澆筑式瀝青混凝土橋面鋪裝應(yīng)用探討

張 純

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶 400074)

0 引言

澆筑式瀝青混凝土在德國(guó)及日本被稱為攤鋪地瀝青，英文名稱為Guss Asphalt，也可簡(jiǎn)稱為Guss，GA等(以下簡(jiǎn)稱GA)。英國(guó)將GA稱作瀝青瑪脂混合料(Mastic Asphalt，簡(jiǎn)稱為MA)。

1 澆筑式瀝青混凝土的發(fā)展及功能

歐洲是橋面鋪裝研究開(kāi)始最早，同時(shí)也是技術(shù)及應(yīng)用最為成熟的地區(qū)，其中以澆筑式瀝青混凝土為主體的橋面鋪裝是其典型的鋪裝方案。中國(guó)以及其他國(guó)家的澆筑式橋面鋪裝技術(shù)都源于歐洲，同時(shí)在引進(jìn)及實(shí)際施工應(yīng)用的過(guò)程中結(jié)合本國(guó)國(guó)情，進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。我國(guó)在引進(jìn)澆筑式瀝青混凝土橋面鋪裝之后，形成了以澆筑式瀝青混凝土為保護(hù)層、熱拌瀝青混凝土為磨耗層的典型鋪裝方案。

澆筑式瀝青混凝土在我國(guó)已經(jīng)有著廣泛的應(yīng)用，從江蘇江陰大橋、山東勝利黃河大橋，到香港青馬大橋，再到安徽安慶大橋。澆筑式瀝青混凝土技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用日益廣泛。澆筑式瀝青混凝土鋪裝在我國(guó)應(yīng)用經(jīng)歷了三個(gè)階段，從第一階段的純粹引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)，到第二階段結(jié)合我國(guó)的國(guó)情條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，最后到第三階段有國(guó)內(nèi)自己的技術(shù)創(chuàng)新。但在澆筑式瀝青混凝土橋面鋪裝的應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)一系列的調(diào)查，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些伴隨而來(lái)的問(wèn)題。澆筑式瀝青混凝土橋面鋪裝典型病害主要表現(xiàn)為:車轍、裂縫、層間滑移等。

2 澆筑式瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)和性能

澆筑式瀝青混凝土是指拌合溫度為220℃ ～260℃之間，攤鋪時(shí)僅僅依靠混合料本身的流動(dòng)性自動(dòng)密實(shí)成型，而不需要通過(guò)碾壓攤鋪成型的懸浮密級(jí)配瀝青混凝土。其特征在于高瀝青含量、高礦粉含量、小于1%的空隙率。由于澆筑式瀝青混合料在攤鋪時(shí)需要具有比較大的流動(dòng)性，所以澆筑式瀝青混合料在配合比設(shè)計(jì)方面也與普通的瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)有所區(qū)別。

由于澆筑式瀝青混合料的空隙率很小，不透水，也不吸水，所以對(duì)潮濕的氣候條件因素并不敏感，使用范圍廣，同時(shí)具有良好的耐久性，幾乎不會(huì)老化，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)20年以上。沒(méi)有碾壓過(guò)程也能使其達(dá)到最終強(qiáng)度，澆筑式瀝青混凝土并不會(huì)出現(xiàn)普通瀝青混合料由于壓實(shí)度不足而造成的病害。柔韌性好，對(duì)沖擊和顛簸不敏感。其瀝青含量比較高，具有良好的抵抗開(kāi)裂的能力。

3 澆筑式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

3.1 原料

1)膠結(jié)料。澆筑式瀝青混合料中的瀝青含量比較高，通常高達(dá)8%。瀝青的品質(zhì)對(duì)澆筑式瀝青混合料的性能指標(biāo)評(píng)定有著非常重要的影響，德國(guó)通常采用B45級(jí)和B25級(jí)瀝青摻配一定比例的天然瀝青為膠結(jié)料，摻配天然瀝青比例一般為15%～35%。日本常采用AH-30號(hào)瀝青作為基質(zhì)瀝青，按7∶3的比例摻配湖瀝青作為膠結(jié)料。在我國(guó)，一般采用均相橡膠瀝青摻入聚合物改性而成的改性瀝青作為膠結(jié)料。

