高黏高彈改性瀝青在城市橋面黑化中的應用

摘" 要：混凝土鋪裝層橋面黑化受橋梁恒載限制，加鋪層一般偏薄，易發生推移變形、脫落病害，嚴重影響道路的使用性能。為防止此類路面病害，保證路面使用性能及使用壽命，依托成都市雙桂立交橋橋面黑化項目，對橋面黑化進行整體方案設計，并應用高黏高彈改性瀝青提升加鋪層的高低溫穩定性能及變形恢復能力，形成整體抵抗車輛荷載產生的剪切力，防止瀝青面層變形剝落，同時能降低噪聲污染，有效提升橋面整體路用性能。

關鍵詞：高黏高彈；改性瀝青；橋面鋪裝；黑化；道路工程

中圖分類號：U414" " " "文獻標志碼：A" " " " " " "文章編號：2095-2945（2024）32-0173-04

Abstract： The blackening of the concrete pavement bridge deck is limited by the dead load of the bridge. The overlay is generally thin， which is prone to displacement， deformation and shedding diseases， which seriously affects the performance of the road. In order to prevent such pavement diseases and ensure the service performance and service life of the pavement， relying on the Blackening Project of the Shuanggui Interchange Bridge in Chengdu City， the overall scheme design for the blackening of the deck is carried out， and high-viscosity and high-elasticity modified asphalt is applied to improve the high and low temperature stability and deformation recovery of the overlay layer， forming an overall resistance to shear force generated by vehicle loads， preventing deformation and peeling of the asphalt surface layer， reducing noise pollution， and effectively improving the overall road performance of the bridge deck.

Keywords： high-viscosity and high-elasticity; modified asphalt; bridge deck pavement; blackening; road engineering

城市道路橋梁早期建設時很多橋面采用混凝土鋪裝層，隨著城市快速發展，通行車輛及周邊居民增加迅猛，其路用性能的缺點越發明顯，如舒適性差、易打滑、噪聲大等，且隨著使用年限增長越發突出。為改善橋面的路用性能，對原混凝土鋪裝層進行黑化極為必要，而選用適當的黑化技術極為重要。

1" 工程概況

成都市雙桂立交橋為城市主干道，建成于1993年8月，包括雙橋子立交橋、五桂立交橋。雙橋子立交橋主線及匝道全長約3 173 m、橋面寬7～26 m；五桂立交橋連接二環路雙橋子立交橋和成渝高速公路的高架橋，橋梁總長為1 416.54 m，斜拉剛構橋為全長138.42 m的塔梁固結斜拉剛構，跨鐵路橋跨徑為（26.00+36.00+26.00）m，其余各聯橋跨徑均為20.00 m，橋寬15.00 m。橋面鋪裝層均采用厚8 cm鋼筋網片和鋼纖維混凝土。隨著城市建設發展，橋周邊居民增多，通行車輛劇增，原混凝土橋面行車舒適性、安全性下降，噪聲大，已對周邊產生不良影響，亟待橋面黑化改造。

2" 高黏高彈改性瀝青

高黏高彈改性瀝青是指通過加入高黏高彈改性劑或物理改性的方式， 動力黏度（60 ℃）大于20 000 Pa·s， 彈性恢復（25 ℃）大于85%的瀝青[1]。相對于常用的SBS改性瀝青，高黏高彈改性瀝青具有針入度小、延度大、塑性良好和軟化點高等特點，總體上體現在以下方面。

高低溫抗剪和變形恢復能力強[2]。研究表明，高黏高彈改性瀝青相位角降低，溫度敏感性降低，從而有效提升了瀝青膠結料的黏彈性，彈性恢復率顯著增加。若瀝青混合料高低溫穩定性差，車輛載荷長期作用下，特別車輛頻繁啟停，極易導致瀝青面層發生位移和變形，高溫、重車情況下尤為明顯。高黏高彈改性瀝青抗剪性能和變形恢復能力很強，面對高溫、重載等極不利情況更凸顯性能優勢。

