冷薄層罩面技術(shù)在閩北地區(qū)舊橋面修復(fù)工程中的應(yīng)用研究

■翁盛華

（南平市公路局，南平 353000）

冷薄層罩面技術(shù)在閩北地區(qū)舊橋面修復(fù)工程中的應(yīng)用研究

■翁盛華

（南平市公路局，南平 353000）

本文以閩北地區(qū)陳家店橋舊橋面修復(fù)采用冷薄層罩面技術(shù)為例，對(duì)冷薄層罩面工藝方法及成效進(jìn)行了研究。冷薄層罩面與傳統(tǒng)瀝青混凝土施工工藝相比，單價(jià)相對(duì)便宜，施工方便，修復(fù)迅速，能很好地滿足了閩北橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)工程的建設(shè)需要。

冷薄層罩面技術(shù) 舊橋面修復(fù) 應(yīng)用研究

1 引言

近年來，閩北地區(qū)日益增加的交通量伴隨著重車、超載車輛的普遍化，對(duì)公路的服務(wù)水平和行車安全存在著巨大隱患。從在役橋梁情況看，橋面鋪裝層開裂、破損已成為橋梁主要病害之一。如果不能對(duì)破損的鋪裝層進(jìn)行及時(shí)地修補(bǔ)，就會(huì)嚴(yán)重妨礙交通安全，也給維修工作帶來了很大的困難。

冷薄層罩面技術(shù)就是將乳化瀝青或者改性乳化瀝青與砂石材料在常溫下拌合均勻、攤鋪、壓實(shí)的工藝。采用冷薄層罩面作為橋面鋪裝的修復(fù)方式，對(duì)于減輕橋面自重、降低公路工程養(yǎng)護(hù)成本，延長(zhǎng)橋面鋪裝使用壽命具有重要的作用。通過對(duì)閩北地區(qū)已產(chǎn)生輕微病害的舊橋面及時(shí)用冷薄層罩面技術(shù)進(jìn)行有效的修補(bǔ)，大大改善了路面結(jié)構(gòu)性能，提高了路面內(nèi)在質(zhì)量，延長(zhǎng)了道路使用壽命，取得了養(yǎng)護(hù)效益提高、質(zhì)量成本降低的雙重功效。本文以陳家店橋舊橋面修復(fù)工程采用冷薄層罩面技術(shù)為例，對(duì)冷薄層罩面工藝方法及成效進(jìn)行了深入研究。

2 工程概況

陳家店橋位于國道 G316線 （福蘭線）上，編號(hào)G316L0940350723，橋位樁號(hào)K393+840；該橋?yàn)?孔簡(jiǎn)支板梁，跨徑6m，下部構(gòu)造中橋臺(tái)為U型漿砌塊石，橋墩為重力式漿砌塊石；橋長(zhǎng)22.9m，橋面總寬9m，車行道寬7m，橋面標(biāo)高317.9m，橋下凈高4.5m；橋梁于1985年12月建成，原有的設(shè)計(jì)荷載為汽-20，通行載重30t，橋面鋪裝為水泥混凝土，直線橋，單向橫坡1.5%。橋梁所處道路等級(jí)為二級(jí)，路段平面線形較差，彎多坡陡，路基較窄，交通量大，通行能力低，如圖1所示。

圖1 陳家店橋原狀

陳家店橋的橋面鋪裝是在原有水泥混凝土鋪裝的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了“白加黑”的簡(jiǎn)單修復(fù)，即在水泥混凝土表面加鋪瀝青材料進(jìn)行修補(bǔ)，由于受行車荷載、溫度、養(yǎng)護(hù)等多重因素作用，出現(xiàn)了橫縫、縱縫、龜裂、坑洞、斷板、接縫破損、板邊及板角破損、伸縮縫破損等一系列病害，橋面凹凸不平，已嚴(yán)重影響到了車輛的通行。如圖2所示。

圖2 陳家店橋橋面鋪裝病害

3 罩面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

陳家店橋鋪裝經(jīng)過30年通車運(yùn)營自然碾壓，橋梁沉降趨于穩(wěn)定。通過對(duì)原有橋面實(shí)地檢測(cè)，除對(duì)局部破損橋面需要進(jìn)行基面處理后再罩面外，其余路段完全可直接進(jìn)行罩面。罩面選定結(jié)構(gòu)形式為：鑿除原橋面舊瀝青面層后，進(jìn)行基面病害處理后，鋪筑防水粘結(jié)層，然后鋪上冷薄層罩面材料。

