范燕春++沈理斌

摘 要：針對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)中橋面鋪裝層間剪切破壞、開(kāi)裂、水損害、車轍等病害發(fā)生，從橋面防水、粘結(jié)特性出發(fā)，分析病害與防水粘結(jié)層破壞有很大關(guān)系，提出橋面防水層采用橋面同步碎石防水層施工方法，并由原材料選擇、施工工藝和質(zhì)量控制入手通過(guò)工程施工實(shí)例，對(duì)施工的橋面同步碎石防水層進(jìn)行拉拔和剪切試驗(yàn)驗(yàn)證，橋面同步碎石在高速公路上具有防止水分侵入橋面水泥混凝土，起到防水層的作用，供施工技術(shù)管理人員參考。

關(guān)鍵詞：同步碎石 粘結(jié)性能 防水層 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U443 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（c）-0061-03

橋面防水粘結(jié)層是橋面鋪裝結(jié)構(gòu)中非常重要的功能層，對(duì)于橋面鋪裝的使用效果有重要影響，調(diào)查表明，橋面鋪裝層間剪切破壞、開(kāi)裂、水損害、車轍等病害都與防水粘結(jié)層破壞有很大關(guān)系。從浙北地區(qū)已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的高速公路使用情況來(lái)看，車轍是高速公路病害的主要形式，而其中又以橋面車轍的發(fā)生情況最為嚴(yán)重，以乍嘉蘇高速公路為例，通車第二年便開(kāi)始發(fā)生大規(guī)模車轍，這一年進(jìn)行車轍處理長(zhǎng)度為4km多，其中幾座大橋的橋面車轍占了一半以上，而橋梁總長(zhǎng)占到路線總長(zhǎng)的不到20%，這說(shuō)明橋面車轍的發(fā)生概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般路段。

目前，橋面防水層的種類繁多，有涂膜類、結(jié)構(gòu)類、卷材類等，常用的同步碎石結(jié)構(gòu)類防水層有改性乳化瀝青+ 碎石、改性瀝青+碎石、橡膠瀝青+碎石及瀝青膠砂。嘉興已建設(shè)完成的三條高速公路橋梁占路線全長(zhǎng)的11.5%。針對(duì)高速公路部分跨度較大、縱坡大的橋梁使用了新型的同步碎石結(jié)構(gòu)類防水材料。本次選擇了SBS改性瀝青+碎石的結(jié)構(gòu)。SBS改性瀝青的60℃粘度可達(dá)13000Pa·s，與原橋面有良好的粘結(jié)力。上述工程的應(yīng)用均達(dá)到了良好的預(yù)期效果，經(jīng)檢測(cè)驗(yàn)收工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，并經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)使用實(shí)踐的檢驗(yàn)，得到了專家和社會(huì)的一致好評(píng)。

1 原材料選擇

1.1 粘結(jié)劑

粘結(jié)劑選用QN-100型。粘結(jié)劑的針入度、延度、粘度質(zhì)量要求須符合規(guī)范規(guī)定。

1.2 改性瀝青

基質(zhì)瀝青選用成品泰普克SBS改性瀝青，為提高工程的質(zhì)量，工程要求達(dá)到規(guī)范1—D技術(shù)指標(biāo)（其中少量技術(shù)指標(biāo)略高于規(guī)范規(guī)定），在保證瀝青正確的灑布溫度、灑布量的前提下，使用普通瀝青、重交瀝青、乳化瀝青、改性瀝青都可以獲得很好的效果。改性瀝青技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.3 集料

粗集料選用9.5～13.2mm規(guī)格料，選用輝綠巖。粗集料采用反擊式破碎機(jī)軋制，并經(jīng)沖擊式破碎機(jī)整形。針片狀石料嚴(yán)格控制，幾何尺寸要好，不含雜質(zhì)和石粉，對(duì)石料酸堿性無(wú)特殊要求，并嚴(yán)格經(jīng)過(guò)水洗風(fēng)干。粗集料質(zhì)量要求須符合規(guī)范規(guī)定。

2 施工工藝及質(zhì)量控制

2.1 施工工藝

橋面處理（銑刨或拋丸）—灑布粘結(jié)劑—同步灑布改性熱瀝青及碎石—壓路機(jī)碾壓—質(zhì)量檢測(cè)—養(yǎng)生。

2.2 原橋面處理

為了保證橋面和防水層的粘結(jié)，必須對(duì)水泥混凝土橋面進(jìn)行清理。同時(shí)，橋面清理必須徹底，使得瀝青和橋面混凝土能夠充分粘結(jié)。首先采用拋丸機(jī)將橋面1～3mm浮漿清除，使橋面缺陷充分暴露，從外觀上看，其處理效果優(yōu)于機(jī)械清掃，費(fèi)用比機(jī)械清掃要高。橋面進(jìn)行銑刨或拋丸處理后，表面浮漿能徹底清除，再灑布改性乳化瀝青，就能很好地和橋面粘結(jié)，當(dāng)最后施工橋面瀝青鋪裝層時(shí)，由于是同質(zhì)材料，加上施工時(shí)溫度很高，瀝青鋪裝層能和橋面同步碎石防水粘結(jié)層充分結(jié)合，這樣橋面同步碎石防水粘結(jié)層就充當(dāng)了水泥鋪裝層和瀝青鋪裝層之間的過(guò)渡、粘結(jié)橋梁。