降噪環保性能優良[3]。高黏高彈改性瀝青混合料具有較佳的阻尼成效，可有效消減聲波傳輸，減少輪胎自身振動，行車振動較小，具有顯著降噪的作用。

提升耐久性。高黏高彈改性瀝青良好的黏韌性，使得瀝青面層更好地形成整體，從而增強抵抗變形破壞的能力，提升路面使用耐久性。

良好的經濟性。一般情況下為提升瀝青面層的使用年限或防止剛柔結合面處于不利剪切面上，常規方案是增加瀝青面層厚度，導致造價增加較多；而高黏高彈改性瀝青混合料性能全面，較薄的瀝青面層也可以達到路用性能要求，綜合經濟效益良好。

3" 橋面黑化設計

3.1" 主要影響因素

雙桂立交橋作為城市主干路，橋面黑化主要影響因素如下。

氣候：工程區域屬亞熱帶濕潤氣候區，瀝青及瀝青混合料路用性能氣候分區屬夏炎熱冬溫潮濕區1-4-1。

交通量：交通量大，重車多，易堵車，屬重交通。

原橋面鋪裝層狀況：基本情況較好，除少量細微裂縫外，無明顯其他嚴重病害。

橋梁恒載：增加恒載時需進行橋梁荷載驗算。

橋面防水黏結層：防止面層內部結構水下滲，并起到剛柔界面之間過渡的黏結作用。

瀝青加鋪層類型：路用性能優良，特別是抗變形能力突出。

施工作業：保通壓力大，工期緊，作業時間很受限。為保城市道路通暢，主干路很難在白天安排斷道施工，而夜間作業時間一般也很緊湊。

經濟性：性價比合理可行。

3.2" 橋梁恒載驗算

由于橋梁恒載富裕度一般很小，橋面黑化加鋪瀝青混合料層厚受限很大。根據雙桂立交橋橋梁相關資料，斜拉剛構橋采用Midas Civil 建立有限元模型，全橋主梁和剛架采用梁單元模擬，斜拉索采用桁架單元模擬，考慮自重、二期恒載、汽車荷載和溫度荷載等作用，經驗算，原橋及加鋪4 cm瀝青面層后強度及剛度、裂縫寬度均滿足規范要求；但抗彎承載能力安全儲備系數、抗剪承載能力安全儲備系數以及最大裂縫寬度富裕度都較小，建議原橋面加鋪瀝青面層控制在4 cm以內。

3.3" 瀝青加鋪層類型

選擇技術成熟，性能優良的路面類型。SMA路面采用大量粗集料、較多的瀝青結合料和礦質填料以及少量細集料和纖維穩定劑組成，有較大的內摩擦角和黏聚力，具有優良的路用性能。SMA路面相較于傳統的AC型路面，抗車轍性能、抗滑性能及耐久性優點突出，特別是其內大量粗集料嵌擠形成粗糙的表面，表面開孔較為連續，有助于降低行車噪聲。高黏高彈改性瀝青用做結合料，一定程度上更能凸顯SMA路面各項路用性能。因此，本項目橋面黑化路面類型選用SMA路面。

3.4" 黑化方案設計

結合行車舒適性、使用耐久性、路面降噪，并重點考慮橋梁恒載、防止推移變形破壞后，雙桂立交橋橋面黑化設計方案采用3.5 cm高黏高彈改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA-10+改性乳化瀝青黏層+橡膠瀝青同步碎石封層+處置合格的原水泥混凝土橋面，加鋪總厚度不超過4.0 cm。

