《寒區(qū)瀝青混凝土橋面鋪裝技術》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)模的基礎設施尤其是大跨徑橋梁建設蓬勃發(fā)展，我們面臨著時間緊、任務重、技術難度大、優(yōu)質(zhì)的筑路材料短缺等一系列問題，如何在我省現(xiàn)有的建設環(huán)境下，保證公路和橋梁結構的使用壽命和耐久性是最為重要和關鍵的問題，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，將新成果和新技術應用到工程建設實際中去，結合工程現(xiàn)場的實際情況進行系統(tǒng)化的個性設計，使我省寒區(qū)瀝青混凝土橋面鋪裝技術的實用性得到進一步完善和提高，為今后橋面鋪裝的建設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，對橋面系的相關技術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)橋面鋪裝應具有如下的技術性能：

(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，引起結合界面的破壞及對橋梁結構造成腐蝕。

(3)橋面粘結層具有良好的的層間粘結力、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，但由于橋梁結構本身存在著個性化和地域化的差異，因此在推廣應用過程中應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計。本課題推廣應用的就是上述研究成果部分內(nèi)容的細化，應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)瀝青橋面鋪裝結構層設計，重點是橋面防水粘層的個性化設計;

(2)橋面鋪裝層施工配合比設計及使用性能檢驗，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造深度驗證;

(3)橋面鋪裝施工工藝及質(zhì)量控制;

(4)應用效果觀測、技術總結。

3.2 主要技術指標

(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，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。

在設計文件中橋面鋪裝結構層總設計厚度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 橋面鋪裝層結構設計

我國現(xiàn)行的《公路瀝青路面設計規(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、小橋的面層結構與厚度宜與兩端路線的表面層、中面層相同?！币罁?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計和性能驗證時，重點考察防水粘結層和下面層的密水性，這是保證鋪裝層耐久性的關鍵。

4.1 鋪裝層防水粘層的設計原則

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成為一個整體，這是防水層設計的根本原則。防水粘結層若有破損、漏空或脫離，水就會滲入防水粘結層與水泥混凝土板的界面上，影響與橋面板的粘結強度，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)很大的水平剪應力和底部的彎拉應力，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的更加緊密，可獲得良好的層間粘結力和可靠的防水性;

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構，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構都是成功的。尤其是寒區(qū)橋面黏層采用同步碎石技術，材料的用量、溫度等關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用寒區(qū)瀝青混凝土橋面鋪裝技術。

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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.瀝青混凝土橋面設計對策［J］.城市建設，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).