空中自行车快速道钢桥面薄层铺装病害调查与分析_陈杰.pdf

d o i:1 0.3 9 6 3/j.i s s n.1 6 7 4-6 0 6 6.2 0 2 3.0 1.0 2 0空中自行车快速道钢桥面薄层铺装病害调查与分析陈 杰1,余 浩2,林振华2(1.上海城建市政工程(集团)有限公司江西分公司,南昌3 3 0 0 0 0;2.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉4 3 0 0 7 0)摘 要:通过空中自行车快速道钢桥面薄层铺装病害调查,分析铺装层病害产生原因与处理方式,利用现场拉拔试验检验薄层铺装结构的层间粘结薄弱环节。现场病害调查结果表明,钢桥面铺装层整体使用性能良好,表面开裂和脱层起壳严重病害少,表面积水和污渍污染是主要问题。经现场拉拔强度检测发现,铺装结构中耐磨层与表面彩色薄层界面粘结是最为薄弱环节,容易引起脱层和起皮问题。关键词:自行车快速道;钢桥面;薄层铺装;病害分析;拉拔试验T h i nO v e r l a yD i s e a s e I n v e s t i g a t i o na n dA n a l y s i so fO v e r h e a dB i k e w a yo nS t e e lB r i d g eD e c kCHENJ i e1,Y U H a o2,L I NZ h e n-h u a2(1.J i a n g x iB r a n c h,S h a n g h a iU r b a nC o n s t r u c t i o nM u n i c i p a lE n g i n e e r i n g(G r o u p)C o,L t d,N a n c h a n g3 3 0 0 0 0,C h i n a;2.S t a t eK e yL a bo fS i l i c a t eM a t e r i a l s f o rA r c h i t e c t u r e s,Wu h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,Wu h a n4 3 0 0 7 0,C h i n a)A b s t r a c t:T h e t h i no v e r l a yd i s e a s eo fo v e r h e a db i k e w a yo ns t e e lb r i d g ed e c kw a s i n v e s t i g a t e d.T h ec a u s e so fd i s e a s ea n dt r e a t m e n tm e t h o dw a s a n a l y z e d.t h ep u l l-o f f t e s t i n f i e l dw a s c a r r i e do u t t oe x a m i n e t h ew e a k l i n ko f t h e t h i no v e r l a ys t r u c t u r e.T h ed i s e a s e i n v e s t i g a t i o nr e s u l t s i n d i c a t e dt h a t t h eb i k e w a yt h i no v e r l a yu p o ns t e e l d e c kp e r f o r m e dw e l lw i t ha l i m i t e da m o u n to f c r a c ka n dd e b o n d i n g.S u r f a c ew a t e ra n ds t a i np o l l u t i o nw a sf o u n dt ob et h em a i np r o b l e m.P u l l-o f ft e s t r e