《寒區(qū)瀝青混凝土橋面鋪裝技術(shù)》簡述

佟永恒，薛宏全

(1.黑龍江省信誠工程招標有限公司;2.黑龍江省交通科學研究所)

1 引 言

課題開展的同時，正值我省公路“三年決戰(zhàn)”時期，大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施尤其是大跨徑橋梁建設(shè)蓬勃發(fā)展，我們面臨著時間緊、任務(wù)重、技術(shù)難度大、優(yōu)質(zhì)的筑路材料短缺等一系列問題，如何在我省現(xiàn)有的建設(shè)環(huán)境下，保證公路和橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命和耐久性是最為重要和關(guān)鍵的問題，也是迫切需要解決的問題。由于時間緊迫，再開展大量的試驗研究對現(xiàn)實工程指導意義不大。本項目宗旨在于充分利用好我省已取得的研究成果，將新成果和新技術(shù)應(yīng)用到工程建設(shè)實際中去，結(jié)合工程現(xiàn)場的實際情況進行系統(tǒng)化的個性設(shè)計，使我省寒區(qū)瀝青混凝土橋面鋪裝技術(shù)的實用性得到進一步完善和提高，為今后橋面鋪裝的建設(shè)與維修提供理論指導。同時，通過保證橋梁長期使用性能，還可以實現(xiàn)提高交通運輸效益，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟與社會效益。

2 以往研究成果

我省地處寒冷地區(qū)，鋪裝層的早期損壞表現(xiàn)的尤為突出，因此我省圍繞寒冷地區(qū)的氣候特點，對橋面系的相關(guān)技術(shù)進行了較深入的專項研究并取得了一些突破性成果，主要明確了寒區(qū)橋面鋪裝應(yīng)具有如下的技術(shù)性能：

(1)橋面鋪裝必須滿足基本的抗車轍、抗裂、抗滑性能優(yōu)良、平整等基本使用性能要求。

(2)橋面鋪裝必須具有良好的防水性，防止水滲入到橋面板，引起結(jié)合界面的破壞及對橋梁結(jié)構(gòu)造成腐蝕。

(3)橋面粘結(jié)層具有良好的的層間粘結(jié)力、抗?jié)B性能、高溫穩(wěn)定性，低溫抗裂性和抗腐蝕的能力等。

(4)橋面鋪裝瀝青混凝土本身必須具有良好的抗凍融水損害能力，以確保鋪裝具有良好耐久性。

3 項目推廣的必要性和目的

以上的研究成果，在使用中取得了顯著成效，鋪裝層的早期病害得到了有效控制，但由于橋梁結(jié)構(gòu)本身存在著個性化和地域化的差異，因此在推廣應(yīng)用過程中應(yīng)遵循具體問題具體分析的原則，根據(jù)工程的具體特點進行個性化設(shè)計。本課題推廣應(yīng)用的就是上述研究成果部分內(nèi)容的細化，應(yīng)用的依托工程是同江—集賢高速公路。

3.1 項目的主要研究內(nèi)容

(1)瀝青橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層設(shè)計，重點是橋面防水粘層的個性化設(shè)計;

(2)橋面鋪裝層施工配合比設(shè)計及使用性能檢驗，包括高溫穩(wěn)定性(車轍)、水損害穩(wěn)定性(浸水馬歇爾、凍融劈裂)、低溫抗裂性(小梁彎曲試驗)和瀝青混合料滲水試驗及構(gòu)造深度驗證;

(3)橋面鋪裝施工工藝及質(zhì)量控制;

(4)應(yīng)用效果觀測、技術(shù)總結(jié)。

3.2 主要技術(shù)指標

(1)橋面鋪裝層滲水系數(shù)小于120 ml/min;

(2)鋪裝層改性瀝青混凝土的動穩(wěn)定度DS≥3 000次/mm;

(3)鋪裝層改性瀝青混凝土的凍融劈裂強度≥80%;

(4)鋪裝層的馬歇爾殘留穩(wěn)定度≥85%;

(5)鋪裝層瀝青混合料低溫彎曲試驗破壞應(yīng)變≥2 800。

3.3 依托工程概況

同集高速公路是黑龍江省公路“三年決戰(zhàn)”的重點建設(shè)項目之一，根據(jù)當?shù)貧夂驐l件其氣候分區(qū)屬夏熱冬嚴寒濕潤(2-1-2)，交通條件為重載，路線全長167.7 km，于2010年5月開工建設(shè)，投資規(guī)模40億元。全線瀝青混凝土面層361萬m2，沿線有大橋210.52 m/2座，中橋422.48 m/5座，小橋537.38 m/8座。

在設(shè)計文件中橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層總設(shè)計厚度20 cm，即上層5 cmAC-16改性瀝青聚酯纖維混凝土+下層5 cmAC-20改性瀝青混凝土+防水層+10 cm抗?jié)B抗凍混凝土。要求在鋪筑瀝青混凝土前對抗?jié)B抗凍混凝土進行洗刨，厚度5 mm。瀝青混凝土橋面鋪裝防水層采用路橋用水性瀝青基防水涂料。