橡膠瀝青同步碎石封層用作橋面防水黏結層。由于臨時交通組織困難，施工工期緊，作業時段短，原橋面伸縮縫不做改造提升，設置TST無縫伸縮縫。

4" 主要技術指標

4.1" 高黏高彈改性瀝青技術

高黏高彈改性瀝青是保證瀝青鋪裝層路用性能的關鍵材料，其主要技術指標滿足要求，見表1。

條件許可時優先選用成品高黏高彈改性瀝青；不具備條件時，也可以用成品SBS改性瀝青摻高黏改性劑方式制備高黏高彈改性瀝青。制備高黏高彈改性瀝青時應注意材料的相容性、成品穩定性以及嚴控高黏改性劑摻量。高黏改性劑主要技術指標見表2。

4.2" SMA-10技術要求

骨料采用玄武巖軋制，礦粉采用灰巖磨制。玄武巖碎石采用大型反擊式多級聯合碎石機加工，破碎后顆粒的形狀應接近立方體，并具有足夠的強度和耐磨耗性，并在反擊破碎和振動篩中采用真空吸塵裝置，以減少碎石表面的粉塵含量，其主要技術指標控制見表3。

結合氣候、項目特點，高黏高彈改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA-10主要技術指標見表4。

5" 橡膠瀝青同步碎石封層

集料采用石質堅硬、清潔、不含風化、近立方體顆粒的碎石，且碎石須瀝青進行預裹覆。橡膠瀝青技術指標見表5。

6" 施工要點

6.1" 基面處理

1）橋面水泥混凝土表面應進行檢查，對尖銳突出物應進行打磨。

2）使用專用無塵噴砂打毛機對橋面水泥混凝土頂面進行噴砂打毛，清除表面浮漿層，并徹底清理干凈，形成較粗糙的宏觀構造新鮮面，構造深度不低于0.50 mm。

6.2" 橡膠瀝青封層施工

1）施工前應進對下承層基面處理，要求基面粗糙、干燥、無灰塵、石屑、油污和雜物等。一般情況下選擇晴天作業施工，不得在陰雨天及雨后路面潮濕時作業施工。

2）確定橡膠粉的摻量。一般選擇至少3個不同的橡膠粉摻量（最小摻量不低于20%）進行試驗，將橡膠粉加入瀝青的溫度范圍在177～204 ℃之間，混融1 h后進行試驗。根據試驗結果選取合適的橡膠粉摻量[4]。

3）橡膠瀝青的生產。應由熟練人員操作橡膠瀝青生產設備，采用間歇式方式生產。操作人員準確控制導熱油溫度，準確控制配料比例[4]。

4）橡膠瀝青灑布：橡膠瀝青灑布量采用2.2±0.2 kg/m2。

5）撒鋪碎石：橡膠瀝青噴灑后應立即用碎石滿鋪，碎石撒鋪量采用8～14 kg/m2。

6）碾壓：膠輪壓路機宜在25 t以上，緊跟碎石撒鋪后碾壓，壓路機數量至少2臺，碾壓遍數為3遍，作業時間控制在10 min以內。

7）結合市政道路通車要求，橡膠瀝青封層施工后應緊跟施工瀝青混凝土層，中間不開放交通。

6.3" 高黏高彈改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA-10施工

1）混合料拌合時需要采用專用的纖維穩定劑投料裝置，纖維在混合料中充分分散，拌合均勻，計量準確。纖維在礦料投入干拌后噴入瀝青的同時一次性噴入拌和機內，拌和時間宜延長5～10 s，總的濕拌時間不少于45 s。

2）采用高溫保溫運輸車運料。運料車進入攤鋪現場時，輪胎上清除泥土等可能污染路面的臟物。另外，運料車余料不得隨意倒在攤鋪面上，由專門運輸車輛收集拉走。

3）瀝青混合料攤鋪在氣溫低于10 ℃，以及雨天、路面潮濕的情況下不得施工。施工的攤鋪機具備自動找平裝置、預壓實裝置。攤鋪速度應根據拌和機的產量，施工機械配套及攤鋪寬度，攤鋪厚度來選擇，控制攤鋪速度不大于2.0 m/min，做到均勻前進，不間斷攤鋪，中間不得隨意停機。攤鋪機熨平板初始工作角度與攤鋪厚度有關，一般調控為0.6～1.0 mm，形成初始工作角度。

