瀝青混凝土橋面鋪裝防水技術(shù)

戴永玲

摘 要：文章從瀝青混凝土橋面鋪裝質(zhì)量的主要影響因素入手進(jìn)行分析，進(jìn)而分別從不同層間接觸狀態(tài)、瀝青鋪裝體系最不利荷載位置、瀝青鋪裝層不同厚度的層間應(yīng)力、行車超載等影響因素對(duì)橋面鋪裝層間應(yīng)力特性進(jìn)行分析與了解。對(duì)防水材料的實(shí)際運(yùn)用效果進(jìn)行了鋪裝實(shí)驗(yàn)，在這基礎(chǔ)上總結(jié)出了橋面柔性防水層的施工工藝和質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收方法。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土橋面；橋面鋪裝；橋面鋪裝病害；防水施工

中圖分類號(hào)：U443.33 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）31-0132-02

Abstract： Based on the analysis of the main factors affecting the quality of asphalt concrete bridge deck pavement， the paper analyzes and studies the stress characteristics of bridge deck pavement from the following factors： the contact state between different layers， the most unfavorable load location of asphalt pavement system， the interlayer stress of different thickness of asphalt pavement， traffic overload and so on. On the basis of the practical application effect of the waterproof material， the pavement experiment is carried out， and the construction technology and quality inspection and acceptance method of the flexible waterproof layer of the bridge deck are summarized.

Keywords： asphalt concrete bridge deck； deck pavement； disease of bridge deck pavement； waterproof construction

1 瀝青混凝土橋面鋪裝病害分析

通常瀝青混凝土橋面作為橋梁建設(shè)的組成部分，一方面是橋梁的共同受力層，需要具有較強(qiáng)的完整性，另一方面還需具備足夠的抗壓、抗裂、抗拉伸性能。此外橋面鋪裝層還有一項(xiàng)重要的功能，即對(duì)橋梁主體的保護(hù)功能，保證橋面鋪裝層的完整性對(duì)保護(hù)橋梁具有重要作用[1]。據(jù)有關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，瀝青混凝土橋面會(huì)隨著使用時(shí)間的增加而表現(xiàn)出越來越嚴(yán)重的病害，這些病害多是由防水粘結(jié)層出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的。

瀝青混凝土橋面鋪裝病害因素：

橋面鋪裝材料主要包括瀝青混凝土與水泥混凝土，二者在模量方面具有極大的差異性，如果瀝青混凝土厚度不足，其抗剪強(qiáng)度就不足以抵抗路面荷載引起的剪應(yīng)力，造成瀝青混凝土橋面發(fā)生較大的剪切變形，外在表現(xiàn)為推移、擁包或車轍[2]。防水粘結(jié)層是柔性瀝青層與剛性橋面板之間的平穩(wěn)過渡，當(dāng)防水粘結(jié)層的粘結(jié)力不足時(shí)，在長(zhǎng)時(shí)間的行車荷載作用下，防水粘結(jié)層的粘結(jié)力逐漸消失，導(dǎo)致層間的抗剪強(qiáng)度下降，無法抵抗行車引起的剪應(yīng)力，導(dǎo)致瀝青層與橋面板間應(yīng)力失衡，外在表現(xiàn)為撕裂、脫皮等。

從橋梁外在因素分析，行車超載將會(huì)造成更大的鋪裝層內(nèi)、層間剪應(yīng)力，使瀝青混凝土橋面出現(xiàn)車轍、推移、擁包現(xiàn)象。

2 橋面鋪裝層間應(yīng)力分析

2.1 不同層間接觸狀態(tài)的鋪裝層間力學(xué)分析

對(duì)于普通瀝青混凝土橋面鋪裝層間接觸條件，層間標(biāo)準(zhǔn)剪切彈性柔量滑動(dòng)系數(shù)？琢的計(jì)算公式為：

？琢=■

其中，AK為標(biāo)準(zhǔn)剪切彈性柔量；E為橋面鋪裝上層的彈性模量；？滋為泊松比；？啄為雙圓荷載半徑；通過該公式的計(jì)算，可以明顯的表征出鋪裝層間的接觸狀態(tài)，并且從？琢值的不同可以看出層間接觸狀態(tài)的變化情況，比如？琢值越大，說明層間在單位剪應(yīng)力的作用下相對(duì)滑動(dòng)越大，層間的粘應(yīng)力越小，粘結(jié)性越差。相反，？琢值越小，說明鋪裝層間的摩阻力越大，粘結(jié)性能越好，層間趨于連續(xù)狀態(tài)。研究不同接觸狀態(tài)對(duì)層間剪應(yīng)力的影響，能夠分析出不同材料鋪裝層間結(jié)合的性能，進(jìn)而能夠設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的施工工藝和技術(shù)，提高施工質(zhì)量。在普通的瀝青混凝土橋面中，柔性瀝青混凝土與剛性水泥混凝土鋪裝層間的活動(dòng)系數(shù)較大，說明二者之間的接觸狀態(tài)容易出現(xiàn)不連續(xù)狀況，并且不連續(xù)狀態(tài)的出現(xiàn)以及具體接觸狀態(tài)都會(huì)直接影響到防水粘結(jié)層的鋪裝質(zhì)量。

