羅檢萍， 黃紅明

(1.中鐵十二局集團(tuán) 第七工程有限公司， 湖南 長沙 410004；2.佛山市交通科技有限公司， 廣東 佛山 528041；3.佛山市公路橋梁工程監(jiān)測站有限公司， 廣東 佛山 528041)

在車輛荷載、時(shí)間、環(huán)境等因素的作用下，一些老舊水泥砼橋面逐漸出現(xiàn)裂縫、坑槽等病害，造成平整度不佳、行車舒適性差、抗滑性能衰減快及行車噪聲大等問題，采用瀝青混合料加鋪罩面開展水泥砼橋面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可有效解決這些問題。超薄磨耗層具有較高的整體性，能與下承層連接成為一個(gè)整體，屬于超長耐久的表面層，具有較好的抗車轍、抗滑、抗磨損的特點(diǎn)及優(yōu)勢，已在中國多座橋梁鋪裝中得到較好應(yīng)用，養(yǎng)護(hù)效果顯著。該文依托佛山一環(huán)西拓舊路改造工程，研究高韌超薄瀝青磨耗層在舊砼橋面鋪裝中的應(yīng)用。

1 橋面鋪裝層改造方案

佛山一環(huán)西拓舊路改造項(xiàng)目全長44.803 km，涉及特大橋及大橋8 988.42 m、中小橋510.09 m，其中高明大橋、樵高路立交橋、三茂鐵路跨線橋、三水二橋、楊西大道上的滄江四橋及步洲大橋均采用鋼筋砼橋面?，F(xiàn)有舊砼橋面的改造處理方案見表1。

表1 橋面鋪裝改造方案比選

為有效提升橋面平整度，降低行車噪聲，提高行車舒適度，同時(shí)避免橋梁增加過大恒載，經(jīng)橋梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算和比選，選用較小路面結(jié)構(gòu)厚度的超薄磨耗層進(jìn)行橋面鋪裝改造。在橋面病害處理完成后，噴灑0.8 kg/m2經(jīng)化學(xué)處治的高性能SBS改性乳化瀝青作為黏結(jié)層，以確保超薄磨耗層和原橋面的緊密黏結(jié)，然后加鋪平均厚度為2 cm的熱拌高韌超薄瀝青磨耗層。

2 原材料

2.1 瀝青

采用PG-100型高黏高彈聚合物改性瀝青作為高韌超薄瀝青磨耗層的瀝青膠結(jié)料，如表2所示，該改性瀝青的60 ℃動(dòng)力黏度>580 000 Pa·s，60 ℃復(fù)合剪切模量為15.7 kPa，試驗(yàn)溫度為100 ℃時(shí)G*/sinδ≥2.2 kPa，PG高溫性能分級(jí)達(dá)到PG-100的要求，具有很強(qiáng)的黏結(jié)性能、高溫抗變形能力與變形恢復(fù)能力。

表2 高黏高彈聚合物改性瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果

2.2 集料與填料

粗集料采用廣西貴港輝綠巖，規(guī)格為5～8、3～5 mm；細(xì)集料采用廣西貴港輝綠巖機(jī)制砂，規(guī)格為0～3 mm；填料采用石灰?guī)r礦粉。其技術(shù)指標(biāo)與篩分結(jié)果見表3、表4。

表3 集料與填料的技術(shù)指標(biāo)

表4 集料與填料的篩分結(jié)果

3 GT-8高韌超薄磨耗層配合比設(shè)計(jì)

3.1 礦料級(jí)配組成

GT-8高韌超薄瀝青磨耗層的礦料級(jí)配為特殊骨架密實(shí)型瀝青砼，實(shí)現(xiàn)混合料結(jié)構(gòu)性能與功能性能同步設(shè)計(jì)，其合成級(jí)配見表5，各材料比例為5～8 mm∶3～5 mm∶0～3 mm∶礦粉=43∶30∶24∶3。

表5 GT-8高韌超薄瀝青磨耗層的合成級(jí)配

3.2 油石比的確定

采用馬歇爾設(shè)計(jì)法進(jìn)行GT-8高韌超薄瀝青磨耗層配合比設(shè)計(jì)，根據(jù)其應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，初定油石比為7.8%進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果見表6。由表6可知：油石比為7.8%時(shí)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，故確定油石比為7.8%。