冷薄層罩面材料為常溫瀝青復(fù)合乳液，厚度在8mm左右，如果直接鋪筑在舊瀝青混凝土層上，舊混凝土層表面平整度較差，無法保證冷薄層鋪筑質(zhì)量，且罩面層與舊瀝青混凝土層彎沉值差異很大，使結(jié)構(gòu)層無法緊密粘結(jié)。為此，在原瀝青混凝土層上加鋪防水應(yīng)力粘結(jié)層，由冷薄層與防水應(yīng)力聯(lián)結(jié)層共同形成罩面系統(tǒng)，提高了結(jié)構(gòu)層之間的粘結(jié)力，使路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也得到相應(yīng)的提高。而作為表面層使用的冷薄層可以使路面抗滑性能和抗磨耗性能得到顯著提高，同時(shí)其具有較好的密水性，使路表水難以下滲，起到了保護(hù)路面結(jié)構(gòu)的良好效果。

4 原材料及配合比設(shè)計(jì)

4.1 常溫瀝青復(fù)合乳液

常溫瀝青復(fù)合改性瀝青乳液作為瀝青結(jié)構(gòu)的膠結(jié)料，是近幾年才出現(xiàn)的先進(jìn)路面建設(shè)、養(yǎng)護(hù)材料與施工應(yīng)用技術(shù)，是綠色環(huán)保、減少排放目標(biāo)下的全新技術(shù)與產(chǎn)品，其宗旨在未來部分或全部代替高能耗高排放的延續(xù)了100多年的熱拌合施工的瀝青路面技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)道路建設(shè)的低碳綠色革命。

常溫瀝青復(fù)合乳液是運(yùn)用專有技術(shù)將常規(guī)普通瀝青加工制備成高性能的、在常溫下呈現(xiàn)為高流動(dòng)的“液態(tài)”瀝青粘結(jié)料產(chǎn)品。常規(guī)瀝青在常溫下是半固態(tài)的、高度粘稠不能流動(dòng)的粘結(jié)料，所以瀝青路面總是伴隨高溫施工進(jìn)行。常溫瀝青復(fù)合乳液這種高流動(dòng)的形態(tài)帶來了常溫施工的和易性能，可以達(dá)到在常溫下拌合成各種級(jí)配類型的瀝青混合料，并在常溫下進(jìn)行攤鋪與碾壓。

常溫瀝青復(fù)合乳液之所以能形成有效的路面結(jié)構(gòu)，除了常溫“液態(tài)”粘結(jié)料能效外，在拌合中還需要加入特殊功效的專有強(qiáng)度固化助劑，助劑依據(jù)膠結(jié)料而不同，固化助劑能夠使路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度快遞形成，縮短開放交通時(shí)間。此外，常溫瀝青復(fù)合乳液有著很強(qiáng)的溫度適應(yīng)性能，可以滿足低溫與高溫勁度的雙重要求，適應(yīng)溫度-40℃～+ 40℃，更有很強(qiáng)的可以有效控制的破乳速度技術(shù)特點(diǎn)，以及快遞固結(jié)形成強(qiáng)度快速開放交通，與各種路面結(jié)構(gòu)層（基面）的高粘結(jié)性能。

常溫瀝青復(fù)合乳液的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 常溫瀝青復(fù)合乳液技術(shù)指標(biāo)

4.2 水泥

選用常用的標(biāo)號(hào)為42.5的水泥。

4.3 集料

冷薄層罩面所用細(xì)集料主要采用閩北當(dāng)?shù)氐幕◢弾r，其技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2 集料技術(shù)指標(biāo)

4.4 礦粉

礦粉中加入了20%的消石灰，其性能指標(biāo)如表3所示。

表3 礦粉技術(shù)指標(biāo)

4.5 礦料配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)閩北地區(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)情況、預(yù)期交通流量等因素，決定采用MS-3型冷薄層罩面，其礦料配合比設(shè)計(jì)見表3，由表3可得礦料篩分級(jí)配，如表4和圖3所示。

