關于提高沿海地區瀝青混合料橋面鋪裝耐久性的探討

潘華良

(廣西玉港高速公路有限公司，廣西 南寧 530000)

0 引言

廣西沿海環境的基本特征是：高溫、多雨、含鹽，屬于沿海鹽濕熱環境，歷年來出現的極端最高氣溫多在36 ℃至42 ℃，極端最低氣溫一般在零下2 ℃至0 ℃[1]。在沿海鹽濕熱環境下，橋面鋪裝在行車荷載、風載和溫度應力等共同作用下處于復雜多變的受力狀態，不僅要滿足一般行車要求和與橋面混凝土板的粘結性能，還要有良好的防水、抗鹽蝕、抗剪切和耐疲勞等性能。本文結合廣西玉林至鐵山港鐵高速公路(簡稱玉鐵路)白沙頭港跨海大橋實例，就如何提高橋面鋪裝耐久性技術進行探討。

1 沿海鹽濕熱環境對瀝青混合料橋面鋪裝耐久性的影響因素分析

沿海鹽濕熱環境對瀝青混合料橋面鋪裝耐久性的影響，主要表現在以下兩個方面。

1.1 沿海鹽濕熱環境對瀝青混合料鋪裝材料耐久性的影響

瀝青混合料在沿海高溫、多雨、含鹽等不利環境因素的影響下，力學性能和路用性能都會發生衰減。瀝青混合料中的水分、鹽分的主要來源就是通過瀝青混合料孔隙滲透其中，特別是表面層瀝青混合料出現裂縫后，含鹽水分的滲入明顯增加，同時，在行車荷載作用下，形成較大的動水壓力，增大了鹽水對瀝青混合料的沖刷，增加了瀝青混合料的老化，降低瀝青-集料的粘附性。通過鹽濕耦合作用，產生的主要病害為松散、剝落、坑槽等。

1.2 沿海鹽濕熱環境對瀝青混合料橋面鋪裝結構體系耐久性的影響

瀝青混合料橋面鋪裝由于鋪裝材料的空隙特征、層狀結構、剛度差異及鋪裝層受力的復雜性等因素的限制，在沿海高溫、多雨、含鹽的環境中對橋面鋪裝體系的耐久性產生不利影響。瀝青混合料橋面鋪裝常見病害中，由橋面鋪裝層層間或防水層自身引起的病害是常見病害的重要組成部分，特別是在高溫多雨富鹽地區，瀝青混合料橋面鋪裝層層間的抗剪性能在行車作用和含鹽雨水的共同作用下很容易受到破壞，引起擁包推移等病害。同時，由于橋面結構在形成荷載和外部環境荷載的共同作用下，其受力情況極其復雜，而水泥混凝土橋面板與瀝青混合料鋪裝層存在協同變形差異，易造成層間結構破壞。

2 提高瀝青混合料橋面鋪裝耐久性的技術分析及應對措施

玉鐵高速公路是國家高速公路網廣州至昆明高速公路和蘭州至海口高速公路的連接線，是玉林通往北海鐵山港的高速公路，是中國-東盟自由貿易區、泛珠三角區域的重要運輸通道，是廣西“四縱六橫”公路網的重要組成部分。玉鐵路白沙頭港跨海大橋位于合浦縣白沙鎮內，橋長757 m，雙向四車道，橋面鋪裝采用雙層瀝青混合料，于2012年9～10月進行施工鋪筑，全線于2013-04-03正式通車。

根據沿海鹽濕熱環境對瀝青混合料橋面鋪裝耐久性的影響因素，玉鐵路白沙頭港跨海大橋從瀝青混合料橋面鋪裝的材料技術要求、橋面鋪裝結構體系優化和施工工藝控制等幾方面采取相應的措施，提高瀝青混合料橋面鋪裝的耐久性。

2.1 橋面鋪裝材料技術要求分析及應對措施

2.1.1 瀝青混合料的低滲透性

從瀝青混合料橋面鋪裝層滲入的水是橋面鋪裝體系水分的主要來源。瀝青混合料鋪裝層滲透性越低，則含鹽雨水、鹽霧等從瀝青混合料層滲入橋面鋪裝結構中的機率就小，對瀝青混合料的鹽蝕破壞就小，有益于橋面鋪裝體系的耐久性。