2)集料。集料應(yīng)按照J(rèn)TG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求，應(yīng)使用堅(jiān)硬致密的，耐磨的，具有良好的顆粒形狀，及與結(jié)合料有良好的粘結(jié)性能的石料，其中粗骨料表面應(yīng)具有粗糙的質(zhì)感。澆筑式瀝青混合料中允許使用天然砂，但天然砂和機(jī)制砂使用的質(zhì)量比比例不應(yīng)超過(guò)2∶1。

3)礦質(zhì)填料。一般選用的礦質(zhì)填料為小于0.075 mm的石灰石礦粉，并符合JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求。澆筑式瀝青混合料中礦粉的用量一般約為25%，是瀝青用量的2.5倍～4倍。礦粉的質(zhì)量在一定程度上影響著混合料的質(zhì)量，由于澆筑式瀝青混合料生產(chǎn)時(shí)需要在相對(duì)比較高的溫度下，所以礦粉必須被加熱后才能使用。

3.2 配合比設(shè)計(jì)方法

1)設(shè)計(jì)指標(biāo)。澆筑式瀝青混合料和普通瀝青混合料的性能有所區(qū)別，所以澆筑式瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)不同于普通的配合比設(shè)計(jì)那樣通過(guò)馬歇爾設(shè)計(jì)法或者貝雷設(shè)計(jì)法，它主要依靠劉埃爾流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)、貫入度和貫入度增量實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)值為設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過(guò)低溫彎曲實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行配合比評(píng)價(jià)。

2)級(jí)配的選擇。澆筑式瀝青混合料最大公稱粒徑一般為13.2 mm，以2.36 mm通過(guò)率為關(guān)鍵篩孔?；旌狭现写止橇虾看蠹s為25%，細(xì)集料含量大約為50%，填料含量大約為25%。

由于我國(guó)幅員遼闊，各地天氣狀況差異巨大，不能簡(jiǎn)單的套用德國(guó)或者日本的澆筑式瀝青混凝土級(jí)配。應(yīng)參考德國(guó)和日本相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)然后結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況確定級(jí)配的選擇范圍。

3)確定初始混合料配合比。對(duì)集料進(jìn)行篩分，檢測(cè)集料的毛體積密度，對(duì)瀝青進(jìn)行性能檢測(cè)，根據(jù)德國(guó)和日本的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)和國(guó)內(nèi)的一些應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以石料的篩分結(jié)果為參照，圍繞2.36 mm通過(guò)率的異同制定出三種或者三種以上的級(jí)配。

4)確定最佳混合料配合比。將三種初始混合料配合比，采用改性瀝青制備澆筑式瀝青混凝土，并通過(guò)低溫彎曲實(shí)驗(yàn)等結(jié)合當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)氣候條件、交通條件等因素確定出最佳混合料配合比。

4 澆筑式瀝青混凝土的施工工藝

4.1 準(zhǔn)備工作

1)在施工之前，對(duì)鋼箱梁表面進(jìn)行清掃，保證鋼箱梁表面的干燥和清潔。2)如果鋼箱梁表面長(zhǎng)期暴露于空氣中，涂裝層通常會(huì)產(chǎn)生有不同程度的損害，在施工之前必須進(jìn)行一定的補(bǔ)涂。3)如果鋼箱梁進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)涂裝，則要注意對(duì)涂裝完成后鋼箱梁表面的維護(hù)。

4.2 防水層的檢查

1)幾何尺寸:干膜厚度大于2 mm。2)外觀:表面平整，無(wú)破損、污染、鼓包等現(xiàn)象。3)清潔:無(wú)雜質(zhì)，嚴(yán)禁油、油脂和臟物等的污染。干燥:必要時(shí)采用吹風(fēng)機(jī)干燥，不在大霧、潮濕天氣施工。

