瀝青混凝土橋面鋪裝防水技術

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行分析，進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力、行車超載等影響因素對橋面鋪裝層間應力特性進行分析與了解。對防水材料的實際運用效果進行了鋪裝實驗，在這基礎上總結出了橋面柔性防水層的施工工藝和質(zhì)量檢測驗收方法。

關鍵詞：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：U443.33 文獻標志碼：A 文章編號：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的組成部分，一方面是橋梁的共同受力層，需要具有較強的完整性，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重要的功能，即對橋梁主體的保護功能，保證橋面鋪裝層的完整性對保護橋梁具有重要作用[1]。據(jù)有關調(diào)查結果顯示，瀝青混凝土橋面會隨著使用時間的增加而表現(xiàn)出越來越嚴重的病害，這些病害多是由防水粘結層出現(xiàn)問題而導致的。

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，其抗剪強度就不足以抵抗路面荷載引起的剪應力，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]。防水粘結層是柔性瀝青層與剛性橋面板之間的平穩(wěn)過渡，當防水粘結層的粘結力不足時，在長時間的行車荷載作用下，防水粘結層的粘結力逐漸消失，導致層間的抗剪強度下降，無法抵抗行車引起的剪應力，導致瀝青層與橋面板間應力失衡，外在表現(xiàn)為撕裂、脫皮等。

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

2 橋面鋪裝層間應力分析

2.1 不同層間接觸狀態(tài)的鋪裝層間力學分析

對于普通瀝青混凝土橋面鋪裝層間接觸條件，層間標準剪切彈性柔量滑動系數(shù)？琢的計算公式為：

？琢=■

其中，AK為標準剪切彈性柔量；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力的作用下相對滑動越大，層間的粘應力越小，粘結性越差。相反，？琢值越小，說明鋪裝層間的摩阻力越大，粘結性能越好，層間趨于連續(xù)狀態(tài)。研究不同接觸狀態(tài)對層間剪應力的影響，能夠分析出不同材料鋪裝層間結合的性能，進而能夠設計出相對應的施工工藝和技術，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)都會直接影響到防水粘結層的鋪裝質(zhì)量。

2.2 瀝青鋪裝體系最不利荷載位置力學分析

對橫橋向不利荷載位置力學影響的界定，分別從層間最大剪應力？子max、橋面上、下鋪裝層內(nèi)的最大主應力？滓1、橫橋向最大拉應力？滓max、在行車荷載應力作用下產(chǎn)生的最大豎向位移？滋y四個因素進行分析。國內(nèi)外相關實驗結果顯示，在橋面的任何一個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力均大于橫向拉應力，這會造成橋面在行車荷載的應力作用下產(chǎn)生橫橋向的疲勞裂縫病害。荷載位置通過車輪移動可以發(fā)現(xiàn)，從橋的邊緣向中心移動的過程中，瀝青面層的橫橋向最大拉應力是不斷減小的，此時下層的最大主應力及縱向最大拉應力均逐漸變大。當確定了數(shù)值最大處，即為橫橋向最不利荷載位置。

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

2.3 瀝青鋪裝層厚度的層間力學分析

瀝青鋪裝層厚度對下層的防水粘結層底最大剪應力的影響可由二次回歸方程進行計算，？子max=a1·h-b1·hn+c1，瀝青鋪裝層厚度對防水粘結層底豎直壓應力的力學影響可由二次回歸方程進行計算，？滓max=a2·h-b2·hn+c2，其中？子max為防水粘結層底最大剪應力，？滓max為防水粘結層底豎直壓應力，為鋪裝層厚度hn，a、b、c為相應屬性數(shù)值。由二次元方程可知，隨著瀝青橋面鋪裝層厚度的增加，層間最大剪應力逐漸減小，整體的抗剪能力提高。瀝青鋪裝層厚度變化時，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度，即豎向壓應力越大，層間抗剪強度越大，防水粘結層的粘結性能越好，橋面穩(wěn)定性越好。但是隨著瀝青橋面層厚度的增加，防水粘結層的豎直壓應力減小，造成防水粘結層與下層水泥橋面板層間的剪應強度降低，進而影響防水粘結層的鋪裝質(zhì)量。

