設置稀漿封層的水泥混凝土橋面鋪裝性能研究

張 亮

（邯鄲市光太公路工程有限公司，河北 邯鄲 056000）

水泥混凝土橋梁橋面鋪裝材料一般包含水泥混凝土鋪裝及瀝青混凝土鋪裝兩種橋面鋪裝體系。由于水泥混凝土橋梁結構一般比較穩定，對其橋面鋪裝系統要求不像鋼橋面鋪裝系統那樣嚴格，往往為人們所忽視。早期的水泥混凝土橋面鋪裝瀝青混凝土面層的工程項目，對水泥混凝土橋面板與瀝青混凝土面層之間都沒有做特殊的技術處理，最多是在層間撒布一定量的熱瀝青或改性乳化瀝青，由此使得橋面鋪裝過早產生松散、坑槽、唧漿和脫層等病害。一方面，這些病害使得橋面積水易滲入梁體使鋼筋銹蝕，特別在嚴寒的冬季滲入混凝土孔隙內的水分結冰易導致混凝土面板或者鋼結構橋面板產生破壞，影響橋梁的耐久性，縮短橋梁的使用壽命［1］。另一方面，橋面鋪裝滲水使鋪裝發生早期破壞，影響行車及橋梁安全，這樣裝既不經濟，又會產生不良的社會影響。為此本文將對設置稀漿封層的水泥混凝土橋面鋪裝結構進行深入的研究。

1 試驗原材料

1.1 改性乳化瀝青

改性乳化瀝青稀漿封層混合料中起粘結作用的主要是乳化瀝青中的瀝青材料。對于改性乳化瀝青稀漿封層來說，不但需要采用合乎標準的優質基質瀝青，如重交通道路瀝青，而且乳化后的性能指標特別重要。經檢測，各項質量技術指標均能滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）的要求。

1.2 集料

在改性乳化瀝青稀漿封層中必須有一定的粗骨料起骨架作用，其最大粒徑直接決定稀漿封層混合料的最大厚度。另外，要保持瀝青稀漿的密實性、耐久性以及與稀漿拌和攤鋪時的和易性，集料中還需要一定數量的細集料。良好顆粒級配組成的集料，一般均能形成密實而又穩定的稀漿混合料。稀漿封層用集料為石灰巖。

1.3 配合比設計

稀漿封層設計配合比（礦料∶瀝青乳液∶水=100∶14.2∶6）拌合出的混合料，其技術性能均符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）的要求。檢驗級配如表1所示。

表1 稀漿封層集料檢測級配

2 層間粘結強度試驗分析

“水泥混凝土板+改性乳化瀝青稀漿封層”結構中，水泥混凝土板由試驗室成型，表面較光滑，改性乳化瀝青稀漿封層混合料技術指標符合要求。不同油石比下改性乳化瀝青稀漿封層的抗剪強度試驗結果如圖1所示。

圖1 不同油石比下改性乳化瀝青稀漿封層的抗剪強度

圖1顯示，改性乳化瀝青稀漿封層與水泥混凝土板之間的剪切力隨著油石比的不同而變化，雖然不是呈線性關系，但其強度變化的規律性十分明顯：當改性乳化瀝青稀漿封層油石比在9.5%左右時，其45℃、25℃和5℃時的抗剪強度都達到最大值，分別是7.5%和11.5%的油石比在同溫度下的1.65倍、1.52倍、1.61倍和1.4倍、1.25倍、1.24倍。

試驗結果還顯示，改性乳化瀝青稀漿封層下封層的油石比在7.5%～13.5%范圍內。作為橋面鋪裝的防水粘結層，油石比宜高不宜低，這是因為作為橋面鋪裝的防水粘結層中必須要有足夠的粉料［2］，因此需要更多的瀝青。另外，溫度對層間剪切強度的影響也比較大，尤其是高溫的影響更為明顯。在不同油石比下，25℃時的抗剪強度平均是45℃時抗剪強度的2倍。低溫時溫度對抗剪強度的影響沒有高溫時那么明顯，5℃時的抗剪強度與25℃時的抗剪強度基本相當，這是因為改性乳化瀝青稀漿封層油石比比較大的緣故。

另外，文獻顯示，瀝青混凝土面層中的剪應力在150mm、100mm和40mm的瀝青混凝土中最大值分別為0.28MPa、0.28MPa和0.26MPa左右。而改性乳化瀝青稀漿封層下封層在油石比為7.5%左右時的抗剪強度為0.27MPa，如果按層間最大剪應力分析，兩者值基本相當。但為保證抗剪強度，建議橋面鋪裝改性乳化瀝青稀漿封層下封層的最低油石比控制在7.5%以上。

“改性乳化瀝青稀漿封層+不同型式的瀝青混凝土（AC10、SMA10、GA10）”結構中，SMA為比較構造深度比較大的瀝青混合料，AC次之，GA為懸浮式瀝青混合料，這三種型式的瀝青混凝土基本上包含了水泥混凝土橋梁瀝青混凝土鋪裝的結構型式。試驗結果見表2。