4.6 原材料配比

最后確定各原材料的配比為:石英砂∶水泥∶常溫瀝青復(fù)合乳液∶水=4∶2∶1.3∶0.5。

表4 礦料篩分及配合比

圖3 礦料級(jí)配曲線圖

5 冷薄層罩面施工工藝

5.1 施工設(shè)備

施工主要為人工拌合與刮涂，設(shè)備主要包括手持式電動(dòng)攪拌器、拌合容器、帶膠片的掛耙、刻槽耙子、計(jì)量磅秤。

5.2 施工準(zhǔn)備

施工之前應(yīng)保證下基面無灰塵，鋪設(shè)前保持干凈潮濕，已有的裂縫已進(jìn)行了灌縫處理，施工邊界已用10～20cm寬的施工膠帶黏貼，施工的橫縫、縱縫處已用1～2cm寬的施工膠帶黏貼；施工氣溫低于35℃，高于10℃；預(yù)測(cè)施工后2～3h不會(huì)下雨。

5.3 施工工藝過程控制

（1）第一層不計(jì)算厚度（計(jì)算材料量，按1mm計(jì)算），拌合后用刮涂工具，貼地面用力刮，以便壓實(shí)、填補(bǔ)舊路面的麻面、空隙等損壞；

（2）第二層按3～5mm計(jì)算材料用量，并按塊劃分施工面積 （每塊大約按3～5m2用量，再進(jìn)行計(jì)量材料與拌合，或按舊混凝土板塊面積用量拌合材料）；

（3）材料至少拌合3～4min至均勻；

（4）施工刮涂應(yīng)緊貼基面刮平；

（5）第一層表干后再施工第二層；

（6）第二層（面層）初凝前后刻槽、拉毛，同時(shí)揭開各種施工膠帶；

（7）第一層用粗砂，第二層用細(xì)砂；

（8）準(zhǔn)確計(jì)量出每次拌合時(shí)各種材料的量，現(xiàn)將砂子、水泥進(jìn)行混合，之后加入膠乳，再按配比設(shè)計(jì)量一半的水（注意先用水把膠乳的桶洗入混合料中）拌合，再根據(jù)天氣，拌合施工和易性決定另一半水的添加使用；

（9）攪拌好的混合砂漿應(yīng)在30～50min之內(nèi)施工完畢，施工時(shí)應(yīng)不停頓地?cái)嚢?，以防止凝固?/p>

（10）基面噴灑稀釋的膠乳或濕潤基面，尤其高溫施工必須注意保持基面潮濕。

6 冷薄層罩面路用性能檢測(cè)

冷薄層罩面在鋪筑后養(yǎng)生8h后方可開放交通，當(dāng)氣溫處于施工許可溫度的下限范圍時(shí)，時(shí)間要求更長(zhǎng)一些。工程完工2個(gè)月后，對(duì)陳家店橋的冷薄層罩面進(jìn)行了質(zhì)量檢查和驗(yàn)收分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

表5 陳家店橋冷薄層罩面檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)規(guī)范要求，路段滲水系數(shù)≤10 ml/min，檢測(cè)的三處均滿足要求，表明冷薄層罩面結(jié)構(gòu)滲水系數(shù)滿足質(zhì)量評(píng)定要求。規(guī)范要求要求路段摩擦系數(shù)擺值需≥45，檢測(cè)的三處也滿足要求，表明冷薄層罩面結(jié)構(gòu)摩擦系數(shù)滿足質(zhì)量評(píng)定要求，抗滑能穩(wěn)定。

從以上檢測(cè)結(jié)果可以看出：冷薄層罩面強(qiáng)度較高，且與瀝青混凝土聯(lián)結(jié)層粘結(jié)緊密。陳家店橋冷薄層罩面養(yǎng)護(hù)通車一年后發(fā)現(xiàn)，橋面鋪裝整體強(qiáng)度較好，未出現(xiàn)松散、開裂現(xiàn)象，較好地發(fā)揮了修復(fù)技術(shù)提高路用性能的作用。

7 結(jié)語

舊橋面修復(fù)工程中通過成功應(yīng)用冷薄層罩面施工工藝，使原有橋面強(qiáng)度大大提高，增強(qiáng)了橋面鋪裝的水密性能，有效杜絕了滲水現(xiàn)象的發(fā)生，降低了橋面鋪裝水損害現(xiàn)象發(fā)生率和破壞率。同時(shí)冷薄層罩面攤鋪后很短時(shí)間內(nèi)即可開放交通，將施工給閩北地區(qū)的百姓生活帶來的干擾降到最低，受到當(dāng)?shù)匕傩盏囊恢路Q譽(yù)。冷薄層罩面與傳統(tǒng)瀝青混凝土施工工藝相比，單價(jià)相對(duì)便宜，施工方便，很好地滿足了閩北橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)工程的建設(shè)需要。