2.3 噴灑粘結(jié)劑

噴灑粘結(jié)劑是為了提高防水層與橋面的粘結(jié)，粘結(jié)劑灑布量為0.2～0.4kg/m2。同步碎石封層車的噴油嘴高度不同，所形成的瀝青膜厚度會(huì)不同（因?yàn)楦鱾€(gè)噴嘴噴出的扇形霧狀瀝青重疊情況不同），通過(guò)調(diào)整噴嘴高度使得瀝青膜的厚度符合要求。這層粘結(jié)層兼有透層的作用，同時(shí)粘結(jié)劑內(nèi)部相互交連，不粘輪，不影響后序施工。粘結(jié)劑待養(yǎng)生成型后進(jìn)行后序施工，養(yǎng)生期間需控制交通（見(jiàn)圖1）。

2.4 噴灑防水材料和碎石

如圖2所示，采用同步碎石撒布車噴灑SBS改性瀝青和撒布碎石，SBS改性瀝青灑布量為1.0～1.2kg/m2，碎石撒布覆蓋率70%～80%，采用9.5～13.2mm粒徑的輝綠巖集料，本次應(yīng)用中碎石較為潔凈，沒(méi)有進(jìn)行預(yù)裹覆處理，如碎石含泥量較高，應(yīng)進(jìn)行清洗處理。

同步碎石撒布車集瀝青結(jié)合料的灑布與碎石骨料撒布于一體，可在1s內(nèi)同時(shí)完成兩種材料的灑（撒）布，保證了瀝青結(jié)合料與碎石的粘結(jié)。整機(jī)采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，瀝青結(jié)合料噴灑部分最大灑（撒）布寬度為3.75m，撒布量可通過(guò)料門開(kāi)啟大小和滾筒轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)，方便的操作更容易與瀝青結(jié)合料噴灑部分保持同步。同時(shí)，可根據(jù)施工需要控制灑布量，隨機(jī)調(diào)節(jié)灑布度，噴灑均勻，性能可靠，可噴灑高粘度的改性瀝青、重交瀝青、乳化瀝青等，碎石撒布部分可撒布不同規(guī)格的碎石。

橋面同步碎石防水粘結(jié)層施工技術(shù)的關(guān)鍵是熱瀝青的灑布和碎石的撒布必須盡可能同時(shí)，要求必須控制在1s以內(nèi)，因?yàn)闊釣r青灑布時(shí)必須霧化，導(dǎo)致熱瀝青降溫很快，如果碎石撒布不同步，等熱瀝青溫度降低時(shí)，將無(wú)法和碎石粘結(jié)，影響同步碎石防水粘結(jié)層的使用功能。

2.5 技術(shù)要點(diǎn)

（1）選用技術(shù)性能先進(jìn)的同步碎石封層機(jī)并保持其良好的技術(shù)狀態(tài)是保證瀝青路面同步碎石封層質(zhì)量和效率的前提和基礎(chǔ)，其中包括：結(jié)構(gòu)合理的瀝青噴灑裝置，保證對(duì)瀝青噴灑量及均勻性進(jìn)行精確調(diào)節(jié)與控制；先進(jìn)合理的瀝青控制系統(tǒng)；精確調(diào)節(jié)和控制碎石的撒布量及均勻性；瀝青噴灑與碎石撒布要保持高度一致。

（2）噴嘴高度不同時(shí)噴灑后形成的瀝青膜厚度不同（各個(gè)噴嘴噴出的扇形霧狀瀝青的重疊情況不同），因此要通過(guò)調(diào)整噴嘴高度使得瀝青膜厚度適宜。

（3）施工中瀝青用量是決定封層質(zhì)量好壞的一個(gè)十分重要的因素。瀝青過(guò)少時(shí)所封層的路面有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的碎石脫粒；若過(guò)多時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)泛油現(xiàn)象。因此瀝青用量要根據(jù)氣候、交通量、路面狀況、材料、工程特點(diǎn)等需要而提出控制要求，如大交通量的道路用量宜減少5%～10%，秋季施工用量比夏季應(yīng)增加5%左右。

（4）為保證霧狀噴灑而形成均勻、等厚度的瀝青膜，必須保持瀝青在160℃～170℃的溫度范圍內(nèi)。

（5）同步碎石封層機(jī)應(yīng)以適宜的作業(yè)速度勻速行駛，在此條件下碎石和瀝青的撒（灑）布率必須匹配。

（6）根據(jù)路面平整度和抗滑性能要求，應(yīng)嚴(yán)格控制所用石料的粒徑范圍，即等粒徑石料最理想，但考慮到石料的破碎及篩分有一定困難，針片狀石料要限制在15%以內(nèi)，不含雜質(zhì)和石粉，壓碎值小于14%，要經(jīng)過(guò)水洗、風(fēng)干。

