彭祝濤 趙國(guó)云 牛 歡

(1.重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶 400060；2.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400067; 3.武警某部交通第二支隊(duì)，四川 綿陽(yáng) 621000)

瀝青鋪裝行車舒適性好，維修便利，在大跨徑橋梁中得到了廣泛應(yīng)用。然而，大跨徑鋼橋交通流量大、工作面窄，瀝青鋪裝維修時(shí)封閉交通難度大，因此對(duì)維修的便捷性和長(zhǎng)效性要求高。

謝偉偉等對(duì)冷拌環(huán)氧瀝青冷補(bǔ)料EP308的微觀狀態(tài)、力學(xué)機(jī)理、路用性能、修復(fù)工藝等進(jìn)行了綜合分析和研究，并用于東沙大橋和平勝大橋環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的局部修補(bǔ)[1]；徐磊等提出了環(huán)氧Ⅰ型膠粘材料，形成新型環(huán)氧樹脂混凝土，針對(duì)膠結(jié)料和混合料的力學(xué)性能、路用性能和施工工藝等進(jìn)行了探索，并應(yīng)用于平勝大橋養(yǎng)護(hù)維修工程[2]。林毅、張輝等依托崇啟大橋鋼橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)工程，對(duì)多種修復(fù)材料進(jìn)行了試驗(yàn)研究，提出高強(qiáng)樹脂快速修復(fù)技術(shù)，并對(duì)工藝性能、修復(fù)性能、特殊環(huán)境抵抗性能和施工工藝進(jìn)行研究[3]。胡濤、胡德勇等提出澆注式瀝青混凝土在維修養(yǎng)護(hù)中優(yōu)勢(shì)，對(duì)材料性能、施工工藝進(jìn)行了分析研究，通過拌制后，使用移動(dòng)式小型烘箱保溫將澆注式修復(fù)材料應(yīng)用于重慶鵝公巖大橋的小修工程，取得一定成果[4]。這些養(yǎng)護(hù)技術(shù)為鋼橋面鋪裝維護(hù)提供了思路及解決方案，但是，鋼橋面鋪裝的快速和長(zhǎng)效養(yǎng)護(hù)技術(shù)仍須深入研究。

澆注式瀝青混合料瀝青膠漿含量多，孔隙率接近于0，如果用于橋面鋪裝維修，其不透水特性能起到良好的防水效果，而其自流平特性則可避免碾壓，從而實(shí)現(xiàn)快速養(yǎng)護(hù)的目的。但為了保證混合料質(zhì)量，生產(chǎn)澆注式瀝青混合料需要大型拌合設(shè)備，對(duì)于小批量需求的養(yǎng)護(hù)工程顯然是不經(jīng)濟(jì)合理的。鑒于澆注式混合料具備良好的維修性能，筆者通過提前預(yù)制澆注式瀝青混合料，使用澆注式混合料專用生產(chǎn)設(shè)備，在維修時(shí)重熔和攤鋪，可實(shí)現(xiàn)澆注式瀝青混合料在養(yǎng)護(hù)工程中良好應(yīng)用。本文將重點(diǎn)研究重熔澆注式瀝青混合料性能和維修施工工藝。

1 原材料及重熔方案

1.1 原材料

澆注式瀝青混合料(GA10)膠結(jié)料采用聚合物改性瀝青，集料為玄武巖碎石，礦粉為石灰?guī)r礦粉，油石比為6.9%。聚合物改性瀝青性能測(cè)試結(jié)果如表1所示，混合料級(jí)配如表2所示。

表1 聚合物改性瀝青性能指標(biāo)

表2 澆注式混合料級(jí)配設(shè)計(jì)表

1.2 重熔修補(bǔ)方案

采用澆注式瀝青混合料重熔修補(bǔ)方案具體步驟：拌和站集中生產(chǎn)→預(yù)制格柵塊→轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)→重熔生產(chǎn)→出料→攤鋪修補(bǔ)。

