热沥青）一般可不对材料进行搅拌，但对于聚合物改性沥青和纤维改性沥青，则必须进行搅拌、加热，使改性沥青填封材料保持均匀和温度一致。对填封材料的加热、升温，都是用丙烷或柴油先加热导热油，再通过导热油循环间接对填封材料加热，直至加热升温到填封材料推荐的使用温度，使填封材料具有一定的流动性，并确保不能过热。不同填封材料推荐的使用温度是不同的，一般热沥青为140~160℃，改性沥青为180-200’C，而乳化沥青则为50-65℃左右。
（4）封边修整。为了确保填封裂缝具有较好的防水效果，应使填封顶部型式为帖封式，即紧帖裂缝的上方摊成约3mm厚的带形，需借助于一种专用的“U”形或“V”形橡胶辊沿填封材料滚动作最后的成型，裂缝的滚动成型还可以将部分溢出裂缝的填封材料压迫入裂缝中，并可擦去表面多余材料。
3 桥面铺装层裂缝修补工程实践
（1）试验路概况。宁波的裂缝修补试验在位于鄞州区的横鄞线和北仑区的329国道进行。横鄞线为连接宁波市鄞州区中心城区与横街镇的县乡道路，路幅约9m，不分车道双向混行；329国道北仑段为连接宁波主城区和北仑港区的交通干道，双向四车道，设置机非分隔带。试验分两次进行，横鄞线共修补裂缝3条，329国道修补裂缝11条。
（2）试验过程。试验段选择了三种不同的材料进行裂缝修补试验：聚氨酯预聚体改性环氧树脂、硅酮路面专用密封胶（产地：美国）、H164型道路密封胶（产地：美国）。按修补裂缝的机理来说，前面两种裂缝修补两种新材料属胶缝类材料，后两种属于封缝类材料；按施工温度来分，则前二种是常温材料，H164型道路密封胶为橡胶沥青类材料，属加热材料。
（3）试验结果。外观及渗水性：裂缝修复完成后第二天，用水倒在裂缝上观察，路表水沿横坡流走，没见渗入裂缝的现象，裂缝外观平整完好。修补效果观察：修补施工后约一年对试验段进行仔细复查，结果表明，聚氨酯预聚体改性环氧树脂与旧沥青混凝土之间的粘结强度良好，可其修补的二条裂缝的状况良好，其中，一条修补裂缝旁（相距0.3m左右）出现了新裂缝，而修复的裂缝却未见继续延展。采用硅酮和H164型道路密封胶封闭的九条裂缝的密水性良好，未见封缝料脱落和失粘等现象。
4 结语
通过调查宁波地区桥面铺装层损坏的主要形式，对桥面铺装层破坏程度进行了评价。并结合当前常用的桥面铺装结构形式系统分析了其产生裂缝的主要原因：温变、负弯矩引起、干缩、疲劳、不规则、滑移、梁体挠度引起。具体阐述了裂缝修补的方法，并依托具体工程进行了裂缝修复试验，从修复材料选择、修复工艺选用和施工控制等几个环节进行了研究。
【关键词】桥面；裂缝；分析；防治
桥面铺装层既是桥面板的保护层又是桥梁结构的受力层，它的破坏将直接影响桥梁使用功能的发挥。目前，宁波地区沥青混凝土复合桥面铺装使用较多，复合式桥面铺装层水泥混凝土桥面板属刚性材料，板体刚度大，模量高，其上铺筑的沥青混合料铺装层属柔性材料，刚度小，模量相对较低。加之桥梁结构自身存在的振动、伸缩及受弯变形，由于桥梁结构特性的要求，在沥青铺装层施工时一般禁止开强震，导致桥面铺装局部压实度不足，空隙率偏大，这些因素都对桥面铺装的质量和后期使用性能造成不同程度的影响。
1 桥面铺装裂缝的产生的原因
1、温度变化引起的裂缝。由于水泥混凝土的力学参数和沥青混凝土的不同，且沥青混凝土对温度变化较敏感，他们之间通过粘结层连为一体，在温度降低时，铺装层顶部容易产生拉应力，铺装层底部容易产生压应力，当拉应力大于其抗拉强度时，裂缝就产生。当气温骤降时由于沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，超过混合料的极限拉伸应变，便会产生裂缝；另一种开裂是温度疲劳裂缝，由于气温的反复升降导致沥青混合料疲劳开裂，以及混合料的极限拉伸应变减小，应力松弛性能降低，最后导致在不高的温度应力下即会开裂。
2、负弯矩引起的裂缝。由于相当一部分桥梁并不是简支梁，而是连续梁，在汽车荷载及自重的作用下，支座附近产生负弯矩，使得桥面铺装层受到拉应力，最终导致铺装层裂缝产生。
3、干缩裂缝。部分中小桥采用的是预制梁板结构，上面加铺水泥混凝土刚性防水层，再铺一层沥青混凝土，当刚性防水层水泥混凝土中的水在混凝土硬化过程中失去时，受预制梁板限制，容易出现干缩裂缝。
4、疲劳裂缝。桥面铺装层在反复荷载作用下，逐渐产生微裂缝，且裂缝随荷载作用次数的增加逐步扩展，最终形成疲劳裂缝。
5、龟裂、不规则裂缝。龟裂是相互交错的疲劳裂缝，它的初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵向裂缝，后在纵向裂缝间出现横向和斜向连接缝，进而形成网状裂缝。龟裂是沥青混凝土中沥青老化，松弛性能降低，车辆超载，行车荷载反复作用的结果。