2.1.2 瀝青與集料的高粘附性

根據表面構造理論，瀝青-集料之間的粘附性對瀝青混合料的路用性能有重要影響。影響瀝青與集料之間粘附力的因素包括瀝青與集料表面的界面張力、瀝青與集料的化學組成、集料的表面構造、瀝青的粘性、集料的孔隙率、集料的清潔度、集料表面的干濕程度、瀝青與集料的拌合溫度等。沿海鹽濕熱環境對瀝青混合料性能的不利影響很大程度上表現為對瀝青-集料粘附性的降低和破壞。

2.1.3 瀝青混合料良好的抗鹽蝕性

根據表面能理論，海水對不同的瀝青-集料組合的粘附性影響也有所不同，因此，在材料選擇時，需考慮不同的材料組成的瀝青混合料的抗鹽蝕性能。SBS改性瀝青因其內部瀝青相和SBS相相互交織成空間網狀結構，鹽離子進入其內部相對基質瀝青更為困難，因此SBS改性瀝青的抗鹽蝕性能更為優越。

2.1.4 實際采取的措施

為了滿足瀝青混合料具有低滲透、高粘附、耐鹽蝕等性能。玉鐵路白沙跨海大橋采用玄武巖與SBS改性瀝青作為瀝青混合料橋面鋪裝材料，并使用骨架結構明顯的密實性級配，現場混合料空隙率控制在3.0%～4.5%，使用纖維等添加劑提高瀝青混合料的抗裂性能。

2.2 橋面鋪裝結構的要求分析和應對措施

2.2.1 良好的層間粘結力

瀝青混合料橋面鋪裝常見病害中，有很大部分都是因為鋪裝層層間粘結力不足引起的。瀝青混合料鋪裝層與水泥混凝土面板由于材料性質的不同，對粘結層瀝青的吸收和粘結能力有較大差異，因此，在存在固有差異的同時，提高瀝青混合料鋪裝層與水泥混凝土橋面板間的粘結力，保證粘結層的粘結力對橋面體系的耐久性有重要意義。

2.2.2 防水層抗鹽蝕

沿海地區橋面鋪裝體系中的防水層的完好對橋梁結構的使用壽命起到一定作用，當含鹽水分從瀝青鋪裝層下滲進入防水層時，若防水層能有效阻隔含鹽水分進入橋面板，則橋梁不會發生重大的結構破壞，而含鹽水分一旦進入水泥混凝土橋面板中，不僅對橋面板發生強烈侵蝕，還會對橋梁中的鋼筋產生銹蝕，引起結構破壞。

2.2.3 嚴密的防水體系

瀝青混合料橋面鋪裝的防水體系包括排水系統和防水粘結層，含鹽水分進入橋面鋪裝體系后會對瀝青混合料、橋面板及粘結層性能都會產生影響。嚴密的防水體系要求橋面范圍內的含鹽水分能迅速排離橋面，而不進入瀝青混合料內部引起混合料、粘結層和橋面板的損壞。

2.2.4 實際采取的措施

玉鐵路白沙頭港跨海大橋橋面鋪裝結構，為了同時具有優良的層間粘結、嚴密的防水體系和良好的變形協調性，當表面混凝土鋪筑完成后，用露石劑對混凝土表面進行化學處理，處理后的表面構造深度為0.9±0.1 mm，達到露石效果后再噴灑SBS改性瀝青粘結層；剛鋪筑完瀝青混合料上面層后，用瀝青混合料將瀝青鋪裝層與水泥混凝土構筑物邊緣設置成斜坡或圓弧狀構造，以避免含鹽水分從瀝青鋪裝層與橋面邊緣縫隙進入橋面結構中(圖1)。用SBS改性瀝青將排水孔周圍全部涂刷，防止水滲入結合處。

圖1 瀝青混合料橋面鋪裝特殊防水構造圖

2.3 橋面鋪裝施工要求分析和應對措施

沿海地區特殊環境對橋面鋪裝的瀝青混合料及施工工藝提出了更高要求，為提高它的耐久性，減少沿海鹽濕環境對它的損害，需要嚴格控制施工的工藝，特別是關鍵細節的處理，對瀝青混合料橋面鋪裝層的使用性能和耐久性都會有很大影響。玉鐵路白沙跨海大橋施工時，做了如下處理：