（7）作為瀝青路面表面處理層或磨耗層的同步碎石封層，其平整度和強(qiáng)度必須滿足要求。

2.6 碾壓及養(yǎng)生

噴灑完SBS改性瀝青和碎石后，采用15t以上的膠輪壓路機(jī)對(duì)防水材料進(jìn)行碾壓，使碎石與SBS改性瀝青充分粘結(jié)，碾壓2～3遍即可，以便在熱瀝青溫度降低之前或乳化瀝青破乳后能及時(shí)完成碾壓定位工序。

碾壓完成后養(yǎng)生24h后，使SBS改性瀝青冷卻后，即可開(kāi)放交通。

3 施工質(zhì)量檢測(cè)

在施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)采用涂膜類防水涂料和SBS改性瀝青+碎石兩種施工方案對(duì)橋面進(jìn)行處理進(jìn)行比對(duì)，從應(yīng)用效果來(lái)看，SBS改性瀝青+碎石明顯好于涂膜類防水涂料處理效果。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

施工完成后，選取部分路段進(jìn)行拉拔試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)，檢測(cè)防水材料與橋面的粘結(jié)情況。

3.1.1 拉拔試驗(yàn)

采用拉拔試驗(yàn)來(lái)確定防水粘結(jié)層與梁板和瀝青混凝土的粘結(jié)力狀況，涉及因素有溫度、防水層厚度、模量、鋪裝層厚度等。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

3.1.2 剪切試驗(yàn)

剪切試驗(yàn)是高溫環(huán)境中水平剪切力作用下的防水粘結(jié)層最不利情況的試驗(yàn)?？紤]到材料對(duì)溫度的敏感性，在不同環(huán)境溫度下進(jìn)行抗剪強(qiáng)度的測(cè)定。在25℃下，就防水粘結(jié)材料用量、橋面準(zhǔn)備狀況、老化等因素對(duì)層間抗剪強(qiáng)度的影響規(guī)律進(jìn)行探討?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的剪切試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

由拉拔和剪切試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，同步碎石防水層與原橋面的粘結(jié)強(qiáng)度較傳統(tǒng)的涂膜類防水涂料高。

3.2 破壞調(diào)查

涂膜類橋面防水層在施工完成后與原橋面粘結(jié)力相對(duì)較差，養(yǎng)生完成后開(kāi)放交通時(shí)多被運(yùn)料車破壞，即使沒(méi)有遭到運(yùn)料車破壞也難逃攤鋪機(jī)履帶的破壞，由此可見(jiàn)，其材料優(yōu)越性根本沒(méi)能體現(xiàn)出來(lái)。

本次采用同步碎石結(jié)構(gòu)類的防水層，經(jīng)后期觀察，基本沒(méi)有遭到運(yùn)料車的破壞，同時(shí)在橋面鋪筑下面層瀝青混合料時(shí)，從現(xiàn)場(chǎng)觀察結(jié)果來(lái)看，同步碎石與原橋面粘結(jié)牢固，不會(huì)受到攤鋪機(jī)履帶作用時(shí)的擠壓而“起皮”。

4 施工應(yīng)注意的問(wèn)題

為了獲得滿意的同步碎石施工效果，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

（1）瀝青路面損傷的類型及程度的準(zhǔn)確判斷以及正確選擇同步碎石封層施工工藝。

（2）根據(jù)交通量、氣候和供應(yīng)條件，合理選擇瀝青和碎石，并使瀝青品質(zhì)（潤(rùn)濕性、粘結(jié)性和內(nèi)聚性等）和碎石品質(zhì)（粒度、耐磨性、抗壓性和持久性等）之間有良好的相容性。

（3）保持同步碎石封層機(jī)和配套機(jī)具良好的技術(shù)狀態(tài)，以保證封層施工質(zhì)量和生產(chǎn)率。

（4）在施工工藝及技術(shù)規(guī)范所允許的范圍內(nèi)正確調(diào)整和操作同步碎石封層機(jī)及其他機(jī)具。

（5）必須進(jìn)行試封層，并依此對(duì)選擇的技術(shù)參數(shù)做必要的修正。

（6）聘用訓(xùn)練有素的人員選擇材料、確定配方、組合機(jī)具、操作試驗(yàn)和作業(yè)。

（7）仔細(xì)做好封層施工全過(guò)程的記錄，并認(rèn)真總結(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在橋面施工中應(yīng)用同步碎石結(jié)構(gòu)類的防水層，進(jìn)行拉拔試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)防水材料與橋面的粘結(jié)情況，從效果來(lái)看，SBS改性瀝青+碎石明顯好于涂膜類防水涂料處理效果。同步碎石防水層由于橋面灑布了一層改性熱瀝青，厚度在1mm左右，而且灑布較為均勻，能夠有效防止水分侵入橋面水泥混凝土，起到防水層的作用。粘結(jié)層用于增強(qiáng)橋面水泥鋪裝層和瀝青鋪裝層的粘結(jié)，緩解了橋面車轍的發(fā)生。

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