6、滑移裂缝。滑移裂缝是指车辆刹车、转弯或加速时，产生突然增大的水平力作用下，在铺装表面上沿行车方向形成的一种月牙形状的裂缝，当滑移裂缝由刹车引起时，滑移裂缝的末端指向行车方向，如果滑移裂缝是由车辆加速引起，裂缝的末端将指向车的后方。滑移裂缝通常是由于沥青路面表面层与底面层或面层与基层的粘接性不好，同时面层又受到较大的水平外力时无法有效地传递给底层，而使表面层单独承受，造成铺装表面层被拉裂或滑移。
7、梁体挠度引起的裂缝。在行车荷载的作用下，梁体会产生挠度。梁体的挠度、震动等形变的耦合作用，对铺装层的力学特性有影响。桥面容易发生应力集中现象，出现疲劳裂缝。
2 桥面铺装层裂缝修补方法
桥面铺装层裂缝修复工艺按其结构功能可分为胶缝和封缝二大类，胶缝是指对裂缝灌注高强粘合剂，以恢复路面的整体结构为目的；封缝则为采用高粘性的柔性有机防水材料对路面裂缝进行封闭，以防止雨水沿裂缝下渗，减缓和避免裂缝扩展等严重影响路面使用性能的病害出现和发展。具体的裂缝修补工艺可归纳为四个步骤：裂缝的开槽，裂缝的清理和干燥，填封材料的准备和填装，封边修整。
（1）开槽。开槽修补裂缝的目的是为正在开裂和即将合拢的裂缝提供一个充足的空间，使填入裂缝中的填封材料免于受到过分的拉、压应力的作用及交通荷载对其的破坏。因此，对于那些预计由于气温变化而产生较大水平位移的裂缝必须进行开槽填封修补，以适应因水平位移而使填封材料受到的应力。对于较细的微缝和未成熟的裂缝（缝宽<6mm），随着气温的改变，这类裂缝还有合拢的可能，采用开槽修补的措施则不太合理，也不经济。
（2）清理与干燥。裂缝不论开过槽还是未开过槽，裂缝中或多或少都有一些水分、灰尘、碎屑和杂物。未清洁和干燥的裂缝壁面会导致其与填封材料的粘附性能下降，易造成填封材料脱出而使填封裂缝失效。因此，为保证填封裂缝的有效性和耐久性，提供一个彻底清洁、完全干燥的裂缝（或凹槽）是关键。清洁和干燥的方法有用压缩空气吹、喷砂处理、钢丝刷扫、用高压水喷等。其中较为有效、简单的方法是高压空气吹扫和热空气吹扫。
（3）裂缝填封。在对裂缝进行填封修补前，必须事先了解选用填封材料的使用方法。通常填封材料都是先装在储料罐中。对于未改性沥青（如热沥青）一般可不对材料进行搅拌，但对于聚合物改性沥青和纤维改性沥青，则必须进行搅拌、加热，使改性沥青填封材料保持均匀和温度一致。对填封材料的加热、升温，都是用丙烷或柴油先加热导热油，再通过导热油循环间接对填封材料加热，直至加热升温到填封材料推荐的使用温度，使填封材料具有一定的流动性，并确保不能过热。不同填封材料推荐的使用温度是不同的，一般热沥青为140~160℃，改性沥青为180-200’C，而乳化沥青则为50-65℃左右。
（4）封边修整。为了确保填封裂缝具有较好的防水效果，应使填封顶部型式为帖封式，即紧帖裂缝的上方摊成约3mm厚的带形，需借助于一种专用的“U”形或“V”形橡胶辊沿填封材料滚动作最后的成型，裂缝的滚动成型还可以将部分溢出裂缝的填封材料压迫入裂缝中，并可擦去表面多余材料。
3 桥面铺装层裂缝修补工程实践
（1）试验路概况。宁波的裂缝修补试验在位于鄞州区的横鄞线和北仑区的329国道进行。横鄞线为连接宁波市鄞州区中心城区与横街镇的县乡道路，路幅约9m，不分车道双向混行；329国道北仑段为连接宁波主城区和北仑港区的交通干道，双向四车道，设置机非分隔带。试验分两次进行，横鄞线共修补裂缝3条，329国道修补裂缝11条。
（2）试验过程。试验段选择了三种不同的材料进行裂缝修补试验：聚氨酯预聚体改性环氧树脂、硅酮路面专用密封胶（产地：美国）、H164型道路密封胶（产地：美国）。按修补裂缝的机理来说，前面两种裂缝修补两种新材料属胶缝类材料，后两种属于封缝类材料；按施工温度来分，则前二种是常温材料，H164型道路密封胶为橡胶沥青类材料，属加热材料。
（3）试验结果。外观及渗水性：裂缝修复完成后第二天，用水倒在裂缝上观察，路表水沿横坡流走，没见渗入裂缝的现象，裂缝外观平整完好。修补效果观察：修补施工后约一年对试验段进行仔细复查，结果表明，聚氨酯预聚体改性环氧树脂与旧沥青混凝土之间的粘结强度良好，可其修补的二条裂缝的状况良好，其中，一条修补裂缝旁（相距0.3m左右）出现了新裂缝，而修复的裂缝却未见继续延展。采用硅酮和H164型道路密封胶封闭的九条裂缝的密水性良好，未见封缝料脱落和失粘等现象。
4 结语
通过调查宁波地区桥面铺装层损坏的主要形式，对桥面铺装层破坏程度进行了评价。并结合当前常用的桥面铺装结构形式系统分析了其产生裂缝的主要原因：温变、负弯矩引起、干缩、疲劳、不规则、滑移、梁体挠度引起。具体阐述了裂缝修补的方法，并依托具体工程进行了裂缝修复试验，从修复材料选择、修复工艺选用和施工控制等几个环节进行了研究。