2.2 瀝青鋪裝體系最不利荷載位置力學(xué)分析

對(duì)橫橋向不利荷載位置力學(xué)影響的界定，分別從層間最大剪應(yīng)力？子max、橋面上、下鋪裝層內(nèi)的最大主應(yīng)力？滓1、橫橋向最大拉應(yīng)力？滓max、在行車荷載應(yīng)力作用下產(chǎn)生的最大豎向位移？滋y四個(gè)因素進(jìn)行分析。國(guó)內(nèi)外相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在橋面的任何一個(gè)橫橋向荷位加載位置上，處于橋面最上層的瀝青層的縱向拉應(yīng)力均大于橫向拉應(yīng)力，這會(huì)造成橋面在行車荷載的應(yīng)力作用下產(chǎn)生橫橋向的疲勞裂縫病害。荷載位置通過車輪移動(dòng)可以發(fā)現(xiàn)，從橋的邊緣向中心移動(dòng)的過程中，瀝青面層的橫橋向最大拉應(yīng)力是不斷減小的，此時(shí)下層的最大主應(yīng)力及縱向最大拉應(yīng)力均逐漸變大。當(dāng)確定了數(shù)值最大處，即為橫橋向最不利荷載位置。

對(duì)縱橋向最不利荷載位置的力學(xué)分析中，層間最大剪應(yīng)力？子max、橋面上、下鋪裝層內(nèi)的最大主應(yīng)力？滓1、橫橋向最大拉應(yīng)力？滓max、在行車荷載應(yīng)力作用下產(chǎn)生的最大豎向位移？滋y四個(gè)因素仍然為主要分析指標(biāo)因素。

2.3 瀝青鋪裝層厚度的層間力學(xué)分析

瀝青鋪裝層厚度對(duì)下層的防水粘結(jié)層底最大剪應(yīng)力的影響可由二次回歸方程進(jìn)行計(jì)算，？子max=a1·h-b1·hn+c1，瀝青鋪裝層厚度對(duì)防水粘結(jié)層底豎直壓應(yīng)力的力學(xué)影響可由二次回歸方程進(jìn)行計(jì)算，？滓max=a2·h-b2·hn+c2，其中？子max為防水粘結(jié)層底最大剪應(yīng)力，？滓max為防水粘結(jié)層底豎直壓應(yīng)力，為鋪裝層厚度hn，a、b、c為相應(yīng)屬性數(shù)值。由二次元方程可知，隨著瀝青橋面鋪裝層厚度的增加，層間最大剪應(yīng)力逐漸減小，整體的抗剪能力提高。瀝青鋪裝層厚度變化時(shí)，由豎向壓力所產(chǎn)生的層間摩阻力直接影響了層間的抗剪強(qiáng)度，即豎向壓應(yīng)力越大，層間抗剪強(qiáng)度越大，防水粘結(jié)層的粘結(jié)性能越好，橋面穩(wěn)定性越好。但是隨著瀝青橋面層厚度的增加，防水粘結(jié)層的豎直壓應(yīng)力減小，造成防水粘結(jié)層與下層水泥橋面板層間的剪應(yīng)強(qiáng)度降低，進(jìn)而影響防水粘結(jié)層的鋪裝質(zhì)量。

2.4 行車超載對(duì)橋面鋪裝層的力學(xué)影響分析

從行車超載對(duì)層間剪應(yīng)力與層內(nèi)剪應(yīng)力的影響來看，隨著超載比例的增加，瀝青鋪裝層與防水粘結(jié)層間的剪應(yīng)力逐漸增加，另外，鋪裝層間與層內(nèi)的剪應(yīng)力也隨著行車超載比例的增加而增大。在各層間剪應(yīng)力變化中，瀝青鋪裝層內(nèi)、防水粘結(jié)層內(nèi)、水泥混凝土橋面板層內(nèi)的剪應(yīng)力變化相對(duì)較小，瀝青混凝土鋪裝層與防水粘結(jié)層之間、防水粘結(jié)層與水泥混凝土橋面板層間剪應(yīng)力變化相對(duì)較大，這說明車輛超載所產(chǎn)生的水平荷載應(yīng)力與超載應(yīng)力共同作用下，層間剪應(yīng)力變化加大，進(jìn)而造成層間剪切破壞較為嚴(yán)重，容易發(fā)生鋪裝擁包、撕裂和搓板現(xiàn)象。