s u l t s i n d i c a t e d t h e i n t e r f a c eb e t w e e n t h e a n t i-w e a r i n g l a y e r a n ds u r f a c e c o l o r l a y e rw a s t h ew e a k l i n k f o r t h eo v e r-l a ys t r u c t u r e,w h i c hw a se a s yt or e s u l t i nd e b o n d i n g.K e yw o r d s:b i k e w a y;s t e e l b r i d g ed e c k;t h i no v e r l a y;d i s e a s ea n a l y s i s;p u l l-o f f t e s t收稿日期:2 0 2 2-1 1-1 1.作者简介:陈 杰(1 9 7 9-),工程师.E-m a i l:j j 7 9 1 0 0 11 2 6.c o m当前我国不少大城市都在修建自行车专用道和绿道以改善城市慢行系统,特别是共享自行车的快速发展,有助于解决城市居民中短距离的出行与公共交通的接驳换乘问题,但是城市道路系统普遍缺少自行车快速道,自行车道与机动车道、行人道争道混行问题突出,安全隐患大,是我国城市“公交+慢行”主导的绿色交通体系中最大的短板,急需结合轨道交通、公交站点建设公共自行车专用道路系统,解决城市居民“最后1k m”出行问题1,2。为此,厦门市采用空中自行车快速道与B R T、地面公交相并行的通勤方式,充分利用快速公交系统(B R T)桥下空间设置独立的空中自行车快速道高架段,以节约土地资源,缓解B R T车辆及地面公交车运力不足的状况。空中自行车快速道高架桥布设在既有B R T桥梁下,自行车道分2幅布置,墩柱设置在中分带内。高架桥上自行车道净空2.5m,桥下机动车道净空5.0m,采用自重较轻且易于拼装的钢箱梁桥搭建。空中自行车快速道钢箱梁桥面铺装材料要求具有防水防腐、表面平整防滑功能以保证自行车行车安全和舒适,同时为了不过度增加钢箱梁自重,方便施工,采用防水耐磨防滑薄层铺装结构与材料,厚度小于1c m3-5。薄层铺装材料在钢桥面人行道和非机动车道都得到成功应用,使用耐久性良好6,7。厦门市空中自行车快速道采用树脂聚合物铺装系统,厚度8mm,其结构由钢桥面板上无溶剂胶粘底涂1mm,树脂中涂27建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第1期耐磨层6mm,树脂耐磨防滑面层1mm,彩色聚合物罩面层和防紫外涂层组成。树脂聚合物铺装系统在早期服役过程中出现了脱层起壳、不规则龟裂、不耐污渍和表面掉粒等早期病害,为此结合钢桥面薄层铺装使用现状开展早期病害调查与分析,并通过现场拉拔试验检验铺装层粘结性能,以指导后期养护维修。1 病害与调查统计分析空中自行车快速道桥面铺装现场病害调查采用3m直尺进行全线平整度检测,同时对路面积水、表面污染、表面麻面、裂缝、脱层起壳与修补补丁等病害与缺陷逐一标记、记录和统计,各类病害调查统计结果如下:1)采用3m尺检测铺装层平整度,平整度集中在36mm,全线平均值4.3mm,局部凹陷处平整度大于1 5mm,需要进行找平处理以减少积水。2)全线积水长度约15 5 2m,主要是纵向近护栏处积水,宽度1 05 0c m不等。行车道横向排水较好,中线部位积水较少。积水主要集中在钢箱梁合并段,其积水主要是钢桥面拼装未起拱好,因自重下沉造成。3)表面麻面近8 0处,总面积约6 0m2。局部麻面面积较大,主要影响美观和整体性。4)B R T漏水使铺装层表面污染较严重,有近9 5处排水孔漏水造成铺装层表面污渍污染,应对B R T排水管道进行检修防漏处理。5)铺装层表面裂缝有近8 0条,总长度约7 8m,主要集中在与钢桥面连接的水泥混凝土路面段,其原因是水泥混凝土路面的开裂反射造成了铺装层表面开裂。