橋梁養(yǎng)護(hù)中超薄磨耗層技術(shù)應(yīng)用探究

文/陳小騰、饒美英

1 前言

橋面經(jīng)過長時間的通車運(yùn)營，難免產(chǎn)生一些病害；當(dāng)通過簡單的維修已經(jīng)無法解決病害時，就需要引入預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。在諸多預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)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(shù)這一優(yōu)勢，使其得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

2 工程概況

某橋梁總長約261m，起點(diǎn)樁號為K34+158.280，終點(diǎn)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(jù)的比例增大，橋面接連產(chǎn)生病害，包括裂縫、車轍與沉降等；盡管養(yǎng)護(hù)都能定時進(jìn)行，但現(xiàn)有的治理水平已經(jīng)無法遏制病害進(jìn)一步發(fā)展。因此，根據(jù)橋面實(shí)際檢測結(jié)果，并結(jié)合歷史養(yǎng)護(hù)資料，決定采用超薄磨耗層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。以下就對該橋面的超薄磨耗層施工進(jìn)行了深入分析。

3 配合比設(shè)計

3.1 原材料試驗(yàn)

粗集料以玄武巖碎石為主，細(xì)集料為石灰?guī)r機(jī)制砂，膠結(jié)料為SBS 改性瀝青，各類原材料的試驗(yàn)項(xiàng)目、結(jié)果為：

3.1.1 集料：共分為四種規(guī)格，分別為9.5～13.2mm、4.75～9.5mm、1.18～2.36mm 和1.18mm 以內(nèi)，這四種規(guī)格集料的表觀相對密度為2.957、2.959、2.741 和2.725，均滿足規(guī)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(guī)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(guī)范提出的不超過10%的要求[1]。

3.1.2 礦粉：表觀相對密度實(shí)測結(jié)果為2.88，滿足規(guī)范提出的不小于2.5 的要求；含水量實(shí)測結(jié)果為0.02%，滿足規(guī)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(guī)范要求；粒徑小于0.15mm 的顆粒含量為96.4%，滿足規(guī)范提出的在90%～100% 范圍內(nèi)的要求；粒徑小于0.075mm 的顆粒含量為87.8%，滿足規(guī)范提出的在80%～100%范圍內(nèi)的要求；外觀無團(tuán)粒結(jié)塊；親水系數(shù)為0.2，滿足規(guī)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(shí)測結(jié)果為70.4（0.1mm），滿足規(guī)范提出的在60～80（0.1mm）范圍內(nèi)的要求；延度（5℃，5cm/min）實(shí)測結(jié)果為48.3cm，滿足規(guī)范提出的不小于40cm 的要求；軟化點(diǎn)（采用環(huán)球法檢測）實(shí)測結(jié)果為71.5℃，滿足規(guī)范提出的不小于60℃的要求；粘度（135℃）實(shí)測結(jié)果為2.3Pa·s，滿足規(guī)范提出的不超過3Pa·s 的要求；密度（15℃）實(shí)測結(jié)果為1.014g/cm3；溶解度（采用三氯乙烯溶劑）實(shí)測結(jié)果為99.4%，滿足規(guī)范提出的不低于99%的要求；存儲穩(wěn)定性，即48h 的軟化點(diǎn)差實(shí)測結(jié)果為0.9，滿足規(guī)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(shí)測結(jié)果為5.7；貯存穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果為0.4%；篩上殘留物實(shí)測結(jié)果為0.01%；蒸發(fā)殘留物的含量為65.9%，針入度（25℃）實(shí)測結(jié)果為84.7（0.1mm），軟化點(diǎn)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(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果都能滿足規(guī)范要求。

3.2 配合比設(shè)計

配合比設(shè)計需嚴(yán)格按照下列步驟設(shè)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(jìn)行測定；第四步確定級配對應(yīng)的VMA 和初始瀝青用量；第五步對混合料空隙率進(jìn)行分析，并確定最佳瀝青用量；最后一步通過試驗(yàn)確定最終的配合比。

按照上述步驟，完成了目標(biāo)與生產(chǎn)配合比的設(shè)計，具體結(jié)果如下：生產(chǎn)配合比如表1 所示，生產(chǎn)配合比對應(yīng)的合成級配如表2 所示，最佳瀝青用量對應(yīng)的體積指標(biāo)如表3 所示。

表1 生產(chǎn)配合比結(jié)果

表2 生產(chǎn)配合比對應(yīng)的合成級配

表3 最佳瀝青用量對應(yīng)的體積指標(biāo)

經(jīng)試驗(yàn)，以上兩種類型混合料的配合比設(shè)計都能滿足設(shè)計和規(guī)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(huán)節(jié)之一，必須引起施工人員的高度重視。為避免橋頭跳車現(xiàn)象的產(chǎn)生，施工前需對橋頭處的路面進(jìn)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(jìn)行粘層油的灑布，使用專門的灑布機(jī)械進(jìn)行。灑布時，粘層油的溫度要保持在40℃～60℃，實(shí)際噴灑量按照0.3～0.5L/m2的范圍控制；對于經(jīng)過銑刨的橋面，要適當(dāng)增加一些灑布量，使粘層油的灑布達(dá)到均勻；同時對噴灑量的計量務(wù)必達(dá)到精確，以路面實(shí)際情況為依據(jù)進(jìn)行合理調(diào)整。將粘層油灑布好以后，應(yīng)采取有效措施防止社會車輛進(jìn)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(shí)際上，對于UTFC-10 混合料，不需要提前進(jìn)行粘層油的灑布，和混合料的攤鋪一同進(jìn)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(jìn)行嚴(yán)格控制是施工的關(guān)鍵所在。如果溫度偏低，將不容易碾壓密實(shí)；而如果溫度偏高，則將導(dǎo)致瀝青提前老化。對于集料，其溫度要保持在185℃～195℃范圍內(nèi)；對于改性瀝青，其溫度要保持在165℃～170℃范圍內(nèi)；對于瀝青混合料，其溫度要保持在170℃～180℃范圍內(nèi)。在混合料的拌和時間上，應(yīng)先干拌5～10s 的時間，再濕拌40～50s；完成混合料拌和后，應(yīng)保持均勻且顏色一致，沒有結(jié)團(tuán)與離析。

4.4 混合料運(yùn)輸

在混合料運(yùn)輸過程中，應(yīng)將車廂徹底打掃干凈，然后在車廂的側(cè)面和底部都均勻涂抹一層油和水的混合液。另外，為避免運(yùn)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(shè)備進(jìn)行攤鋪。采用該設(shè)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(nèi)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(nèi)，實(shí)際的噴灑量通常為0.8～1L/m2?；旌狭蠑備伹?，先對其溫度進(jìn)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(shí)際的攤鋪速度應(yīng)按照10～12m/min 控制，并使攤鋪保持連續(xù)、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(jī)進(jìn)行，不同類型混合料的碾壓參數(shù)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(jìn)行振動碾壓；而對于SMA-10混合料，應(yīng)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(jié)語

綜上所述，超薄磨耗層是現(xiàn)階段一種常用的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，在橋面同樣適用，除了能解決大多數(shù)路面病害，還能增大路面的摩擦系數(shù)，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(jīng)順利完成，經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)質(zhì)量合格，效果顯著，所用施工技術(shù)合理可行，值得類似工程參考借鑒。