翔安大橋鋼橋面鋪裝澆筑式瀝青混合料施工技術(shù)

張建忠，周 樂，劉 攀

(1.福建省交通建設(shè)工程質(zhì)量安全中心,福建 福州 350001; 2.重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司,重慶 401336)

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

廈門第二東通道起自廈門市湖里區(qū)枋鐘路與金尚路交叉點(diǎn),接海滄隧道(第二西通道)本島連接線,向東跨越本島東部海域,止于廈門市翔安區(qū)翔安大道,接已建翔安南路劉五店(翔安南)互通式立交,路線全長12.37 km,其中鋼箱梁段長3.27 km。

1.2 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)

考慮翔安大橋的預(yù)期應(yīng)用狀態(tài),除了要求鋪裝層具有良好的基本路用性能,并且其鋪裝層應(yīng)與鋼板之間具有良好的層間結(jié)合能力外,對鋼橋面板等結(jié)構(gòu)也起到良好的防護(hù)效果。因此采用澆筑式鋪裝結(jié)構(gòu),具體結(jié)構(gòu)及材料類型與用量見表1。

表1 翔安大橋鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)

1.3 原材料的選擇

1.3.1 瀝青

澆筑式瀝青混合料GA-10采用高強(qiáng)度改性瀝青,其技術(shù)要求及檢測結(jié)果見表2。高強(qiáng)度改性瀝青的軟化點(diǎn)超過100 ℃,5 ℃延度超過30 cm,針入度比超過80%,表明該瀝青具有十分優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性、低溫延性和抗老化性能,其綜合性能明顯優(yōu)于湖瀝青復(fù)合改性瀝青和普通澆筑式聚合物改性瀝青,更能適應(yīng)翔安大橋鋼橋面鋪裝的服役狀況。

表2 高強(qiáng)度改性瀝青技術(shù)要求及檢測結(jié)果

1.3.2 集料及礦粉

粗、細(xì)集料分別采用輝綠巖,礦粉采用石灰?guī)r,集料及礦粉的技術(shù)要求同檢測結(jié)果見表3—表5。

表3 粗集料技術(shù)性能指標(biāo)及檢測結(jié)果

表4 細(xì)集料技術(shù)性能指標(biāo)及檢測結(jié)果

表5 礦粉技術(shù)性能指標(biāo)及檢測結(jié)果

1.3.3 生產(chǎn)配合比

生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)級配為3號倉(7 mm～11 mm)∶2號倉(4 mm～7 mm)∶1號倉(0 mm～4 mm)∶礦粉=27.0∶10.0∶34.0∶29.0,級配曲線見圖1。

按設(shè)計(jì)的GA-10型礦料級配進(jìn)行配料,選擇油石比7.4%,7.6%,7.8%,8.0%和8.2%進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果見表6?？梢钥闯?油石比為7.8%,8.0%的澆筑式瀝青混合料流動性、60C貫入度及60C貫入度增量指標(biāo)均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)文件中的要求。通過混合料的高溫穩(wěn)定性和施工和易性綜合考慮,故采用最佳油石比7.8%為最佳油石比。

表6 不同油石比GA-10混合料性能試驗(yàn)結(jié)果

2 澆筑式瀝青混合料GA-10實(shí)施過程

2.1 GA-10的生產(chǎn)

拌和全過程使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成監(jiān)控,由拌和站集料系統(tǒng)完成計(jì)量標(biāo)定,以保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí),嚴(yán)格控制瀝青和集料的加熱溫度及混合料出料溫度,集料升溫至290 ℃～320 ℃,瀝青加熱溫度170 ℃～185 ℃。將加熱后的集料稱重后加入礦粉,干拌15 s使礦粉充分拌和均勻。再加入改性瀝青,濕拌90 s,加上瀝青延時(shí)及放料時(shí)間總拌和時(shí)間約為120 s。

2.2 GA-10的運(yùn)輸

采用專用澆筑式Cooker升溫?cái)嚢柽\(yùn)輸車進(jìn)行裝運(yùn)。在Cooker初次進(jìn)料之前,將其溫度預(yù)熱至130 ℃～140 ℃左右,混合料溫度控制在220 ℃～240 ℃,不超過250 ℃,保持對裝入Cooker中混合料的攪拌,攪拌時(shí)間根據(jù)溫度控制在4 h～6 h。

2.3 GA-10施工前準(zhǔn)備

翔安大橋試驗(yàn)段整體施工環(huán)境要求環(huán)境溫度不低于10 ℃,嚴(yán)禁于下雨天施工。在澆筑式瀝青混合料攤鋪之前,必須保證黏結(jié)層的清潔干燥以及伸縮縫完成安裝和保護(hù)措施,避免輪胎對伸縮縫的污染。設(shè)置專人對Cooker的輪胎進(jìn)行清潔,確保所有車輪清潔完畢后才能駛?cè)胱鳂I(yè)面,施工過程中隨時(shí)保證工作面和車輛輪胎保持干凈狀態(tài)。根據(jù)測量組繪制的邊線擺放鋼模和軌道板,并在鋼模表面涂刷隔離劑。

2.4 GA-10的攤鋪

施工前確保攤鋪機(jī)處于良好運(yùn)行狀態(tài)并對攤鋪機(jī)在不小于200 ℃條件下進(jìn)行預(yù)熱0.5 h以上。待GA-10混合料在Cooker車內(nèi)攪拌達(dá)到規(guī)定時(shí)間后進(jìn)行攤鋪,速度約1.5 m/min～2 m/min。