表6 GT-8高韌超薄瀝青磨耗層的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

3.3 路用性能驗(yàn)證

采用車轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、穩(wěn)定度試驗(yàn)、抗滑試驗(yàn)與飛散試驗(yàn)等對高韌超薄瀝青磨耗層瀝青混合料的路用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)采用四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)評(píng)價(jià)其疲勞壽命，結(jié)果見表7。

表7 路用性能與抗疲勞性能試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知：采用PG-100型高黏高彈聚合物改性瀝青，高韌超薄瀝青磨耗層混合料骨架嵌擠穩(wěn)定性增強(qiáng)，具有良好的抗車轍性能、水穩(wěn)定性能與抗滑性能，即使在高油石比下依具有很好的抗析漏性能，且抗疲勞開裂性能大幅提升，在大應(yīng)變測試水平下疲勞壽命達(dá)到百萬次的級(jí)別，遠(yuǎn)超技術(shù)要求。

4 工程應(yīng)用

4.1 橋面病害處理

為確保舊砼橋面改造效果，在加鋪改造前對橋面鋪裝砼表面裂縫、邊角剝落、破碎板、蜂窩及麻面等病害進(jìn)行處理。對于輕、中型裂縫，輕微破碎板及輕微邊角破損，采用環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行修補(bǔ)；對于嚴(yán)重、較深的裂縫，采用壁可法灌注修復(fù)；對于成片破損及密布、難以修復(fù)的裂縫，鑿除原有橋面鋪裝層，重做橋面鋼筋網(wǎng)后澆筑微膨脹鋼纖維砼。砼橋面病害處理完成后，對水泥鋪裝層表面進(jìn)行精銑刨拉毛處理(見圖1、圖2)，提高橋面平整度及瀝青磨耗層與水泥鋪裝層的黏結(jié)強(qiáng)度。

圖1 現(xiàn)場精銑刨

圖2 精銑刨效果

4.2 乳化瀝青黏層

GT-8高韌超薄瀝青磨耗層黏層采用偶聯(lián)型SBS聚合物改性高黏乳化瀝青，其技術(shù)指標(biāo)見表8。該高黏乳化瀝青粒度小，乳化效果好，且具有很強(qiáng)的層間黏結(jié)能力和高溫穩(wěn)定性。

表8 乳化瀝青的技術(shù)指標(biāo)

4.3 施工工藝

高韌超薄瀝青磨耗層采用PG-100型高黏高彈改性瀝青作為膠結(jié)材料，對拌合工藝提出了更高的要求。采用日工5000型進(jìn)口拌合設(shè)備，集料加熱溫度控制在210～220 ℃，瀝青加熱溫度控制在180～190 ℃，干拌時(shí)間調(diào)整為10 s，濕拌時(shí)間調(diào)整為40 s，出料溫度控制在200～210 ℃。

采用同步攤鋪機(jī)進(jìn)行乳化瀝青和混合料同步噴灑攤鋪、一次成型(見圖3)，灑布量按0.8 kg/m2控制，灑布溫度為70～80 ℃。同步攤鋪能最大程度防止黏層材料遭受污染或破壞，確保薄層材料與原橋面有效緊密黏結(jié)，并可減少施工工序，提高工作效率。碾壓依靠攤鋪機(jī)熨平板基本可達(dá)到初步密實(shí)效果，僅采用11～13 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍和收光整平，路面效果見圖4。

圖3 現(xiàn)場同步攤鋪

圖4 路面效果

4.4 效果評(píng)價(jià)

施工完成后，對高韌超薄瀝青磨耗層在砼橋面的應(yīng)用效果進(jìn)行檢測和評(píng)價(jià)，檢測結(jié)果見表9。該高韌超薄瀝青磨耗層平整、抗滑性能好、密實(shí)不滲水，與原砼橋面層間黏結(jié)強(qiáng)度高，整體質(zhì)量優(yōu)異，在砼橋面“白改黑”中可進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用。

表9 現(xiàn)場檢測結(jié)果

5 結(jié)語

針對佛山一環(huán)西拓舊路改造項(xiàng)目中砼橋面“白改黑”技術(shù)難題，采用高韌超薄瀝青磨耗層進(jìn)行處理。從現(xiàn)場實(shí)施效果來看，高韌超薄瀝青磨耗層整體質(zhì)量優(yōu)異，顯著提升了原橋面鋪裝的功能性能(平整、封水)、安全性能(抗滑)及整體性能(層間黏結(jié)強(qiáng)度高)等，并顯著降低了原砼橋面行車噪聲，實(shí)現(xiàn)了對原橋面的綜合品質(zhì)提升，優(yōu)化了行車環(huán)境。