钢桥面局部出现严重不规则龟裂。6)铺装层表面起皮鼓包有3 0余处,总面积近7m2,面积少,但需重点处理。7)铺装层修补补丁1 5 0余处,总面积近8 5m2,补丁处表面不平且颜色差别大,影响美观。钢桥面铺装病害问题产生原因分析如下:1)铺装层脱层起壳问题:两种刚性面(钢桥面和铺装层)在外力作用或撞击情况下会出现脱层现象,铺装层龟裂或脱层后雨水进入钢桥面产生氧化生锈,从而产生恶性循环更导致大面积脱层。层间粘结施工处理不到位,粘结力不足,水分渗入是脱层起壳主要原因。2)铺装层不规则龟裂问题:刚性材质树脂耐磨层因应力问题产生裂缝及断裂现象,当钢板与树脂耐磨层受到冷热作用时,形变不一致,拉断面层。此外龟裂往往与铺装层层间脱空有关。3)铺装层不耐污渍问题:铺装层粗糙表面虽具有摩擦力,但不耐污渍,无自洁功能。4)铺装掉粒问题:铺装层无相关固粒、固色罩面层措施,导致部分陶粒在使用多年后仍存在掉粒现象。5)桥面积水问题:铺装层积水问题主要集中于纵向侧边积水,其与钢桥面局部跨度大,中间起拱不足,自重下沉,且排水孔设计间距长,局部排水孔高有关,同时薄层铺装厚度小,施工时调平和找平功能差,共同造成排水不畅而积水。钢桥面铺装出现的上述几种病害中,脱层起壳和龟裂最为严重,急需进行维修处理,维修方案为:划定修补区,切割成方形,开槽检查龟裂深度和所处层位,清除表面碎渣。采用打磨机打磨底面,环氧底涂后采用环氧砂浆进行回填和找平。局部积水可采用环氧砂浆找平以改善局部小面积积水问题,对于长距离,大面积纵向排水问题,应通过增设排水孔加以解决。对于长大裂缝的处理,应沿裂纹两侧切割5c m,凿出凹槽,打磨底部,环氧底涂后采用环氧砂浆进行回填和找平。2 现场拉拔试验空中自行车快速道采用的树脂聚合物铺装系统由多层结构组成,从下到上分别为:无溶剂胶粘底涂,树脂中涂耐磨层,树脂耐磨防滑面层,彩色聚合物罩面层和防紫外涂层。为了检验铺装各结构层之间结合强度,采用抛丸工艺将铺装表面的防紫外涂层进行处理。经抛丸处理后,采用拉拔仪检测铺装层各层结合强度,并结合拉拔断面分析铺装结构中的薄弱结构层8。按表面抛丸程度将抛丸处理后的表面状况分成五类:1)A类:表面抛丸最浅,表面彩色颜色深,彩色聚合物罩面层厚度无影响。2)B类:表面抛丸较深,表面彩色颜色浅,彩色聚合物罩面层厚度略有减薄。3)C类:表面抛丸深,彩色聚合物罩面层厚度减薄多,厚度相对较小。4)D类:表面抛丸后彩色聚合物罩面层存在脱皮或起皮问题的周边区域。37建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第1期5)E类:表面抛丸后彩色聚合物罩面层被除掉,露出树脂耐磨防滑面层。钢桥面所采用的树脂聚合物铺装系统共涉及到三种材料:无溶剂胶粘底涂、树脂耐磨层和彩色聚合物罩面层以及对应的三种界面粘结:钢桥面与无溶剂胶粘底涂界面粘结、无溶剂胶粘底涂与树脂耐磨层、树脂耐磨层与彩色聚合物罩面层界面粘结。现场拉拔试验时,断面只会发生在上述材料与界面中的最薄弱环节。现场拉拔试验结果见表1。表1 现场拉拔试验结果检测项目A类B类C类D类E类拉拔强度/MP a1.4 21.1 30.7 30.4 71.0 6拉拔断面类型 注:类:7 0%彩色聚合物罩面层内聚破坏+3 0%树脂耐磨层与表面彩色薄层界面粘结破坏;类:4 0%彩色聚合物罩面层内聚破坏+6 0%树脂耐磨层与表面彩色薄层界面粘结破坏;类:1 0 0%树脂耐磨层与彩色聚合物罩面层界面粘结破坏;类:7 0%树脂耐磨层内聚破坏+3 0%树脂耐磨层与无溶剂胶粘底涂界面粘结破坏。1)A类和B类的拉拔强度最高,其断面分别见图1和图2,表明彩色聚合物罩面层内聚破坏强度大于树脂耐磨层与彩色聚合物罩面层界面粘结强度,彩色聚合物罩面层具有较高的强度。2)C类和D类的表面抛丸深,彩色聚合物罩面层厚度减薄后实际测得拉拔强度为树脂耐磨层与彩色聚合物罩面层界面粘结强度,二者结合强度不高,约为0.40.8MP a。特别是D类,抛丸后若彩色聚合物罩面层出现脱皮的区域,其粘结强度下降幅度大,强度损失明显,对整体结构的