表2 與不同型式的瀝青混凝土之間的抗剪強度

由表2可以看出，改性乳化瀝青稀漿封層與瀝青混凝土層之間的抗剪強度特別大，這主要與“瀝青混凝土+改性乳化瀝青稀漿封層”這一特殊結構有關［2］。由于熱拌瀝青混凝土中粗大粒徑石料在高溫條件以及碾壓作用下嵌入改性乳化瀝青稀漿封層中形成很強的剪力鍵，使得此層間抗剪強度基本上達到1MPa以上。對于表面構造比較深的SMA來說，抗剪強度比密級配瀝青混凝土AC要稍高，而比懸浮式澆注式瀝青混凝土GA要大得多。改性乳化瀝青稀漿封層與SMA10、AC10和GA10層間的剪切強度大小的比較說明，主要是熱拌瀝青混合料中粗大石料的嵌入增加了層間剪切強度。

試驗結果還表明，層間撒布一定量的改性乳化瀝青粘結劑對提高層間的剪切強度作用并不明顯。一方面，作為水泥混凝土橋梁橋面鋪裝結構層中的一部分，剪切強度能達到1MPa以上的結構層并不是鋪裝結構中的薄弱層。另一方面，水泥混凝土橋梁橋面鋪裝結構中層間的剪切應力很難達到1MPa以上。因此這一層的剪切強度是比較穩定的。

3 施工質量控制

3.1 預濕水

在高溫干燥天氣下，稀漿封層與水泥混凝土橋面板接觸部分很容易破乳，從而影響防水層的內聚力以及與橋面板的粘結性能。對原水泥混凝土橋面進行預灑水，有利于稀漿封層與水泥混凝土板的牢固粘結。但對于撒布了其他粘結層的水泥混凝土橋面板不需要預濕水。

3.2 碾壓成型

當稀漿封層的粘結力達到12N·m時，稀漿混合料已初凝，當粘結力達到2.0N·m時，稀漿混合料已凝固到可以開放交通的狀態［3］。考慮水泥混凝土橋面鋪裝稀漿封層防水粘結層的作用以及使用要求，建議當混合料初凝后，適時用輪重約4.5t、輪胎壓力約為3個大氣壓的輪胎壓路機碾壓，碾壓時做5個往返，從路中開始，向外側擴碾，碾壓速度為5～8km/h。碾壓有助于提高稀漿封層防水粘結層的防水效果以及內聚力。

3.3 伸縮縫

許多水泥混凝土橋梁尤其是高速公路上的水泥混凝土橋梁的伸縮縫一般是填埋碎土，等橋面鋪裝完成后，再做橋梁伸縮縫。但由于稀漿封層的施工工藝為刮鋪施工，因此，填埋的碎石很容易被刮鋪箱刮起，使稀漿封層產生起拱、刮痕以及鋪裝過厚等問題，因此鋪裝時必須有相應的處理措施，比如預制一塊薄鐵皮覆蓋于橋梁伸縮縫上，或者填埋碎石時盡量使用細料，并盡量使填埋高度低于水泥混凝土橋面標高，這兩種方式都可以避免稀漿封層被刮鋪箱刮起。

3.4 養生

待乳液破乳且水分完全蒸發后方可施工瀝青鋪裝層，這樣有利于稀漿封層的密實度和水泥混凝土板的粘結。一般應在稀漿封層養生完成24h后，才能進行瀝青鋪裝層的施工［4］。同時，在稀漿封層養生期間內嚴禁開放交通，若有特殊情況不得已行駛車輛時，要限速行駛，并派人定期清掃路面，以防止雜物在行車碾壓下損壞稀漿封層。對于損壞的稀漿封層，應進行人工修補。

4 結論

4.1 改性乳化瀝青稀漿封層作為水泥混凝土橋梁橋面鋪裝的防水粘結層，其較為優化的鋪裝方案為：在水泥混凝土橋面板上涂刷一定量的粘結劑后，鋪裝6～9mm厚的改性乳化瀝青稀漿封層，再于其上直接鋪裝瀝青混凝土鋪裝面層。層間粘結劑的用量根據試驗確定，粘結劑的種類可以根據橋面鋪裝使用性能要求并考慮其經濟性加以選擇。

4.2 改性乳化瀝青稀漿封層施工投資少，工藝簡單，施工質量容易控制，成型的混合料能有效保護水泥混凝土橋面板不受污染，使鋪裝主體與水泥混凝土橋面板之間的粘結更為有效。

［1］陳拴發，張占軍，周慶華，等.混凝土橋面防水層施工損傷性能研究［J］.西安建筑科技大學學報：自然科學版，2005，（1）：95-99.

［2］胡敏玲，胡力群.改性乳化瀝青稀漿封層在高速公路橋面防水層中的應用［J］.橋梁機械與施工技術，2006，（4）：37-39.

［3］常玉秀，王淑艷.改性乳化瀝青稀漿下封層工藝探討［J］.公路交通科技：應用技術版，2009，（2）：68-69.

［4］鐘傳強.稀漿封層在高速公路下封層中的控制要點［J］.山西建筑，2010，（3）：286-287.