配置專職的放料員進(jìn)行Cooker車的放料工作,放料時(shí)Cooker車距攤鋪機(jī)熨平板不大于1.5 m。攤鋪過程中,用插針法測量實(shí)際攤鋪厚度,及時(shí)調(diào)節(jié)鋪裝厚度。作業(yè)中觀測與側(cè)限間連結(jié)情況,不密實(shí)時(shí)人工做好抹邊,以保證GA-10邊部平順、飽滿。安排專人負(fù)責(zé)采用帶尖頭的工具刺破產(chǎn)生的氣泡,使之充分密實(shí),并做好記錄。

使用1臺林泰閣預(yù)拌碎石撒布機(jī),緊跟攤鋪機(jī)撒布,距離保持約在10 m,預(yù)拌碎石撒布量以4 kg/m2,6 kg/m2分段式撒布,粒徑為5 mm～10 mm,沉入2/3體積,邊側(cè)預(yù)留10 cm～15 cm作為下一幅銜接位置。為確保預(yù)拌碎石良好嵌入于澆筑式瀝青混合料中,當(dāng)溫度達(dá)到120 ℃～150 ℃時(shí),采用小型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。當(dāng)溫度小于100 ℃時(shí),拆除邊側(cè)鋼模限制,使鋪裝層冷卻,留下一個輪廓清晰的邊側(cè)連接[3]。

3 澆筑式瀝青混合料GA-10性能檢測

3.1 GA-10流動性

澆筑式瀝青混合料的施工和易性由流動性進(jìn)行表征,現(xiàn)場檢測結(jié)果如表7所示。

表7 澆筑式瀝青混合料GA-10流動性現(xiàn)場檢測結(jié)果

可以看出,在設(shè)計(jì)油石比和施工溫度下,澆筑式瀝青混合料GA-10具有良好的流動性。一般來說,溫度越高,混合料的流動性越好。同時(shí)又要盡量保證施工安全性以及防止混合料由于高溫而老化。綜合考慮,控制澆筑式瀝青混合料的施工溫度在225 ℃～240 ℃。

3.2 GA-10高溫性能

在靜載情況下,澆筑式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性由貫入度和貫入度增量表征,項(xiàng)目首次使用全自動貫入度儀(如圖2所示)進(jìn)行試驗(yàn)檢測,試驗(yàn)溫度60 ℃,檢測結(jié)果如表8所示。

表8 澆筑式瀝青混合料GA-10貫入度試驗(yàn)結(jié)果

可以看出,GA-10的60 ℃貫入度及其增量較小,完全滿足設(shè)計(jì)要求,且相比傳統(tǒng)澆筑式瀝青混合料(貫入度350～380,貫入度增量30～35),其高溫性能更為優(yōu)異[4]。

進(jìn)一步分析澆筑式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性,進(jìn)行車轍試驗(yàn),溫度60 ℃,結(jié)果見表9。

表9 澆筑式瀝青混合料GA-10車轍試驗(yàn)結(jié)果

翔安大橋GA-10瀝青混合料的60 ℃動穩(wěn)定度達(dá)到1 101次/mm,較傳統(tǒng)澆筑式瀝青混合料大幅提升,驗(yàn)證了特種改性高強(qiáng)度瀝青可有效提高澆筑式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

采用車轍試驗(yàn)評價(jià)預(yù)拌碎石對澆筑式瀝青混合料高溫穩(wěn)定性,溫度60 ℃,結(jié)果見表10。

表10 預(yù)拌碎石澆筑式瀝青混合料GA-10車轍試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果表明,預(yù)拌碎石的壓入能進(jìn)一步提高澆筑式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性,但是碎石的壓入并沒能改變混合料的結(jié)構(gòu)類型,因此提高效果也相對有限。

3.3 GA-10低溫性能

采用彎曲小梁試驗(yàn)測試澆筑式瀝青混合料GA-10的低溫彎曲應(yīng)變,試驗(yàn)溫度-10 ℃,加載速度50 mm/min,現(xiàn)場檢測結(jié)果如表11所示。

表11 澆筑式瀝青混合料GA-10低溫小梁試驗(yàn)結(jié)果

可以看出,澆筑式瀝青混合料GA-10的低溫彎曲應(yīng)變超過了3 500 με,大于規(guī)范要求的3 000 με,表明高強(qiáng)度改性瀝青可有效提高傳統(tǒng)澆筑式瀝青混合料GA-10低溫變形性能。

3.4 GA-10與防水黏結(jié)層黏結(jié)性能

準(zhǔn)備若干30 cm×60 cm的預(yù)制鋼板,按照現(xiàn)場工藝噴砂除銹、涂布底漆、防水層和黏結(jié)層,成型澆筑式瀝青混合料GA-10。測試混合料GA-10與防水黏結(jié)層的拉拔強(qiáng)度,試驗(yàn)溫度25 ℃,測試結(jié)果如表12所示。拉拔試驗(yàn)結(jié)果表明,GA-10與防水黏結(jié)層間的拉拔強(qiáng)度平均值可達(dá)1.55 MPa,黏結(jié)性能良好,滿足設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求[5]。

表12 GA-10與防水黏結(jié)層拉拔試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)語

通過對試驗(yàn)段混合料生產(chǎn)情況及現(xiàn)場試驗(yàn)檢測情況的研究,試驗(yàn)段澆筑式瀝青混合料施工工藝良好,配合比設(shè)計(jì)滿足要求,生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定。同時(shí),高強(qiáng)度改性瀝青拌制的澆筑式瀝青混合料具備較好的流動性、低溫性能和優(yōu)異的高溫性能,與防水黏結(jié)層黏結(jié)性能良好,滿足翔安大橋橋面鋪裝的使用條件。試驗(yàn)段的成功鋪裝為翔安大橋主橋的鋪裝提供了有效的技術(shù)支撐,并為相同鋪裝類型的高溫重載鋼箱梁鋪裝工程應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。