鋼橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝技術介紹

翁波 李國芬 李強

摘 要：澆注式瀝青混凝土在施工中對于溫度和攪拌時間有比較嚴格的要求，由于其具有流動度大、防水性好、與鋼橋面隨從性優(yōu)良等特點，在我國被廣泛地應用在鋼橋面鋪裝上。本文以浦儀公路夾江大橋為例，闡述澆注式瀝青混凝土鋪裝技術在鋼橋面鋪裝中的應用，具體介紹了它的施工方法以及如何處理一些施工時常見的工程問題，并分析其產生的原因。

關鍵詞：澆注式瀝青混凝土; 鋼橋面鋪裝; 施工方法

中圖分類號：TU37? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）8-195-002

1.引言

自20世紀90年代以來，中國在大跨度橋梁建設上取得了快速發(fā)展，截至2017年，全球50%以上的大跨度橋梁都位于中國國內。由于鋼箱梁梁橋具有抗扭剛度大，安裝速度快，跨越能力強，便于工業(yè)制造等優(yōu)點，在我國不論是在建或是已經建成的大跨徑橋梁中，鋼箱梁結構都受到了廣泛的應用。

鋼橋面鋪裝是指在已拋丸除銹過的橋面上攤鋪瀝青混合料，總厚度約為35-80mm，成型后的瀝青混合料會和鋼橋成為一個整體共同承受行車荷載的作用。相對于普通道路的鋪裝來說，鋼橋面瀝青混凝土鋪裝有著更為嚴格的要求，鋪裝質量的好壞對橋面板結構耐久性、行車安全性、舒適性起到重要作用[1]。澆注瀝青混凝土整體性良好，在自然條件下不容易老化，在寒冷環(huán)境下抗裂性較優(yōu)，因其綜合性能較為突出，澆注式瀝青混凝土鋪裝技術被廣泛應用在我國大跨徑鋼橋橋面鋪裝。在鋼橋面鋪裝具體施工時，通常采用的是湖瀝青和基質瀝青（20-40）組成的混合料瀝青。在我國交通量和自然氣候等因素影響下，澆注式瀝青混凝土路面也容易出現(xiàn)一些病害，對鋼橋面板和鋪裝層的路用性能帶去巨大影響，在雨水濕氣的侵蝕下，鋼橋面容易生銹并給橋梁的結構安全帶來影響[2]。高彈改性瀝青混合料具有優(yōu)良的彈性性能、優(yōu)異的抗車轍性能以及吸收擴散拉伸應力性能[3]。作為橋面鋪裝材料，高彈改性瀝青層能大大增加行車的舒適性和鋪裝層使用壽命，但自身也存在粘結強度不夠等問題。

2.工程概況介紹

浦儀公路夾江大橋位于江蘇省南京市八卦洲，為獨柱形鋼塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，全長960m。單幅行車道寬15.25m，行車道外側設置有行人與非機動車道，寬度為3.63m。橋面縱坡為-2.4%～+2.4%，單幅橫坡為2.0%。單頂板全橋統(tǒng)一采用了16mm，橫隔板標準間距為3.2m，鋪裝總面積36249.6㎡。

夾江大橋橋面板鋪裝采用澆注式瀝青混凝土施工，主要由山東路橋公司負責。主橋鋪裝層結構為：改性乳化瀝青粘結層+35mm厚澆注式瀝青混合料+溶劑型橡膠瀝青防水粘結層+鋼板噴砂除銹。

由于鋼板無法使雨水下滲，因此鋪裝層間如果存在積水，將直接影響防水粘結層性能，使鋪裝結構整體容易受到破壞，降低鋼橋面板的耐久性。瀝青鋪裝材料與鋼結構材料在溫度環(huán)境條件下，收縮變形特性相差較大，與邊緣構造物間容易拉裂，形成水分下滲的通道。因此，夾江大橋在鋪裝結構靠近防護隔離欄的邊緣設置了專門的排水裝置。