4 橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)設(shè)計

我國現(xiàn)行的《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：“當路面與橋面連續(xù)施工時，高速公路、一級公路的大、中、小橋的面層結(jié)構(gòu)與厚度宜與兩端路線的表面層、中面層相同。”依據(jù)這個原則，課題組將研究的重點放在橋面防水粘層材料的優(yōu)選上，同時，在對鋪裝上下面層進行配合比設(shè)計和性能驗證時，重點考察防水粘結(jié)層和下面層的密水性，這是保證鋪裝層耐久性的關(guān)鍵。

4.1 鋪裝層防水粘層的設(shè)計原則

就水泥混凝土橋面的瀝青鋪裝層而言，鋪裝層與橋面板的粘結(jié)不牢往往是導致鋪裝層損壞的最根本的原因。橋面防水層的設(shè)置不僅僅是為了防水，更重要的是使瀝青鋪裝層與水泥橋面板粘結(jié)成為一個整體，這是防水層設(shè)計的根本原則。防水粘結(jié)層若有破損、漏空或脫離，水就會滲入防水粘結(jié)層與水泥混凝土板的界面上，影響與橋面板的粘結(jié)強度，甚至成為滑動的界面狀態(tài)，使橋面鋪裝成為一個單獨受力的層次，就會出現(xiàn)很大的水平剪應(yīng)力和底部的彎拉應(yīng)力，橋面鋪裝就必然導致迅速破壞。從現(xiàn)在常見的破壞情況看，鋪裝層絕大部分的損壞都是由防水粘結(jié)層的過早損壞引起的，當然這里也不能排除施工質(zhì)量方面的因素。因此，在重視鋪裝層設(shè)計的同時也要注重施工質(zhì)量的管理，二者缺一不可。

4.2 鋪裝層防水粘層的個性化設(shè)計

為了使橋面防水體系達到最佳效果，課題組優(yōu)選出A、C兩種方案作為最終推廣方案。

(1)方案A

橋面混凝土機械銑刨或人工鑿毛，厚度為5 mm→吹凈→灑布或涂刷改性乳化瀝青或水性瀝青基防水涂料，用量1.1～1.2 kg/m2→5 cm AC-20 SBS改性瀝青聚酯纖維混凝土→ +5 cm AC-16改性瀝青聚酯纖維混凝土。

(2)方案C

橋面混凝土機械銑刨或人工鑿毛，厚度為5 mm→吹凈→同步碎石攤鋪機灑布5%SBS改性熱瀝青(用量1.2～1.4 kg/m2)+4.75 mm 的潔凈碎石(覆蓋率：60% ～70%)→5 cm AC-20 5%SBS改性瀝青聚酯纖維混凝土→+5 cm AC-16改性瀝青聚酯纖維混凝土。C方案適用于本路線的大橋或重要位置橋梁。

兩種方案具備如下的幾方面優(yōu)勢：

①都可實現(xiàn)機械噴灑，保證了防水層厚度的均勻性和可靠性，尤其是同步碎石封層車的運用，使橋面防水粘結(jié)層和石屑保護層一次成型，避免了分層撒布帶來的交通流污染，防水層與橋面板粘結(jié)的更加緊密，可獲得良好的層間粘結(jié)力和可靠的防水性;

②特別是4.75mm粒徑石屑的撒布，增加了層間的摩阻力，使防水層有利于和下面層一起形成穩(wěn)定的橋面防水體系。

③橋面系雙層改性瀝青聚酯纖維混凝土結(jié)構(gòu)，有利于較大程度地增加橋面系的抗裂性，提高其耐候性，增強耐久性，延長鋪裝層的使用壽命。

5 結(jié)語

目前，課題組所優(yōu)選出的橋面鋪裝的兩種形式，都已經(jīng)過了一個凍融循環(huán)的考驗，依然在安全使用中，說明在我省采用這種鋪裝結(jié)構(gòu)都是成功的。尤其是寒區(qū)橋面黏層采用同步碎石技術(shù)，材料的用量、溫度等關(guān)鍵性指標多是由電腦控制一次完成施工，極大程度地提高了施工的準確性。這樣減少了因人工涂刷熱瀝青和撒布碎石的誤差，保證了施工質(zhì)量。建議今后在我省其他公路上推廣應(yīng)用寒區(qū)瀝青混凝土橋面鋪裝技術(shù)。

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［1］楊朋.瀝青混凝土橋面施工質(zhì)量研究.長安大學學報，2007，(8).

［2］陶行遠.瀝青混凝土橋面設(shè)計對策［J］.城市建設(shè)，2007，(28).

［3］李紅衛(wèi).淺談水泥混凝土路面的預防性養(yǎng)護措施［J］.中國科技博覽，2009，(24).