3 瀝青混凝土橋面防水施工工藝

防水粘結(jié)層的防水材料選擇、施工工藝標(biāo)準(zhǔn)及施工過程都要與橋面情況、氣象條件等因素相互結(jié)合，建立完善的防水施工和質(zhì)量控制體系具有積極的意義[3]。

3.1 防水設(shè)計(jì)施工準(zhǔn)備及材料參數(shù)

為使防水粘結(jié)層的防水效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，防水施工需要符合基本要求[4]：

（1）橋面板采用細(xì)粒式級(jí)配水泥混凝土，在橋面板內(nèi)布設(shè)縱橫鋼筋網(wǎng)，增強(qiáng)應(yīng)力擴(kuò)散能力，橋面鋪裝坡度與路拱坡度需符合設(shè)計(jì)要求，以保證橋面鋪裝面層厚度均勻。（2）防水粘結(jié)層施工前，需要確保水泥混凝土橋面板的干燥度與強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，干燥度與強(qiáng)度的判斷，多采用觀察與手觸的方式實(shí)現(xiàn)。（3）為確保防水粘結(jié)層在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與要求范圍以內(nèi)，施工時(shí)需要考慮天氣因素，風(fēng)速適度、溫度高于5℃，天氣良好，避免雨、雪、大霧、大風(fēng)等天氣施工。（4）施工技術(shù)人員需要具備防水粘結(jié)層施工經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，確保防水粘結(jié)層的完整性與施工質(zhì)量，防水層固化之前采取相應(yīng)保護(hù)措施，避免污物污染。施工設(shè)備的配備要具有專業(yè)性。防水粘結(jié)層在施工前要對(duì)橋面進(jìn)行清理，確保水泥混凝土橋面板達(dá)到足夠強(qiáng)度、平整度、干燥度、清潔度等，橋面高程誤差嚴(yán)格控制在10mm以內(nèi)。采用噴砂與鋼刷處理水泥混凝土橋面板的浮漿、掉皮和松散現(xiàn)象，采用蘇打水清除橋面油污，徹底清除橋面灰塵、石屑及砂礫，采用打磨機(jī)或石錘處理橋面凸起，凹陷處用環(huán)氧樹脂或C40玻璃纖維混凝土填平，通過對(duì)水泥混凝土表面的鑿毛處理提高其粗糙度，增強(qiáng)摩擦力，確保防水粘結(jié)層的穩(wěn)定性。

3.2 防水系統(tǒng)施工工藝

3.2.1 施工設(shè)備及步驟

確保橋面清潔，保證橋面干燥，天氣條件良好，溫度、風(fēng)速適宜，符合施工要求后進(jìn)行灑布施工。灑布完成后進(jìn)行防水層施工，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)路驗(yàn)證后，符合施工要求再進(jìn)行施工，噴灑時(shí)嚴(yán)格控制瀝青溫度區(qū)間為180℃～190℃。防水層的施工過程中，嚴(yán)格按照施工工程標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求，采用專用瀝青碎石封層灑布車，確保瀝青與集料灑布均勻。瀝青噴灑與集料灑布施工完成后，采用6～8t輕型滾筒壓路機(jī)或12～16t膠輪壓路機(jī)碾壓一遍。防水層施工過程中要特別關(guān)注橋面伸縮縫、泄水孔、連續(xù)縫等位置，采用涂刷改性瀝青的方式進(jìn)行處理。

3.2.2 施工養(yǎng)護(hù)

防水層施工及施工養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)防水粘結(jié)層進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，測(cè)試其防水效果與粘結(jié)層厚度是否合格，防水效果檢測(cè)使用儀器為不透水儀，厚度檢測(cè)儀器為針入度儀。

3.3 施工質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收

防水粘結(jié)層在施工過程中，需要全程跟蹤檢測(cè)，加強(qiáng)施工的外觀評(píng)價(jià)，做到灑布均勻，無漏灑、滴漏油等現(xiàn)象；防水粘結(jié)層成膜后檢測(cè)其與橋面板粘結(jié)的牢固度，是否有脫皮，橋梁端頭、泄水孔是否合理等。

對(duì)于施工質(zhì)量的驗(yàn)收，首先要檢測(cè)防水粘結(jié)層的厚度和不透水性能，通常的檢測(cè)方式是：用針入度儀檢測(cè)厚度，確保其厚度大于1.2mm，用不透水儀檢測(cè)不透水性能，以57mm無滲透為合格；防水施工完成后，在防水層沒有最終穩(wěn)定之前，應(yīng)加強(qiáng)涂膜養(yǎng)護(hù)工作，禁止車輛通行，防治車輛碾壓而破壞防水粘結(jié)層。

參考文獻(xiàn)：

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