4）壓實采用水平振蕩壓路機。碾壓時應做到“高溫、緊跟、勻速、慢壓、高頻、低幅、先邊、后中”的十六字要決。

5）溫度控制[3]：拌和時，礦料溫度180～200 ℃，高黏高彈改性瀝青溫度165～175 ℃，混合料出廠溫度為175～185 ℃；攤鋪碾壓時，初碾溫度不低于160 ℃，終壓溫度不低于120 ℃，碾壓終了表面溫度不低于90 ℃。高黏高彈改性瀝青混合料出廠溫度高于195 ℃須廢棄。新鋪路面應待攤鋪層完全自然冷卻至表面溫度低于50 ℃后，方可開放交通。

6）瀝青混合料在備料、拌合、運輸（運輸過程中車輛必須用棉被覆蓋，起到保溫、防雨和防污染的作用，從拌和站到攤鋪現場溫度損失控制在5 ℃以內）和攤鋪各環節應采取措施減少混合料的材料離析及溫度離析。正式攤鋪過程中不得出現混合料離析，溫度降低導致結塊冷料必須清除，集中運至指定棄料場。

6.4" TST無縫伸縮縫施工

采用TST橋梁伸縮縫能極大減少原橋伸縮縫常規提升改造對交通組織的壓力，其具有較好的強度、黏結性、高低溫穩定性、彈縮性變形性和耐老化性。

TST橋梁伸縮縫具體施工工藝如下：①鑿毛原伸縮縫保護帶表面，出露骨料，用環氧混凝土/環氧砂漿修補破損處。②清理伸縮縫，更換止水帶。③無縫伸縮縫區域加蓋墊板，厚度與橋面加鋪層等厚，加鋪橋面瀝青層。④移除墊板，然后放入跨縫鋼板，以定位釘固定，并注意對中。⑤在保護帶外露面上均勻涂刷TST專用粘合劑，槽口底面與側面均應涂抹，厚度控制1～2 mm。⑥鋪上炒熱的小石料，稍高出橋面（一般控制在10 mm左右），振實并刮平。⑦為防止TST外流，需設置擋板，并澆灌上足量的TST，完全掩蓋石子。⑧逐段完成后修整邊緣，去掉兩邊擋板，冷卻1～3 h，開放交通[5]。

7" 結束語

橋梁鋪裝層黑化設計及施工涉及到橋梁恒載、橋面防水黏結、加鋪層路用性能及伸縮縫改造等眾多方面，通過將高黏高彈改性瀝青應用在橋面鋪裝層上，能有效提升瀝青鋪裝層的抗剪切及變形恢復性能，減薄加鋪厚度，提高使用壽命，整體提升橋面的使用性能；同時結合SMA路面良好的降噪性能，有效改善了居住環境，改善了城市道路形象。

雙桂立交橋自2018年施工完成后，至今橋面使用狀況良好，無推移變形、脫落、車轍路面病害，橋面黑化技術方案可行，積累了高黏高彈改性瀝青在橋面黑化的應用經驗。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.中國國家標準化管理委員會.GB/T 30516—2014高粘高彈道路瀝青[S].北京：中國標準出版社，2014.

[2] 鄧文廣.高黏高彈改性瀝青的研究與應用[J].科學管理，2019（11）：281.

[3] 秦永明.高粘高彈改性瀝青面層在道路施工中的應用研究[J].智能建筑與工程機械，2024，4（4）：30-31.

[4] 朱亞德.橡膠瀝青同步碎石封層施工方案探討[J].產業與科技論壇，2013，12（20）：64-65.

[5] 王永新.TST橋梁伸縮縫的應用[J].公路交通技術，2007（3）：100.