3.澆注式瀝青混凝土施工工藝

3.1施工方法介紹

浦儀公路夾江大橋橋面鋪裝施工借鑒了長江四橋橋面鋪裝的成功經驗，采用了復合澆注式瀝青混凝土攤鋪作業(yè)施工方法，具體施工流程為：

首先使用拋丸機對鋼橋面板進行噴砂除銹工序，控制機器行走速度在70-100cm/min，在施工中要至少保證97%以上的鋼橋面板表面呈現(xiàn)金屬光澤狀態(tài)。

其次是在鋼橋面板上分兩層涂抹防水粘結材料，兩次涂抹方向互相垂直，并且兩次涂抹的間隔時間需要大于3小時。

最后在鋼橋面板上使用攤鋪機攤鋪35mm厚的下層澆注式瀝青混凝土以及35mm厚的上層高彈改性瀝青混凝土。下層澆注式瀝青混凝土采用的是湖瀝青和基質瀝青（20-40）的混合料瀝青材料，其中湖瀝青的摻量為30%。在攤鋪過程中還需在加入適量的玄武巖碎石，這些碎石的粒徑要控制13.2～19mm，并且在上面事先要均勻裹上一層瀝青。

3.2施工技術指標

油石比是指瀝青混凝土中瀝青與礦料質量比的百分數(shù)，它的大小直接對瀝青混凝土材料的流動性產生影響。根據(jù)實驗結果顯示，當瀝青混合料的油石比保持不變，加溫車攪拌時間越長，瀝青混凝土的貫入度呈現(xiàn)減小的趨勢，動穩(wěn)定度呈現(xiàn)增大的趨勢[4]。貫入度可以用來反映瀝青路面的承載能力，動穩(wěn)定度是用來衡量瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的指標。為了保證澆注式瀝青混凝土的力學性能滿足承載能力要求，應該嚴格控制混合料的攪拌時間和溫度，這樣既能確保澆注式瀝青混合料的流動度在合理范圍，又能保證鋪裝好的瀝青路面具有良好的高溫穩(wěn)定性。

由于澆注式瀝青混凝土對溫度和攪拌時間有比較嚴格的要求，因此在橋面鋪裝施工中，通常會把料場設置在距離橋合適的位置上。攤鋪前要先將澆注式瀝青混合料在料場預熱攪拌，溫度控制在160℃左右，再將混合料裝入升溫攪拌車運送至需要攤鋪的橋面附近，攪拌車內設置的溫度應為240℃，且在攤鋪前需要確保混合料加熱攪拌的時間控制在2-5h以內。若料車裝料完畢超過5小時沒有進行攤鋪作業(yè)，則該車瀝青混合料應作為廢料進行處理。在實際施工過程中，澆注式瀝青混凝土在220-240℃的范圍內進行攤鋪，不同的攪拌溫度和攪拌時間對瀝青的流動度、貫入度、抗車轍性能具有影響。攪拌時間短會造成澆注瀝青混凝土分布不均勻，流動性差，但攪拌時間過長又會增加能耗及澆注瀝青混凝土的高溫短期老化[4]。

澆注式瀝青混凝土的流動度是用來表征其在現(xiàn)場施工和易性的重要指標，現(xiàn)場通過測量銅錘垂直沉入瀝青混凝土試樣50mm所用的時間來反映材料的流動度。若瀝青混凝土的流動度較差，必須通過壓路機震動碾壓才能均勻密實路面材料，該種情況下的施工質量難以得到保證;若瀝青混凝土流動度太大，在攤鋪時瀝青材料非常容易溢出模板，清理比較困難，容易對防水粘結層產生破壞。因此為了能夠保證施工質量，必須確保材料的流動度處于合理范圍。

澆注式瀝青混凝土的流動度與混合料的攪拌時間長短有關，對相同條件下的澆注瀝青混凝土分別加熱攪拌1.5、2、2.5、3.0、3.5h后，可以明顯發(fā)現(xiàn)當混合料攪拌溫度不變時，材料的流動度隨著攪拌的時間延長而變大，但當攪拌時間過長時，流動度會開始變小。為了保證施工時澆注式瀝青混凝土的流動度能夠達到最佳狀態(tài)，現(xiàn)場材料的攪拌時間應控制在2.5h-3.5h以內再進行攤鋪。