2.4 行車超載對橋面鋪裝層的力學影響分析

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

防水粘結層的防水材料選擇、施工工藝標準及施工過程都要與橋面情況、氣象條件等因素相互結合，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 防水設計施工準備及材料參數(shù)

為使防水粘結層的防水效果達到標準要求，防水施工需要符合基本要求[4]：

（1）橋面板采用細粒式級配水泥混凝土，在橋面板內(nèi)布設縱橫鋼筋網(wǎng)，增強應力擴散能力，橋面鋪裝坡度與路拱坡度需符合設計要求，以保證橋面鋪裝面層厚度均勻。（2）防水粘結層施工前，需要確保水泥混凝土橋面板的干燥度與強度符合設計要求，干燥度與強度的判斷，多采用觀察與手觸的方式實現(xiàn)。（3）為確保防水粘結層在設計標準與要求范圍以內(nèi)，施工時需要考慮天氣因素，風速適度、溫度高于5℃，天氣良好，避免雨、雪、大霧、大風等天氣施工。（4）施工技術人員需要具備防水粘結層施工經(jīng)驗和專業(yè)知識，確保防水粘結層的完整性與施工質(zhì)量，防水層固化之前采取相應保護措施，避免污物污染。施工設備的配備要具有專業(yè)性。防水粘結層在施工前要對橋面進行清理，確保水泥混凝土橋面板達到足夠強度、平整度、干燥度、清潔度等，橋面高程誤差嚴格控制在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，通過對水泥混凝土表面的鑿毛處理提高其粗糙度，增強摩擦力，確保防水粘結層的穩(wěn)定性。

3.2 防水系統(tǒng)施工工藝

3.2.1 施工設備及步驟

確保橋面清潔，保證橋面干燥，天氣條件良好，溫度、風速適宜，符合施工要求后進行灑布施工。灑布完成后進行防水層施工，經(jīng)過實驗路驗證后，符合施工要求再進行施工，噴灑時嚴格控制瀝青溫度區(qū)間為180℃～190℃。防水層的施工過程中，嚴格按照施工工程標準及設計要求，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輕型滾筒壓路機或12～16t膠輪壓路機碾壓一遍。防水層施工過程中要特別關注橋面伸縮縫、泄水孔、連續(xù)縫等位置，采用涂刷改性瀝青的方式進行處理。

3.2.2 施工養(yǎng)護

防水層施工及施工養(yǎng)護結束后，應對防水粘結層進行性能實驗，測試其防水效果與粘結層厚度是否合格，防水效果檢測使用儀器為不透水儀，厚度檢測儀器為針入度儀。

3.3 施工質(zhì)量檢測與驗收

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

對于施工質(zhì)量的驗收，首先要檢測防水粘結層的厚度和不透水性能，通常的檢測方式是：用針入度儀檢測厚度，確保其厚度大于1.2mm，用不透水儀檢測不透水性能，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，應加強涂膜養(yǎng)護工作，禁止車輛通行，防治車輛碾壓而破壞防水粘結層。

參考文獻：

[1]徐世發(fā).瀝青混凝土鋪裝層病害防治與典型實例[M].北京：人民交通出版社，2005，1：29.

[2]趙繼祖.瀝青混凝土橋面鋪裝層病害的地質(zhì)雷達診斷技術研究[D].重慶交通大學，2013，5.

[3]王篤喜.水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝防水粘結層的性能研究[D].重慶交通大學，2014，4.

[4]張秀華，倪劍鋒.淺談橋梁橋面的防排水技術[J].中國建筑防水，2011，10：28-30.