4.3 混合料的拌和

1)每次生產(chǎn)完畢后，應(yīng)當(dāng)在設(shè)備還沒(méi)完全冷卻之前對(duì)粘附在設(shè)備上的剩余混合料進(jìn)行清理。2)石料加熱溫度應(yīng)達(dá)到300℃，混合料拌合后的出料溫度應(yīng)控制在220℃ ～250℃。3)瀝青加熱溫度宜為170℃ ～190℃。4)不得使用回收礦粉。

4.4 混合料的運(yùn)輸

1)混合料采用Cooker車運(yùn)輸，Cooker應(yīng)有足夠的攪拌、加熱和運(yùn)輸能力。2)應(yīng)控制混合料滯留Cooker中的時(shí)間?；旌狭衔挥贑ooker中若控制溫度為220℃ ～240℃時(shí)，則停留時(shí)間不能超過(guò)4 h;若控制溫度為240℃ ～250℃時(shí)，停留時(shí)間不能超過(guò)2 h;若控制溫度超過(guò)250℃時(shí)，停留時(shí)間不能超過(guò)1 h。但在Cooker中的攪拌時(shí)間至少應(yīng)在40 min以上。

4.5 混合料的攤鋪

1)Cooker運(yùn)輸車在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)前，必須對(duì)輪胎及地盤進(jìn)行清洗;以保護(hù)攤鋪機(jī)輪跡帶。

2)禁止車輛在防水粘結(jié)層上掉頭和轉(zhuǎn)彎。

3)由于澆筑式瀝青混凝土具有流動(dòng)性，必須架設(shè)邊側(cè)模板，防止混合料側(cè)向移動(dòng)。邊側(cè)限制采用鋼制或木制擋板，用不同厚度的鐵片或木片調(diào)節(jié)高度。厚度控制考慮8%～10%的熱鋪厚度。寬度控制，避免接縫位于行車道輪跡帶內(nèi)。及時(shí)對(duì)氣泡進(jìn)行處理。

4)施工人員應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)之后及時(shí)對(duì)接縫部位進(jìn)行加熱并且應(yīng)用木制的刮板修整。不得在現(xiàn)場(chǎng)抽煙、拋灑雜物，保證施工場(chǎng)地的清潔。要特別注意不要將汗水滴到施工區(qū)域以免發(fā)生鼓包現(xiàn)象。

4.6 盡量減少人為冷接縫

在澆筑瀝青混合料攤鋪前，沿接縫設(shè)置厚50 mm，寬15 mm的木條或金屬條。瀝青混合料冷卻并穩(wěn)定后，拆除設(shè)置的木條或金屬條，在接縫處形成凹槽。用鼓風(fēng)機(jī)徹底清潔凹槽，然后手工澆筑密封材料。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)日新月異的變化，我國(guó)正在建設(shè)的大跨徑正交異性板鋼橋面的數(shù)量越來(lái)越多。作為在我國(guó)應(yīng)用比較成熟的澆筑式瀝青混合混凝土具有較大的優(yōu)勢(shì)，在鋼橋面鋪裝上具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

［1］ 李洪濤，黃 衛(wèi).澆注式瀝青混凝土在日本鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用［J］.華東公路，1998(5):49-50.

［2］ 李洪濤.大跨徑懸索橋新型橋面鋪裝結(jié)構(gòu)研究［D］.南京:東南大學(xué)博士學(xué)位論文，2006.

［3］ 陳仕周，鄧學(xué)鈞，吳光蓉，等.公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南［Z］.重慶:重慶交通科研設(shè)計(jì)院，2010.

［4］ 陳仕周.西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“橋面鋪裝材料與技術(shù)研究”總報(bào)告［R］.

［5］ 樊葉華，黃 衛(wèi).大跨徑鋼橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝應(yīng)用研究［J］.交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)，2006(10):27-28.

［6］ 韓道均，陳仕周.鋼橋面鋪裝技術(shù)的研究、實(shí)施與總結(jié)［J］.公路，2001(7):11-13.