3.2施工常見問題的處理方法

澆注式瀝青混凝土相比于其他瀝青混合料具有更好的流動性，優(yōu)良的防水性以及對鋼橋面板具有更好的隨從性。但由于自身的高溫穩(wěn)定性較差，因此在氣溫和天氣等原因綜合作用下，澆注式瀝青混凝土的攤鋪過程中有一些特殊的注意事項，它們對橋面鋪裝質量有著較大的影響。

（1）對于粘結層破壞的處理

由于鋼橋面攤鋪通常在夏季進行，在陽光直射下橋面的溫度在正午可以超過70℃，超過了鋼橋面防水粘結層的軟化點，粘結料與鋼橋面之間的粘附性顯著下降，在料車剎車制動力的作用下，鋪裝層在鋼橋面板上變得非常容易產生滑動[5]。料車上橋后產生的剪應力使得粘結層很容易粘在車輪上，隨著車輪的滾動粘掉更大面積的粘結層，導致局部鋼橋面直接裸露在空氣中。鋼橋面板和空氣及水分接觸后，會生成一種由Fe2O3、Fe3O4、FeO組成的氧化層，厚度一般為6-20μm[6]。這些氧化物不僅會吸附水分子，還會吸附其它物質。面對該種狀況必須及時安排工人補涂瀝青膠結材料，將裸露的鋼橋面板重新與空氣隔絕開來，防止鋼橋面的整體性受到影響。

（2）對于瀝青路面裂縫的處理

裂縫是鋼橋面鋪裝早期常見病害之一，主要分為縱橫向裂縫，斜向裂縫，非結構微裂縫[7]。一般澆注式瀝青混凝土路面不會出現(xiàn)特別明顯的縱橫向裂縫和斜向裂縫，但當壓路機對瀝青路面產生的剪應力大于了瀝青混凝土自身的黏結強度和抗剪強度，橋面就有可能出現(xiàn)少量無規(guī)則短小的裂縫。這些微裂縫一旦出現(xiàn)就必須盡早使用膠結材料灌縫，防止雨水或施工過程產生的污水通過微裂縫滲入瀝青層造成更大的損害。

（3）瀝青路面出現(xiàn)車轍的處理

車轍是澆注式瀝青混凝土上常見的病害，在鋼橋面鋪裝上一般以失穩(wěn)型車轍為主。在高溫天氣、料車在橋面停留太久等客觀條件下，由于瀝青路面高溫穩(wěn)定性不足，而在鋪裝時期就出現(xiàn)了車轍，另外橋面上的重載會加速鋪裝層的變形[8]。遇到這種情況，要暫停料車上橋，等橋面溫度降到合理溫度后再繼續(xù)施工。

（4）瀝青路面出現(xiàn)鼓包的處理

溫度高達240℃的澆注式瀝青混凝土在攤鋪過程中，如果橋面上殘留有水分或者空氣濕度較大，水汽就會迅速蒸發(fā)導致瀝青混凝土上產生鼓包。攤鋪時要確保不出現(xiàn)鼓包，一旦發(fā)現(xiàn)需要立即安排工人用鋼釬捅開，讓空氣迅速散逸，并及時踩實后，再由壓路機進一步壓實。如果發(fā)現(xiàn)不及時，瀝青混合料已經開始凝固，則需要用火焰槍加熱鼓包所在位置，待局部位置軟化后進行壓實。

4.結語

澆注式瀝青混凝土鋪裝技術已經較為成熟，相比于其他材料，它在鋼橋橋面鋪裝上有著明顯的優(yōu)勢，因此在我國被廣泛應用。施工時澆注式瀝青混合料的攪拌時間長短和溫度大小對其整體性能存在影響，需要嚴格按照規(guī)范要求，控制混合料的溫度和在料車內的攪拌時間，不宜太長也不宜太短。在氣溫和天氣等原因綜合作用下，澆注式瀝青層在施工時可能會出現(xiàn)一些問題，為了更好地保證橋面鋪裝質量，需要針對不同的問題進行特殊處理。

參考文獻：

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