鋼橋面鋪裝澆筑式瀝青混凝土維修技術(shù)

胡德勇

(重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶 401336)

1 概述

鋼橋面鋪裝是直接鋪筑在鋼橋面板上，不同于一般瀝青混凝土的特殊路面，主要是起到保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)、提供安全舒適的行車界面的作用。鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)壽命一般為15年，盡管橋面鋪裝技術(shù)在國內(nèi)經(jīng)過了比較完善的發(fā)展，但橋面鋪裝在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)很難保持其良好的使用性能，往往會(huì)出現(xiàn)坑洞、推移等結(jié)構(gòu)性破壞。因此，對(duì)這些病害的修復(fù)，恢復(fù)橋面鋪裝的使用性能尤為重要。

2 鋼橋面鋪裝修補(bǔ)的技術(shù)要求

橋面鋪裝出現(xiàn)的病害具有面積小、發(fā)展速度快、容易引起新病害等特點(diǎn)。因此，對(duì)橋面鋪裝病害的處置方式具有以下要求:1)修補(bǔ)材料應(yīng)易于壓實(shí)。橋面鋪裝病害出現(xiàn)的面積比較小，修補(bǔ)時(shí)，大型的壓路機(jī)無法進(jìn)行碾壓;采用小型壓實(shí)設(shè)備或者人工壓實(shí)，則難以達(dá)到最佳壓實(shí)度，修補(bǔ)后會(huì)很快再次出現(xiàn)破壞。2)修補(bǔ)材料要具有很好的泌水性能。修補(bǔ)材料能防止水分滲入到橋面鋪裝內(nèi)部，避免引起新的病害出現(xiàn)。3)在車輛荷載的作用下，橋面鋪裝的變形較復(fù)雜，對(duì)修補(bǔ)材料的性能具有較高的要求。因此，修補(bǔ)材料必須具有較好的隨從變形能力和抗疲勞性能。4)修補(bǔ)區(qū)域的新舊材料要保證鋪裝的整體性。因此，需要對(duì)修補(bǔ)區(qū)域的界面處治技術(shù)非常重要。

3 鋼橋面鋪裝澆筑式瀝青混凝土修補(bǔ)技術(shù)研究

澆筑式瀝青混凝土具有礦粉含量高、瀝青用量高、拌合溫度高的“三高”特點(diǎn)，因此，在無需碾壓的情況下既可自動(dòng)流淌、密實(shí)，并可以軟化界面的舊瀝青混凝土，改善界面粘結(jié)情況。同時(shí)，澆筑式瀝青混凝土具有很好的隨從變形能力，可以吸收修補(bǔ)區(qū)域產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變，保持鋪裝的整體性。因此，澆筑式瀝青混凝土針對(duì)小面積的坑洞、推移、脫層等病害是一種很好的修補(bǔ)材料。

本文將從澆筑式瀝青混凝土的性能和修補(bǔ)界面處治兩個(gè)方面進(jìn)行研究。

3.1 澆筑式瀝青混凝土性能研究

1)瀝青結(jié)合料。

在橋面鋪裝病害修補(bǔ)過程中，澆筑式瀝青混凝土是直接作為磨耗面層使用，這有別于一般情況應(yīng)用于下面層。因此，需要在原有的基礎(chǔ)上，對(duì)澆筑式瀝青混凝土的性能進(jìn)行改進(jìn)。澆筑式瀝青混凝土屬于懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，瀝青結(jié)合料的性能對(duì)混凝土性能的影響至關(guān)重要。澆筑式瀝青混凝土用結(jié)合料主要是復(fù)合改性瀝青，即是在SK70號(hào)普通改性瀝青(GJ)(如SBS改性瀝青)的基礎(chǔ)上，再通過添加改性劑來提高瀝青的性能，滿足混凝土的高低溫性能等要求。本文擬采用兩種改性瀝青，即聚合物改性瀝青(GJ-1)和巖瀝青改性瀝青(GJ-2)，并對(duì)兩種改性瀝青的基本性能進(jìn)行了分析，分析結(jié)果見表1。

表1 普通改性瀝青、復(fù)合改性瀝青性能分析

從表1可以看出，巖瀝青改性瀝青(GJ-2)針入度最小，說明巖瀝青復(fù)合改性瀝青粘滯性要大于聚合物復(fù)合改性瀝青，能更好地抵抗外力作用下產(chǎn)生的剪切應(yīng)變。聚合物改性瀝青(GJ-1)5℃的延度要明顯好于巖瀝青改性瀝青，這是因?yàn)榫酆衔锔男詾r青摻加的主要是橡膠類高分子物質(zhì)，能顯著提高瀝青的低溫下的延度;而巖瀝青改性瀝青摻加的主要是天然硬質(zhì)瀝青，對(duì)延度的提高貢獻(xiàn)較小。

2)澆筑式瀝青混凝土(GA10)。

根據(jù)《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》中規(guī)定的澆筑式瀝青混凝土設(shè)計(jì)級(jí)配進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，對(duì)比分析采用兩種改性瀝青的澆筑式瀝青混凝土的性能。

a.流動(dòng)性。

流動(dòng)性表征的是澆筑式混凝土在施工過程中的施工和易性，一般采用流埃爾法(lueer)測(cè)定，根據(jù)指南要求，流動(dòng)性不大于20 s，但也不能太小。因?yàn)楫?dāng)混凝土的流動(dòng)性太小時(shí)，會(huì)發(fā)生離析;流動(dòng)性太大時(shí)，既不利于施工又不利于達(dá)到泌水的效果。