現(xiàn)場(chǎng)小批量生產(chǎn)混合料受影響因素較多，質(zhì)量往往難以把控，指定大型拌和站批量生產(chǎn)可保證混合料性能、節(jié)約大量現(xiàn)場(chǎng)制料時(shí)間。按照15 cm×10 cm×5 cm尺寸進(jìn)行格柵塊預(yù)制，統(tǒng)一倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)，待滿足養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目需求時(shí)，直接運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)維修時(shí)采用澆注式專用重熔設(shè)備進(jìn)行格柵塊重熔生產(chǎn)，控制溫度為220 ℃～240 ℃，重熔時(shí)間約為45 min，格柵塊可完全融化，出料時(shí)劉埃爾流動(dòng)性宜控制在5 s～20 s，過程中未添加任何材料。

挖補(bǔ)基面應(yīng)提前清理干凈，涂刷二階反應(yīng)型防水粘結(jié)劑?；旌狭现厝酆螅斯備?，簡(jiǎn)單整平即可。

2 重熔前后性能對(duì)比分析

2.1 瀝青結(jié)合料

將重熔后澆注式瀝青混合料進(jìn)行瀝青抽提回收，并進(jìn)行性能試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

由表3試驗(yàn)結(jié)果可知，瀝青經(jīng)過高溫重熔，各項(xiàng)主要指標(biāo)均有明顯變化，表現(xiàn)為軟化點(diǎn)指標(biāo)升高，低溫延度和針入度指標(biāo)降低。

澆注式瀝青混合料在高溫和長(zhǎng)時(shí)間拌合情況下，瀝青由于輕質(zhì)組分揮發(fā)[4]和氧化而出現(xiàn)老化，老化后的瀝青延展性降低，高溫穩(wěn)定性增加，低溫抗裂性能降低[5-7]。

表3 重熔后瀝青結(jié)合料性能指標(biāo)

2.2 澆注式瀝青混合料

對(duì)重熔130 min的澆注式瀝青混合料進(jìn)行路用性能試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 重熔前、后路用性能的試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知，澆注式瀝青混合料重熔后，劉埃爾流動(dòng)度稍有升高，貫入度及增量有較大幅度降低，而彎曲破壞應(yīng)變降低幅度也較大，但均能滿足技術(shù)指標(biāo)要求。說明混合料重熔后，施工和易性稍微降低，但高溫穩(wěn)定性增強(qiáng)，低溫抗裂性有所下降。

采用室內(nèi)四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)對(duì)重熔澆注式瀝青混合料進(jìn)行研究，結(jié)果見表5。

表5 重熔前、后混合料疲勞試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知，澆注式混合料重熔后，疲勞性能有所降低約6%，但仍能保持較理想的疲勞壽命。說明混合料經(jīng)重熔后，隨從變形能力有一定的降低。

在專用生產(chǎn)設(shè)備中，澆注式瀝青在高溫、低氧的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)重熔工藝，出現(xiàn)了輕微的超熱老化現(xiàn)象[8]，但老化后的重熔澆注式混合料仍能保持良好的路用性能，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求。

3 防水粘結(jié)層性能

鋼橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝常常采用MMA防水體系，但是瀝青鋪裝維修面積小，采用MMA防水體系時(shí)施工不便，且與周邊的舊防水粘結(jié)層難以有效銜接。為此，專門研發(fā)了二階反應(yīng)型環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 二階反應(yīng)型防水粘結(jié)劑性能

由試驗(yàn)結(jié)果可知，二階反應(yīng)型環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑的各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足技術(shù)要求。高溫下，上述防水粘結(jié)材料的組合強(qiáng)度均有不同程度的衰減，但也能夠滿足技術(shù)要求。

4 實(shí)施案例

寧波某橋?yàn)殇撓淞盒崩瓨?，處于港口碼頭交通要道，日均車流量約13 500輛，最大車流量約18 000輛，其中重載貨車比例高達(dá)78%。在長(zhǎng)期重載交通作用下，出現(xiàn)了大面積坑槽、網(wǎng)裂等病害。

