橋梁養護中超薄磨耗層技術應用探究

文/陳小騰、饒美英

1 前言

橋面經過長時間的通車運營，難免產生一些病害；當通過簡單的維修已經無法解決病害時，就需要引入預防性養護技術。在諸多預防性養護技術中，超薄磨耗層憑借施工方便、效果顯著，尤其是能增加路面摩擦系數這一優勢，使其得到了越來越廣泛的應用。

2 工程概況

某橋梁總長約261m，起點樁號為K34+158.280，終點樁號為K34+668.286。近幾年，由于交通量明顯增加，尤其是重載交通所占據的比例增大，橋面接連產生病害，包括裂縫、車轍與沉降等；盡管養護都能定時進行，但現有的治理水平已經無法遏制病害進一步發展。因此，根據橋面實際檢測結果，并結合歷史養護資料，決定采用超薄磨耗層進行養護。以下就對該橋面的超薄磨耗層施工進行了深入分析。

3 配合比設計

3.1 原材料試驗

粗集料以玄武巖碎石為主，細集料為石灰巖機制砂，膠結料為SBS 改性瀝青，各類原材料的試驗項目、結果為：

3.1.1 集料：共分為四種規格，分別為9.5～13.2mm、4.75～9.5mm、1.18～2.36mm 和1.18mm 以內，這四種規格集料的表觀相對密度為2.957、2.959、2.741 和2.725，均滿足規范提出的不小于2.6 的要求；毛體積相對密度為2.882、2.878、2.694 和2.695；吸水率為0.87%、0.96%、0.64%和0.55%，均滿足規范提出的不超過2% 的要求；針片狀顆粒含量為7.8% 和9.1%，滿足規范提出的不超過10%的要求[1]。

3.1.2 礦粉：表觀相對密度實測結果為2.88，滿足規范提出的不小于2.5 的要求；含水量實測結果為0.02%，滿足規范提出的不超過1%的要求；粒徑小于0.6mm 的顆粒含量為100%，滿足規范要求；粒徑小于0.15mm 的顆粒含量為96.4%，滿足規范提出的在90%～100% 范圍內的要求；粒徑小于0.075mm 的顆粒含量為87.8%，滿足規范提出的在80%～100%范圍內的要求；外觀無團粒結塊；親水系數為0.2，滿足規范提出的小于1 的要求[2]。

3.1.3 改性瀝青：針入度（25℃，100g，5s）實測結果為70.4（0.1mm），滿足規范提出的在60～80（0.1mm）范圍內的要求；延度（5℃，5cm/min）實測結果為48.3cm，滿足規范提出的不小于40cm 的要求；軟化點（采用環球法檢測）實測結果為71.5℃，滿足規范提出的不小于60℃的要求；粘度（135℃）實測結果為2.3Pa·s，滿足規范提出的不超過3Pa·s 的要求；密度（15℃）實測結果為1.014g/cm3；溶解度（采用三氯乙烯溶劑）實測結果為99.4%，滿足規范提出的不低于99%的要求；存儲穩定性，即48h 的軟化點差實測結果為0.9，滿足規范提出的不超過2 的要求[3]。

3.1.4 乳化瀝青：恩格拉粘度（25℃）實測結果為5.7；貯存穩定性試驗結果為0.4%；篩上殘留物實測結果為0.01%；蒸發殘留物的含量為65.9%，針入度（25℃）實測結果為84.7（0.1mm），軟化點為58.5℃，延度（5℃）為52.1，溶解度為99.5%。

可見，以上各類原材料的各項試驗結果都能滿足規范要求。

3.2 配合比設計

配合比設計需嚴格按照下列步驟設計：第一步先選定材料；第二步確定礦料的級配；第三步對粗集料的VCADRC進行測定；第四步確定級配對應的VMA 和初始瀝青用量；第五步對混合料空隙率進行分析，并確定最佳瀝青用量；最后一步通過試驗確定最終的配合比。

