水泥混凝土橋雙層SMA橋面鋪裝關鍵施工工藝

陳 研 陸凱華

國內長大跨徑橋梁建設如火如荼,橋梁在高等級公路中所占的比例也越來越大,橋面鋪裝的使用質量決定了整個工程的成敗。橋面鋪裝直接提供給使用者,直接影響到行車的安全性、舒適性,同時橋面鋪裝對保護橋梁結構也起著重要的作用。水泥混凝土橋雙層SMA橋面鋪裝的厚度一般為8 cm～12 cm,比一般的路面薄。橋面鋪裝施工工藝與一般公路路面有所差異,課題對雙層SMA橋面鋪裝的關鍵施工工藝進行了研究,有利于提高水泥混凝土橋橋面鋪裝的施工質量。

1 水泥混凝土橋面板處理工藝

目前水泥混凝土橋橋面鋪裝對橋面板的處理重視不夠,很多情況下采用人工鑿毛的方式簡單處理,然后在其上施工防水粘結層,鋪筑瀝青混合料,給橋面鋪裝的質量埋下了隱患?；炷涟迳系幕覊m、油污等會影響防水粘結層與橋面板之間的粘結;混凝土板上的浮漿、軟弱部位成為一個軟弱的夾層也會影響到界面粘結和抗剪性能,這些因素導致了橋面鋪裝抗剪切能力的不足,在橋面鋪裝使用的初期即出現如脫層,推移等病害。

課題對采用不同處理方案的混凝土板,采用同一種熱噴防水粘結層進行常溫條件下的拉拔試驗。從試驗結果可以看出,噴砂處理和精銑刨處理都可以提高界面的拉拔強度,提高幅度達35%以上(見表1)。

表1 不同橋面板處理方案拉拔試驗結果 MPa

從拉拔試驗結果可以看出,無塵自動噴砂機、精銑刨均可以對橋面板進行有效的處理,改善鋪裝層的粘結性能。

2 橋面板的不平整度對鋪裝性能影響的研究

在橋面鋪裝下層施工過程中很難保證鋪裝的厚度能準確的控制在設計的厚度,部分位置可能偏薄2 cm～4 cm,部分位置卻偏厚3 cm～4 cm。橋面板的不平整會影響鋪裝的碾壓效果,進而影響鋪裝的使用性能。

考慮到橋面鋪裝下層SMA16施工時允許的偏差范圍在鋪裝設計厚度4 cm～10 cm之間,因此實驗室分別成型4 cm,6 cm,8 cm和10 cm的車轍板,然后切割測試車轍板的空隙率,由此比較在相同壓實功條件下,不同厚度車轍板的壓實情況。試驗中首先成型5 cm厚標準車轍板,依據設計空隙率確定標準成型次數,然后采用該次數成型其他4種厚度的車轍板。試驗結果見表2。

表2 不同厚度車轍板空隙率

從室內試驗結果可以看出:不同厚度的車轍板采用相同壓實功的情況下,試件最終的空隙率差別較大。采用相同的成型次數,隨著厚度的增加,車轍板的空隙率增大,壓實度呈下降的趨勢。同時也發現,車轍板變薄,壓實度也有所降低,主要原因可能是SMA-16最大公稱粒徑可能會影響車轍板的壓實度,另外,車轍板薄了,溫降速度加快,也可能影響車轍板的壓實情況。因此,在現場施工過程中嚴格控制最小的鋪裝厚度,保證SMA-16鋪裝的厚度要大于4 cm,對于SMA-16要控制最大的鋪裝厚度,在鋪裝較厚的位置要適當增加壓實功,提高鋪裝的壓實度。

在實體工程SMA-16鋪裝的施工過程中,課題組也加強了對鋪裝厚度有變化的位置的檢測,從現場檢測情況看:1)橋面板的坑洼是客觀存在的,SMA-16下面層鋪裝厚度存在變化,在設計和施工過程中要求考慮SMA-16的厚度控制在一定范圍之內。2)鋪裝厚度較薄的位置受最大粒徑與層厚以及溫降速度加快的影響,壓實度較其他位置的低。因此在水泥混凝土橋下面層施工時應嚴格控制鋪裝的最小厚度,對厚度不足部分應對橋面板進行局部銑刨處理或者調整鋪裝標高,保證下面層的最小鋪裝厚度。3)當鋪裝下面層SMA-16較厚時,在現場層施工過程中,反而較正常厚度的鋪裝層更容易壓實,這與室內試驗結果有區別。因此水泥混凝土橋下面層施工厚度可以較設計厚度適當提高,具體提高幅度應結合混合料施工和易性和現場施工條件綜合分析。

