鋼橋面鋪裝澆注式瀝青混合料重熔修補技術

2020-07-14 00:56:34彭祝濤趙國云

山西建筑 2020年14期

彭祝濤趙國云牛歡

(1.重慶市智翔鋪道技術工程有限公司，重慶 400060；2.招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶 400067; 3.武警某部交通第二支隊，四川綿陽 621000)

瀝青鋪裝行車舒適性好，維修便利，在大跨徑橋梁中得到了廣泛應用。然而，大跨徑鋼橋交通流量大、工作面窄，瀝青鋪裝維修時封閉交通難度大，因此對維修的便捷性和長效性要求高。

謝偉偉等對冷拌環氧瀝青冷補料EP308的微觀狀態、力學機理、路用性能、修復工藝等進行了綜合分析和研究，并用于東沙大橋和平勝大橋環氧瀝青混凝土鋪裝的局部修補[1]；徐磊等提出了環氧Ⅰ型膠粘材料，形成新型環氧樹脂混凝土，針對膠結料和混合料的力學性能、路用性能和施工工藝等進行了探索，并應用于平勝大橋養護維修工程[2]。林毅、張輝等依托崇啟大橋鋼橋面鋪裝養護工程，對多種修復材料進行了試驗研究，提出高強樹脂快速修復技術，并對工藝性能、修復性能、特殊環境抵抗性能和施工工藝進行研究[3]。胡濤、胡德勇等提出澆注式瀝青混凝土在維修養護中優勢，對材料性能、施工工藝進行了分析研究，通過拌制后，使用移動式小型烘箱保溫將澆注式修復材料應用于重慶鵝公巖大橋的小修工程，取得一定成果[4]。這些養護技術為鋼橋面鋪裝維護提供了思路及解決方案，但是，鋼橋面鋪裝的快速和長效養護技術仍須深入研究。

澆注式瀝青混合料瀝青膠漿含量多，孔隙率接近于0，如果用于橋面鋪裝維修，其不透水特性能起到良好的防水效果，而其自流平特性則可避免碾壓，從而實現快速養護的目的。但為了保證混合料質量，生產澆注式瀝青混合料需要大型拌合設備，對于小批量需求的養護工程顯然是不經濟合理的。鑒于澆注式混合料具備良好的維修性能，筆者通過提前預制澆注式瀝青混合料，使用澆注式混合料專用生產設備，在維修時重熔和攤鋪，可實現澆注式瀝青混合料在養護工程中良好應用。本文將重點研究重熔澆注式瀝青混合料性能和維修施工工藝。

1 原材料及重熔方案

1.1 原材料

澆注式瀝青混合料(GA10)膠結料采用聚合物改性瀝青，集料為玄武巖碎石，礦粉為石灰巖礦粉，油石比為6.9%。聚合物改性瀝青性能測試結果如表1所示，混合料級配如表2所示。

表1 聚合物改性瀝青性能指標

表2 澆注式混合料級配設計表

1.2 重熔修補方案

采用澆注式瀝青混合料重熔修補方案具體步驟：拌和站集中生產→預制格柵塊→轉運現場→重熔生產→出料→攤鋪修補。

現場小批量生產混合料受影響因素較多，質量往往難以把控，指定大型拌和站批量生產可保證混合料性能、節約大量現場制料時間。按照15 cm×10 cm×5 cm尺寸進行格柵塊預制，統一倉庫存儲，待滿足養護項目需求時，直接運輸至施工現場。現場維修時采用澆注式專用重熔設備進行格柵塊重熔生產，控制溫度為220 ℃～240 ℃，重熔時間約為45 min，格柵塊可完全融化，出料時劉埃爾流動性宜控制在5 s～20 s，過程中未添加任何材料。

挖補基面應提前清理干凈，涂刷二階反應型防水粘結劑。混合料重熔后，人工攤鋪，簡單整平即可。

2 重熔前后性能對比分析

2.1 瀝青結合料

將重熔后澆注式瀝青混合料進行瀝青抽提回收，并進行性能試驗，結果如表3所示。

由表3試驗結果可知，瀝青經過高溫重熔，各項主要指標均有明顯變化，表現為軟化點指標升高，低溫延度和針入度指標降低。

澆注式瀝青混合料在高溫和長時間拌合情況下，瀝青由于輕質組分揮發[4]和氧化而出現老化，老化后的瀝青延展性降低，高溫穩定性增加，低溫抗裂性能降低[5-7]。

表3 重熔后瀝青結合料性能指標

2.2 澆注式瀝青混合料

對重熔130 min的澆注式瀝青混合料進行路用性能試驗，結果見表4。

表4 重熔前、后路用性能的試驗結果

由試驗結果可知，澆注式瀝青混合料重熔后，劉埃爾流動度稍有升高，貫入度及增量有較大幅度降低，而彎曲破壞應變降低幅度也較大，但均能滿足技術指標要求。說明混合料重熔后，施工和易性稍微降低，但高溫穩定性增強，低溫抗裂性有所下降。

采用室內四點彎曲疲勞試驗對重熔澆注式瀝青混合料進行研究，結果見表5。

表5 重熔前、后混合料疲勞試驗結果

由試驗結果可知，澆注式混合料重熔后，疲勞性能有所降低約6%，但仍能保持較理想的疲勞壽命。說明混合料經重熔后，隨從變形能力有一定的降低。

在專用生產設備中，澆注式瀝青在高溫、低氧的環境中實現重熔工藝，出現了輕微的超熱老化現象[8]，但老化后的重熔澆注式混合料仍能保持良好的路用性能，能夠滿足現場施工需求。

3 防水粘結層性能

鋼橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝常常采用MMA防水體系，但是瀝青鋪裝維修面積小，采用MMA防水體系時施工不便，且與周邊的舊防水粘結層難以有效銜接。為此，專門研發了二階反應型環氧樹脂粘結劑，試驗結果如表6所示。

表6 二階反應型防水粘結劑性能

由試驗結果可知，二階反應型環氧樹脂粘結劑的各項指標均能滿足技術要求。高溫下，上述防水粘結材料的組合強度均有不同程度的衰減，但也能夠滿足技術要求。

4 實施案例

寧波某橋為鋼箱梁斜拉橋，處于港口碼頭交通要道，日均車流量約13 500輛，最大車流量約18 000輛，其中重載貨車比例高達78%。在長期重載交通作用下，出現了大面積坑槽、網裂等病害。

在實橋案例中應用了重熔修補技術，具體實施細節如下所示。

4.1 集中預制

在瀝青拌合站集中批量生產合格的澆注式混合料，利用加工的格柵將材料按照固定的尺寸進行預制成型；批量生產的澆注式塊統一庫存備用，當鋼橋面出現病害需要修補時，將預制塊運輸現場使用(見圖1)。

4.2 重熔生產

采用澆注式專用的移動式攪拌設備，拌和溫度宜控制在220 ℃～260 ℃之間，且重熔后的混合料具有良好的流動性。劉埃爾流動性指標處于5 s～20 s之間的較為理想，但實際以滿足施工和易性為準。重熔拌和時間與塊料破碎大小、加熱功率、氣候環境等因素有關，理想的拌和時間應保證塊料全部熔化，且以達到設計的拌和溫度、流動度的最低時間為準。

本案例采用轉速為15 r/s～30 r/s的簡易Cooker拌和設備，拌和時間為1.5 h，出料溫度為230 ℃，出料流動度為18 s(見圖2)。