按照上述步驟，完成了目標與生產配合比的設計，具體結果如下：生產配合比如表1 所示，生產配合比對應的合成級配如表2 所示，最佳瀝青用量對應的體積指標如表3 所示。

表1 生產配合比結果

表2 生產配合比對應的合成級配

表3 最佳瀝青用量對應的體積指標

經試驗，以上兩種類型混合料的配合比設計都能滿足設計和規范提出的要求。

4 超薄磨耗層施工

4.1 原路面處理

這是超薄磨耗層施工重要環節之一，必須引起施工人員的高度重視。為避免橋頭跳車現象的產生，施工前需對橋頭處的路面進行銑刨；另外，在開始噴灑粘層油以前，還需將橋面清理干凈，將所有碎屑、浮塵和泥土等都清理干凈。

4.2 灑布粘層油

混合料攤鋪開始前12h 進行粘層油的灑布，使用專門的灑布機械進行。灑布時，粘層油的溫度要保持在40℃～60℃，實際噴灑量按照0.3～0.5L/m2的范圍控制；對于經過銑刨的橋面，要適當增加一些灑布量，使粘層油的灑布達到均勻；同時對噴灑量的計量務必達到精確，以路面實際情況為依據進行合理調整。將粘層油灑布好以后，應采取有效措施防止社會車輛進入，在灑布的乳化瀝青完成破乳之后，即可開始混合料的攤鋪施工。實際上，對于UTFC-10 混合料，不需要提前進行粘層油的灑布，和混合料的攤鋪一同進行即可。

4.3 混合料拌和

因超薄磨耗層的厚度很薄，所以溫度往往很快散失。因此，對拌和溫度進行嚴格控制是施工的關鍵所在。如果溫度偏低，將不容易碾壓密實；而如果溫度偏高，則將導致瀝青提前老化。對于集料，其溫度要保持在185℃～195℃范圍內；對于改性瀝青，其溫度要保持在165℃～170℃范圍內；對于瀝青混合料，其溫度要保持在170℃～180℃范圍內。在混合料的拌和時間上，應先干拌5～10s 的時間，再濕拌40～50s；完成混合料拌和后，應保持均勻且顏色一致，沒有結團與離析。

4.4 混合料運輸

在混合料運輸過程中，應將車廂徹底打掃干凈，然后在車廂的側面和底部都均勻涂抹一層油和水的混合液。另外，為避免運輸時混合料的表面溫度降低太多，還需在車廂的頂部覆蓋一層苫布。

4.5 混合料攤鋪

對于UTFC-10 混合料，需使用專門的攤鋪設備進行攤鋪。采用該設備可一次性完成整個攤鋪過程，包括粘層油的噴灑、混合料攤鋪與初步熨平。在完成對粘層油的噴灑后，要在5s 的時間內開始混合料攤鋪。攤鋪開始前，履帶或其他部位都不能與路面上噴灑完成的乳化瀝青相接觸。粘層油噴灑時，其溫度要保持在60℃～80℃范圍內，實際的噴灑量通常為0.8～1L/m2。混合料攤鋪前，先對其溫度進行測定，如果溫度未能保持在160℃～170℃，則不允許攤鋪。在攤鋪的同時，由振動熨平板將攤鋪完成的混合料熨平，實際的攤鋪速度應按照10～12m/min 控制，并使攤鋪保持連續、均勻和緩慢。

4.6 混合料碾壓

路面碾壓需在混合料溫度還高于120℃情況下采用雙鋼輪壓路機進行，不同類型混合料的碾壓參數有一定的不同。對于UTFC-10 混合料，靜壓2～3 遍即可，但橫向接縫部位要進行振動碾壓；而對于SMA-10混合料，應振搗2～3 遍。振壓過程中，振動頻率按照35～50Hz 控制，振動幅度按照0.3～0.5mm 控制。完成碾壓，且混合料自然冷卻到常溫后，即可開放路段的交通。

5 結語

綜上所述，超薄磨耗層是現階段一種常用的路面預防性養護技術，在橋面同樣適用，除了能解決大多數路面病害，還能增大路面的摩擦系數，使行車更安全，減少或避免大修。目前，該橋梁段橋面的超薄磨耗層施工已經順利完成，經檢驗確認質量合格，效果顯著，所用施工技術合理可行，值得類似工程參考借鑒。