3 SMA瀝青鋪裝的碾壓方案研究

我國JTG F-40瀝青路面施工技術規范中,建議SMA碾壓不能使用膠輪,規范推薦鋼輪振動壓實的碾壓方式,要求緊跟、慢壓、高頻、低幅。碾壓結束后路面平整,表面構造深度大。當配比合適、碾壓及時充分,形成的SMA路面基本不滲水。在高溫條件下,SMA中的瑪脂具有較好的流動性,當SMA中的粗骨料在壓路機的振動碾壓作用下聚集并形成骨架結構時,處于流淌狀態的瑪脂在振動和擠壓的作用下向下部孔隙移動,最終填滿混合料中的孔隙,此時路面表面還有較大的構造深度。

膠輪碾壓則能起到一種揉搓的作用,這種揉搓可以將SMA中的粗骨料擺放的更為合理,骨架結構更為穩定,提高混合料的密實度,特別是在溫度降低以后,SMA中的碾壓阻力迅速增大,使用膠輪壓路機可以獲得較為寬余的碾壓時間,而鋼輪壓路機過分增大擊振力則容易造成骨料被壓碎。但不可否認這種揉搓作用可能會導致瑪脂上浮,最終填塞表面的構造深度,甚至有可能引起表面泛油。

考慮到SMA-16作為鋪裝下層,對表面構造深度要求不高,密實防水是其關鍵,因此課題在SMA-16鋪裝下層施工過程中推薦采用膠輪壓路機碾壓。表3為某大橋SMA-16下面層試驗段攤鋪碾壓時,對不同碾壓組合方式進行的對比性碾壓試驗結果。從表3中不難看出,采用鋼輪振動+膠輪的方式獲得的壓實度最大,但同時構造深度和摩擦系數并未像想象的那樣迅速喪失。

表3 SMA-16碾壓方式及試驗結果對比

SMA-16鋪裝下面層時使用膠輪壓路機碾壓,需特別注意:1)碾壓的時機問題,SMA-16混合料采用膠輪碾壓要考慮溫度。溫度太高,膠輪上的太早均容易在路面表面形成瀝青薄皮,瑪脂過度上浮。一般情況下,初壓結束后即可進行膠輪的碾壓。2)容易出現粘輪現象,SMA易粘膠輪是因為當膠輪自身溫度相對較低時,SMA中的改性瀝青極易粘附在膠輪表面,粘有瀝青的膠輪表面會粘附SMA的細料,因此造成路面粘連。所以在施工過程中應保持膠輪表面干凈,在施工過程中需安排專人負責清理膠輪。碾壓開始時,膠輪表面應涂一層隔離劑,使膠輪表面不易粘料。當膠輪溫度與混合料溫度趨于一致時,粘料現象會減少。

4 結語

水泥混凝土橋面鋪裝的施工工藝是保證橋面鋪裝使用性能的關鍵因素之一,課題對涉及水泥混凝土橋雙層SMA鋪裝的關鍵施工工藝進行了研究,得到的主要結論如下:1)水泥混凝土橋橋面鋪裝施工前一定要重視橋面板的處理,保證橋面板粗糙潔凈。2)水泥混凝土橋面板坑洼不平是客觀存在的,橋面板的不平整會影響混合料的壓實效果。橋面鋪裝施工前應對橋面板的標高進行加密復測,對鋪裝較薄位置進行橋面板局部銑刨或者提高鋪裝厚度處理,對鋪裝過厚部位采用細粒式混合料進行調平。3)鋪裝下層SMA-16施工過程中由于層厚、下臥層等因素,溫降速度快,為了保證下層SMA-16鋪裝的泌水性和壓實度,在下層施工時可以采用膠輪進行碾壓。

[1]JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規范[S].

[2]JTJ 052-2000,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].

[3]沈金安.改性瀝青與SMA路面[M].北京:人民交通出版社,1999.

[4]鄒循華,徐小華,張明星.環氧瀝青混凝土在大跨度橋面鋪裝中的應用[J].山西建筑,2008,34(11):301-302.