高速公路橋梁橋面鋪裝養護中微表處技術的應用研究

李雪君

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

微表處是一種將填料和聚合物改性瀝青等物質按設計配合比均勻混合，然后利用機械設備配制成稀漿混合料用于路面上表面封層的預養護技術，其具有層薄、抗滑性能好、路面能夠迅速開放、耐蝕性和持久性強等優點[1]。微表處屬于一種高級形式的乳化瀝青稀漿罩面技術，現已廣泛應用于機場跑道、高速公路和城市干線等重要道路的預防性養護中[2-4]。微表處能夠有效防止路面老化、水分下滲以及增強路面抗滑能力，有效延長路面的使用年限[5]。另外，結合路面實際情況，采用單層或雙層攤鋪還能夠對穩定的車轍進行填補。鑒于此，本文以實際工程為例，探討了應用微表處技術的可行性和主要施工工藝，旨在為微表處技術的推廣應用提供參考。

1 實例應用

1.1 工程概況

來賓至馬山高速公路橋梁工程位于山區，大橋上部為鋼筋混凝土空心板，下部為雙柱墩臺，上部橫向板共7塊。橋面為兩層鋪裝，總厚度為15.3 cm，底層防水混凝土和頂面瀝青混凝土厚度分別為9.5 cm和5.0 cm。考慮到橋梁鋪裝混凝土厚度較薄，空心板頂板處最薄僅有8.0 cm，在大承載量的情況下很容易造成鉸縫混凝土脫落甚至嚴重的塌陷事件。針對這種比較常見的橋梁病害，應增強預制板之間的聯結力，提高整體性和橫向布置均勻性；同時，及時維修塌陷頂板，最大限度地增加水泥混凝土鋪裝厚度，保證頂板鋪裝與水泥混凝土的牢固連接，使主梁所承受的壓力分擔給水泥混凝土鋪裝部分，增大主梁的高度和剛度。由于該橋荷載標準偏低，加之修建時間較早，隨著車流量越來越大，橋梁下部結構逐漸發生改變。從實際情況來看，隨著橋梁自重的增加，其永久荷載是不斷增大的。鑒于這一條件，在橋面鋪裝時C35防水混凝土鋪設厚度取15 cm，設計雙層鋼筋網結構，內部鋼筋交錯布置，鋪裝層頂面的瀝青混凝土微表處厚度為1.0 cm，以提高橋梁耐久性能、通行質量和抗滑能力。

1.2 微表處材料的選取

本工程主要選用水、水泥、5種添加劑、SBS改性乳化瀝青和100%機軋碎石等原材料。依據現場實際情況，最終確定機軋碎石為1.5～3.0 cm玄武巖和2.5～4.0 cm的石灰巖，按照4∶6的規格現場精加工獲取，質量要求如表1所示。SBS改性乳化瀝青由江蘇科茵格特瀝青有限公司提供，相關規格如表2所示。經現場檢測，微表處混合料性能如表3所示。

表1 粗、細集料質量要求表

表2 SBS乳化瀝青性能指標表

表3 稀漿混合料性能指標表

1.3 微表處預防性養護技術的應用

由于環境、超載等影響因素的共同作用以及公路路面行駛車輛的增多，公路極易產生病害問題，若不及時處理勢必會引起嚴重的后果[6]。本文重點分析了公路橋梁橋面鋪裝中微表處技術的施工要點和工藝流程。

微表處預防性養護工作的質量在很大程度上取決于混合料的配合比質量，任何一種原材料用量的改變都會直接導致混合料性能的改變。為保證混合料施工質量，施工前必須嚴格檢測已配制混合料的性能，檢測方法如下：

(1)可拌和時間檢測。通過試驗確定可拌和時間以優化乳化瀝青的配合比，并結合現場條件模擬推斷鋪設施工情況。可拌和時間主要受溫度、乳化情況、瀝青和乳化劑等因素的影響，在確定溫度、瀝青、集料的基礎上，通過添加化學物質、改變乳化劑品種和用量等方式確定最佳的時間點。本工程結合相關實踐經驗和ISSA指導標準，確定溫度為25 ℃時的拌和時間宜≥2 min。

(2)集料級配檢測。針對《微表處和稀漿封層技術指南》將其劃分成Ⅱ類和Ⅲ類兩種類型，不同類型的集料級配應符合規定要求。本工程選用Ⅲ類微表處，其集料級配如表4所示。

表4 微表處集料級配表

(3)濕輪磨耗檢測。拌和完成后將混合料制備成直徑為30.5 cm的試樣，試樣成型后放入烘箱烘干，然后取出試樣自然冷卻至室溫并稱重，隨后浸泡在(25±2) ℃的水中，浸泡6 h后取出并用濕輪磨耗機打磨5 min，最后洗凈放入60 ℃烘箱烘至恒重，計算確定兩次質量之差。通過濕輪磨耗試驗，檢驗其路面耐磨程度和混合料質量，并依據試驗結果合理設計物料配比。

(4)內聚粘結力檢測。通過內聚粘結力試驗確定凝固速度，結合試驗結果計算出初凝和開放交通的時間等。改性乳化瀝青配方、混合料的配合比設計等因素直接影響著內聚粘結力大小，在氣溫和攤鋪厚度等條件已經確定時，通過改變改性乳化瀝青配方、混合料配合比等因素可調整粘結力大小[7]。