2.3.1 粘結層的施工控制

玉鐵路白沙頭港跨海大橋橋面鋪裝體系中設置粘結層兩層：(1)防水粘結層(位于橋面板之上)。該層施工前，均勻噴灑B&B水性無機滲透結晶型防水劑，采用人工輔助機械方式進行噴灑，確保全面覆蓋整個橋面，干燥后才開始撒布瀝青。灑布SBS改性瀝青溫度控制在165 ℃～170 ℃之間。采取預拌碎石撒布時橡膠瀝青的溫度應≥100 ℃，灑布量為1.2 kg/m2，預拌碎石的撒布量應采取控制在撒布面積60%～70%的方式，確保SBS改性瀝青與碎石有很好的粘接性。預拌碎石撒布完成后，采用膠輪壓路機碾壓1～2遍，以保證預拌碎石與橡膠瀝青層較好的連接，形成穩定均勻的防水粘結層體系。(2)瀝青間粘結層(位于兩層瀝青混合料之間)。該層也采用了SBS改性瀝青，施工過程同防水粘結層類似。

2.3.2 鋪裝層施工控制

瀝青混合料的攤鋪必須保證材料質量和施工質量，按如下開展：

(1)混合料生產過程必須確保混合料級配、溫度等均勻穩定，不滿足的混合料應廢棄；保證現場攤鋪工作能夠連續進行；注意減少溫度、攤鋪離析。

(2)壓實溫度要在150 ℃以上，原則為緊跟慢壓。

(3)縱向熱接縫施工時，應保留10～20 cm寬度已鋪混合料不進行碾壓，作為后攤鋪瀝青混合料的基準面，最后跨縫碾壓；上下面層相鄰層的縱向施工接縫應錯開至少30 cm。

3 鋪裝試驗效果分析

2015年11月對開通兩年半的玉鐵路白沙頭港跨海大橋進行實測，結果如下：

3.1 橋面彎沉值較小

通過采用Dynatest 8000 FWD落錘式彎沉儀檢測，發現橋面鋪筑路面結構的彎沉值較小(轉換后的靜態回彈彎沉值L20在3～5.3之間，平均為4.1，單位為0.01 mm)，而非橋面位置鋪筑路面結構處產生了較大的彎沉(轉換后的靜態回彈彎沉值L20在10.9～22.9之間，平均為16.3，單位為0.01 mm)。

3.2 橋面車轍深度小

通過3米直尺檢測(每100 m測2～3點)，檢測結果非橋面鋪筑面層結構位置處車轍深度略大于橋面鋪筑面層結構處，且整體車轍深度不大，約為4.5 mm。

3.3 橋面滲水系數為0

通過采用滲水試驗儀進行檢測(每200 m測1處)，結果發現橋面不滲水，即滲水系數為0，抗滲透性良好。

3.4 橋面抗滑性能較好

通過采用擺式儀進行摩擦系數檢測(每200 m測1處)，發現橋面抗滑性能均較為良好，路面擺值為57、58。

4 結語

在沿海鹽濕熱環境下，可通過瀝青混合料橋面鋪裝的材料要求、橋面鋪裝層結構優化和施工工藝控制等方面，提高瀝青混合料橋面鋪裝耐久性。

(1)通過橋面瀝青混合料鋪裝層，使用具有低滲透、抗裂、高粘附、耐鹽蝕、抗老化等性能的混合料，如采用玄武巖與SBS改性瀝青，并使用骨架結構明顯的密實性級配，空隙率控制在3.0%～4.5%，提高瀝青混合料相關性能。

(2)通過優化橋面鋪裝結構體系，提高其耐久性。如待處理橋面板達到露石效果后再噴灑SBS改性瀝青粘結層；采用小斜坡構造和涂刷改性瀝青防止含鹽水分從瀝青混合料與路緣石的銜接處進入橋面結構中。

(3)通過嚴格控制施工工藝，提升施工品質，提高橋面耐久性。

[1]蘇 志，余緯東，黃 理，等.北部灣海岸帶的地理環境及其對氣候的影響[J].氣象研究與應用，2009(3)：44-47.

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