由表2可知，GJ-1澆筑式瀝青混凝土的流動(dòng)性要遠(yuǎn)差于GJ-2澆筑式瀝青混凝土，這是因?yàn)镚J-1澆筑式瀝青混凝土的油石比較小，且拌合溫度較低的緣故。

表2 兩種復(fù)合改性瀝青GA10流動(dòng)性能試驗(yàn)結(jié)果

b.高溫穩(wěn)定性。

澆筑式瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性一般采用靜態(tài)貫入度試驗(yàn)來測(cè)定，性能指標(biāo)主要是貫入度和貫入度增量，根據(jù)指南要求，貫入度一般不大于4 mm，貫入度增量一般不大于0.4 mm。從表3試驗(yàn)結(jié)果來看，兩種類型瀝青的澆筑式瀝青混凝土的高溫性能都達(dá)到要求，但GJ-2澆筑式瀝青混凝土的高溫性能要明顯優(yōu)于GJ-1澆筑式瀝青混凝土，這對(duì)作為面層磨耗層使用的鋪裝材料的高溫性能明顯有利。

c.低溫性能。

澆筑式瀝青混凝土的低溫試驗(yàn)采用的是300 mm×100 mm×50 mm試件，表征在低溫環(huán)境下的抗開裂能力。兩種類型瀝青的澆筑式瀝青混凝土的低溫性能都較好，應(yīng)變都達(dá)到了指南的要求(≥7 000 με)。由表4結(jié)果對(duì)比分析可以看出，GJ-1澆筑式瀝青混凝土的最大彎拉應(yīng)變高于GJ-2的，這和瀝青結(jié)合料的分析結(jié)果相吻合，說明在低溫環(huán)境下，能抵抗更大的變形而不發(fā)生開裂破壞。

表3 兩種復(fù)合改性瀝青GA10高溫性能試驗(yàn)結(jié)果 mm

表4 兩種復(fù)合改性瀝青GA10低溫性能試驗(yàn)結(jié)果

通過對(duì)兩種類型的瀝青結(jié)合料和澆筑式瀝青混凝土性能的對(duì)比分析可以看出，兩種瀝青混凝土在性能上具有一定的差異。巖瀝青澆筑式瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性占有優(yōu)勢(shì)，適合于氣候條件較炎熱的地區(qū)的橋面鋪裝修補(bǔ);聚合物澆筑式瀝青混凝土的低溫性能較好，適合于在氣候條件較寒冷地區(qū)的橋面鋪裝修補(bǔ)。

3.2 修補(bǔ)界面處治

1)修補(bǔ)界面的形狀。界面形狀對(duì)新舊混合料間的結(jié)合效果產(chǎn)生一定的影響，本文對(duì)界面進(jìn)行刻槽處理，與光滑的界面對(duì)比，分析在25℃下與澆筑式瀝青混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，見表5。

表5 不同界面形狀的粘結(jié)強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度

兩種界面形狀下的粘結(jié)強(qiáng)度相差很小，刻槽界面要比光滑界面略好，這可能是因?yàn)榇植诘慕缑嬖黾恿诵屡f混合料間接觸面積。但是在剪切強(qiáng)度上，刻槽界面有明顯的優(yōu)勢(shì)?？梢姡缑娼?jīng)過刻槽處理后，對(duì)保證鋪裝的整體性有利。

2)界面粘結(jié)劑。界面粘結(jié)劑的使用，對(duì)界面的處治效果也會(huì)帶來很大的影響。本文通過在刻槽界面上涂刷溶劑型粘結(jié)劑、乳化瀝青兩種層間粘結(jié)材料和不刷粘結(jié)劑三種情況，分析不同溫度下(25℃和50℃)與澆筑式瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，見表6。

表6 采用不同界面粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度

采用界面粘結(jié)劑能改善新舊混合料的界面結(jié)合狀態(tài)，提高新舊瀝青混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，有利于保持鋪裝的整體性。采用溶劑型粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度與采用乳化瀝青相比較，差別不大，但是在剪切強(qiáng)度上，效果要比采用乳化瀝青的效果明顯。因此，界面粘結(jié)劑采用溶劑型粘結(jié)劑較好。

4 結(jié)論與建議

橋面鋪裝出現(xiàn)的病害應(yīng)要做到盡早、盡快的處理，這樣可以避免次生病害的出現(xiàn)和已有病害面積的擴(kuò)展。對(duì)于坑洞、鼓包、小面積的推移、脫層等病害，需要進(jìn)行挖補(bǔ)式修補(bǔ)，需要采用與橋面鋪裝相適應(yīng)的材料，而采用澆筑式瀝青混凝土是最便捷、最實(shí)用的方法。

采用澆筑式瀝青混凝土維修病害，一般情況下，低溫性能都能滿足要求，主要考慮的是瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性。界面處理技術(shù)，對(duì)保持鋪裝的整體性具有重要意義，同時(shí)也能保證鋪裝的泌水性能，可以有效防治水分對(duì)鋪裝的再次損壞。

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