(5)荷載車輪檢測。采用5.0 cm×35.5 cm的試模制作稀漿混合料試件，然后利用荷載車輪試驗儀檢測試件的質量狀況。設置碾壓頻率為45次/min，碾壓次數為1 000次，荷載車輪為58 kg，檢測點為6個(分布于不同部位)，碾壓結束后觀測各點隨時間的變化特征。具體如下：稱取試件初始質量，在車輪試驗儀上重新安放試件，在試件表面撒上砂并開展100次碾壓，碾壓完成后再次稱重，以碾壓后的質量減去初始質量即可確定粘附砂的質量。試驗目的主要是合理確定瀝青的最佳用量。試驗時，瀝青用量越多則磨耗值越低。當瀝青用量過多時，車輛經過路面會出現明顯的車轍或油包。通過荷載車輪試驗可以防止出現路面過軟的情況，從而確定乳化瀝青的最佳用量。

(6)水敏感度檢測。將2.36 mm以下的混合料壓實制成直徑為5.1 cm的圓柱形試件，成型后將其放入水中浸泡7 d，然后利用裝水儀器對試件沖刷3.5 h，沖刷后取出再用水煮30 min測定其體積、質量，以此確定混合料的抗水性能。

2 微表處施工工藝

微表處封層工藝主要包括病害處理、施工準備、封縫防水處理、橋面鋪裝層預處理、攤鋪施工、噴灑粘層油、封閉養護和開發交通等工藝流程，如圖1所示。

圖1 微表處封層施工流程圖

2.1 施工準備

正式開工前，先全面勘察現場情況，調查分析橋梁結構形式、橋面病害情況、損壞部位和鋪裝層厚度等，準確掌握施工時可能出現的天氣變化，合理組織交通方案和施工方案。根據相關規定提前準備好施工時可能用到的各種設備、器具，如改性稀漿封層機的清洗系統及行車系統等，并對微表處施工機械進行及時調試和標定，通過及時標定保證混合料配合比的合理性。此外，必須對施工路段實施交通管制，合理設置標志牌和限速標志等，必要時可以封閉交通，從而保證施工安全，并利用高壓水對原路面進行清洗。

2.2 微表處攤鋪

(1)橋面伸縮裝置失效或損壞時必須進行維修恢復；(2)將橋面鋪裝層破碎和松動部位進行全面鑿除處理，并對損壞部位利用切割等手段進行完全清除；(3)盡量保持切縫平直和整齊；(4)補塊過程中原本的鋪裝尺寸應小于補塊，封縫方式選用噴灑粘層油，在橋面鋪裝層防水處理時必須進行打毛，封層澆筑時必須對微表處進行不斷振搗，確保封層的有效結合和充分緊密。在鋪裝稀漿混合料后，通過一系列封層處理可以形成緊密的表面封層，其牢固性和耐磨性較強。同時，鋪裝過程中至少安排6人完成相應的工作，其中輔助員1名、駕駛員和攤鋪手各1名。微表處鋪好后要及時養護，以防車輛碾壓。混合料初凝時內聚粘結力必須達到12.5 kg·cm以上時才能開放行人，達到20.5 kg·cm以上時才能開放交通車輛。

2.3 橋面鋪裝層及封縫防水處理

為防止混凝土橋面鋪裝層之間出現分離現象，必須對混凝土橋面鋪裝層進行表面清除預處理。清除時要遵循“到位、輕微、均勻”的原則，必要時也可以用高壓水沖刷。對于不同類型的橋面縫，要采用專用密封膠帖封進行封裝[8]。

2.4 噴灑透層油或粘層油

橋面清掃干凈并處于相對干燥環境時，可以利用全自動瀝青灑布車噴灑改性乳化瀝青粘層油，設定灑布量為0.45 kg/m2，以此提高防水分層與橋面混凝土間的粘結力。對于裂縫較多的部位，控制灑布量為0.65 kg/m2，并噴灑煤油稀釋瀝青透油層。

2.5 微表處封層

采用3.5 mm的下面層和7.5 mm的上層面構成微表處封層，封閉養護12 h后噴灑微表處下面層粘層油，從而提高橋面的平整性和整體防水性，以良好的平臺保證上面層的順利施工。完成下面層施工后封閉養護4.5 h，隨后開展微表處上面層施工，確保磨耗界面良好并與粘層油、微表處下面層形成一個有機的結合體，進一步增強橋面防水性能。

2.6 現場施工性能檢測

為全面掌握粘層油的滲透性能，將縫隙沿垂直向下的方向鑿開，選取1 mm縫寬的粘層油進行微表處封層檢測。經檢測，改性乳化瀝青粘層油和高滲透性煤油稀釋瀝青透層油的下滲距離分別為3.0 mm、5.5 mm，可以充滿縫隙。在來賓至馬山高速公路橋梁微表處經過40 d后，測試該施工路段的防水性、抗滑性和微表處上面層性能指標，如表5所示。

表5 現場施工性能檢測數值表

從表5可知，實測值均符合規范設計要求，表明微表處技術可以有效改善路面的防水和抗滑功能。考慮到使用的玄武巖具有較好耐磨性，橋面防水耐磨性完全符合相關技術要求，微表處封層可以實現工程設計目標。

3 結語

本文以來賓至馬山高速公路橋梁工程為例，結合橋梁實際情況探討了微表處技術的應用要點和施工流程。根據技術特點開展了稀漿混合料和改性乳化瀝青試驗，對封層處沿垂直向下方向開鑿縫隙，經檢測改性乳化瀝青粘層油和高滲透性煤油稀釋瀝青透層油的下滲距離分別為3.0 mm、5.5 mm，可以充滿縫隙。經過40 d后，該施工路段的滲水系數為0.95 mL/min，摩擦系數為0.5 BPN，構造深度達到68 mm，表明該路段具有較強的防水性和抗滑性，實測值均符合規范設計要求。