在實(shí)橋案例中應(yīng)用了重熔修補(bǔ)技術(shù)，具體實(shí)施細(xì)節(jié)如下所示。

4.1 集中預(yù)制

在瀝青拌合站集中批量生產(chǎn)合格的澆注式混合料，利用加工的格柵將材料按照固定的尺寸進(jìn)行預(yù)制成型；批量生產(chǎn)的澆注式塊統(tǒng)一庫(kù)存?zhèn)溆茫?dāng)鋼橋面出現(xiàn)病害需要修補(bǔ)時(shí)，將預(yù)制塊運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)使用(見圖1)。

4.2 重熔生產(chǎn)

采用澆注式專用的移動(dòng)式攪拌設(shè)備，拌和溫度宜控制在220 ℃～260 ℃之間，且重熔后的混合料具有良好的流動(dòng)性。劉埃爾流動(dòng)性指標(biāo)處于5 s～20 s之間的較為理想，但實(shí)際以滿足施工和易性為準(zhǔn)。重熔拌和時(shí)間與塊料破碎大小、加熱功率、氣候環(huán)境等因素有關(guān)，理想的拌和時(shí)間應(yīng)保證塊料全部熔化，且以達(dá)到設(shè)計(jì)的拌和溫度、流動(dòng)度的最低時(shí)間為準(zhǔn)。

本案例采用轉(zhuǎn)速為15 r/s～30 r/s的簡(jiǎn)易Cooker拌和設(shè)備，拌和時(shí)間為1.5 h，出料溫度為230 ℃，出料流動(dòng)度為18 s(見圖2)。

4.3 攤鋪

澆注式混合料具有自流平特性，且孔隙率幾乎為0，只需要人工攤鋪即可[9]。原結(jié)構(gòu)層較厚的情況下，可以采取分層攤鋪方式以保證良好的路用性能。分層界面和攤鋪表面須撒布粒徑為10 mm～15 mm碎石，提高層間抗剪能力與表面抗滑能力。在橋面縱、橫坡較大的部位，應(yīng)控制好混合料流動(dòng)性，避免流淌(見圖3)。

4.4 養(yǎng)護(hù)

澆注式瀝青混合料攤鋪溫度在200 ℃以上，待混合料冷卻至環(huán)境溫度后，由于材料熱脹冷縮的特性，與周邊界面可能存在裂縫，須采用瀝青類材料進(jìn)行灌縫(見圖4)。

4.5 應(yīng)用效果

采取重熔澆注式修補(bǔ)技術(shù)處治，運(yùn)營(yíng)半年后，情況較為良好，原病害得到了有效遏制(見圖5)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)澆注式瀝青混合料重熔前后的瀝青及混合料性能、防水粘結(jié)材料性能進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)重熔修補(bǔ)工藝進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論：

1)受二次老化影響，澆注式瀝青混合料瀝青的軟化點(diǎn)指標(biāo)、貫入度指標(biāo)均上升，延度、針入度、低溫彎拉應(yīng)變及疲勞指標(biāo)下降，說明老化后混合料高溫穩(wěn)定性提高，低溫抗裂性，疲勞性能有所減弱，但能夠滿足技術(shù)要求。

2)采用二階反應(yīng)型環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑作為修補(bǔ)用防水粘結(jié)層，拉拔和剪切性能均能滿足相關(guān)技術(shù)要求。

3)拌和溫度宜控制在220 ℃～260 ℃之間，劉埃爾流動(dòng)性指標(biāo)處于5 s～20 s之間，保證良好的施工性能。

4)在修補(bǔ)過程中，由于混合料熱脹冷縮作用導(dǎo)致周邊新舊界面會(huì)出現(xiàn)裂縫，采用貼縫條和灌縫工藝綜合處理，能夠較好的解決裂縫滲水問題。

5)修補(bǔ)過程中兩層混合料之間和修補(bǔ)后的表面均須撒布碎石，前者能夠增加層間粘結(jié)力，后者能夠增加表面摩擦力，保證行車安全性。