樊振陽，陳楚鵬，許新權(quán)

(1.廣州市高速公路有限公司，廣州 510290；2.廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420)

0 引言

廣東是我國擁有公路橋梁里程比較長的省份之一，此外，廣東是亞熱帶氣候區(qū)，具有高溫多雨的氣候特點，橋面鋪裝面臨著嚴峻的環(huán)境考驗，因此，部分橋面鋪裝在通車不久后即發(fā)生水泥板松散、瀝青層坑槽等現(xiàn)象，使得路面的舒適性、安全性和耐久性均受到影響。現(xiàn)場調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，由于防水粘結(jié)層抗剪切強度不足，在行車荷載作用下，橋面鋪裝層易出現(xiàn)車轍、推移等病害[1-5]。目前國內(nèi)外對濕熱多雨地區(qū)橋面整體化層的研究和可借鑒的經(jīng)驗較少，尤其在橋面整體化層的拋丸處治工藝方面，尚未形成質(zhì)量控制標準。

針對上述問題，于明明[6]研究了混凝土層表面處治技術(shù)、防水粘結(jié)層施工工藝及施工檢測三個主要因素，提出了混凝土界面處治技術(shù)標準，確定了質(zhì)量控制檢測指標與評價方法。王安福[7]等選擇構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)和灰度值作為混凝土橋面板粗糙度的評價指標，研究了采用不同拋丸工藝時混凝土橋面板粗糙度的變化情況，分析并得出不同拋丸工藝對橋面粗糙度的影響規(guī)律。盧哲安[8]等研究了水泥混凝土橋面鋪裝層結(jié)合面粘結(jié)強度的影響狀況，結(jié)果表明：結(jié)合面的粘結(jié)強度不足時，在荷載作用下，結(jié)合面會發(fā)生剝離，從而導致推擠而造成鋪裝層的開裂，保證結(jié)合面具有足夠的粘結(jié)強度對于保證鋪裝層的正常工作至關(guān)重要。方志禾[9]等研究認為：避免橋面鋪裝層的局部脫空尤為重要，有必要加強橋面鋪裝和行車道板之間的粘結(jié)措施，以增強其粘結(jié)強度，盡可能使橋面鋪裝的局部脫空限制在1mm以下。

綜上所述，國內(nèi)外在橋面鋪裝防水粘結(jié)層材料方面的研究滯后于生產(chǎn)實際需要，現(xiàn)有研究主要是針對它們發(fā)生的病害來開展的，主要集中在水泥混凝土的合理設計厚度/瀝青混凝土和橋面鋪裝的鋪裝厚度、橋面整體化層鋼筋配筋率和混凝土材料的性能要求等方面，但橋面整體化層拋丸處治工藝的具體控制參數(shù)未明確，亟需開展相關(guān)研究。本文依托廣州新白云國際機場第二高速公路建設項目開展了相關(guān)研究，旨在通過試驗研究及實體工程驗證，提出切實可行的橋面整體化層拋丸工藝關(guān)鍵控制參數(shù)。

1 試驗方案設計

1.1 試件成型

(1)采用室內(nèi)成型試件的尺寸為3m×3cm×5cm，水泥混凝土配合比見表1。

表1 水泥混凝土配合比

(2)按照不同的浮漿要求(表2)，對區(qū)域進行進一步處理。在如圖1所示的試件區(qū)域6處采用編織袋等拉毛工具將表面浮漿進行處理，使得骨料露出，表面基本沒有浮漿，形成浮漿Ⅰ型表面；區(qū)域8處則在表面灑一定量的水泥并采用抹光工具進行抹光，使得表面浮漿較多，形成浮漿浮漿Ⅲ型表面；其余區(qū)域則抹光處理后進行簡單拉毛，表面浮漿一般，形成浮漿Ⅱ型。

表2 浮漿類型及表面狀況

圖1 成型完后試件表面區(qū)域劃分

(3)對試件進行養(yǎng)生，養(yǎng)生7d后按照不同的拋丸工藝參數(shù)進行拋丸，測試MPD和BPN值。

1.2 試驗方案

試驗時采用拋丸機，分別按照相應的工藝參數(shù)在試件表面拋丸，根據(jù)試驗結(jié)果確定拋丸工藝的控制參數(shù)。試驗方案見表3。

表3 試驗方案

2 試驗結(jié)果分析

2.1 拋丸速度

根據(jù)上述試驗方案，不同拋丸速度條件下對試件進行拋丸，其結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2 不同拋丸速度條件下試件表面MPD均值

圖3 不同拋丸速度條件下試件表面BPN均值

根據(jù)上述測試結(jié)果可知：隨著拋丸速度的變化，試件的MPD和BPN也發(fā)生變化。當拋丸速度超過2檔(10～15m/min)時，試件表面的MPD和BPN與未拋丸前沒有明顯變化，主要原因是由于拋丸速度過快時，丸料和試件表面的接觸面積不足，造成了試件表面的粗糙度和摩擦系數(shù)未有明顯變化。根據(jù)上述試驗結(jié)果可知，拋丸速度控制在2檔以下時，粗糙度和摩擦系數(shù)有一定的改善，考慮到施工效率因素，施工時建議拋丸速度控制在2檔(10～15m/min)。

2.2 拋丸次數(shù)

對區(qū)域5分別進行4次2檔拋丸，每次拋丸后測試其MPD均值和BPN均值，測試結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖4 不同拋丸次數(shù)下試件表面MPD均值

圖5 不同拋丸次數(shù)下試件表面BPN均值

根據(jù)上述測試結(jié)果可知：拋丸1次后，試件表面的MPD值和BPN值增加，即拋丸后試件表面的粗糙度和摩擦系數(shù)均得到改善；但隨著拋丸次數(shù)≥2次后，拋丸對試件表面的MPD值和BPN改善效果則不再明顯，因此，為保證施工效率，實際施工時建議拋丸1次。

2.3 表面浮漿

對區(qū)域6、區(qū)域7和區(qū)域8分別進行1次2檔拋丸，拋丸前后測試其MPD均值和BPN均值，測試結(jié)果如圖6和圖7所示。

圖6 不同表面浮漿狀況條件下試件表面MPD均值

圖7 不同表面浮漿狀況條件下試件表面BPN均值

根據(jù)上述測試結(jié)果可知：表面浮漿對于拋丸的效果有較大影響，拋丸后，提高了浮漿Ⅰ型和浮漿Ⅱ型試件表面的MPD均值和BPN均值，試件表面的粗糙度和摩擦系數(shù)得到改善，但對試件拋丸后，降低了浮漿Ⅲ型試件表面的MPD均值和BPN均值。實際工程中，需要控制試件表面的浮漿，即應控制橋面整體化層表面浮漿狀況為浮漿Ⅰ型和浮漿Ⅱ型，嚴禁表面浮漿狀況為浮漿Ⅲ型。

3 工程應用

3.1 工程概況

廣州新白云國際機場第二高速公路是空港經(jīng)濟區(qū)的主通道，連接中心城市核心城區(qū)和交通樞紐，預計短期以客車交通為主，未來可能接入重載貨流，設計交通等級為特重交通，車流量和國內(nèi)外客流量大，對行車舒適性、安全性、全天候通行能力、設施免(低)維護等方面有較高的要求。此外，項目南北段采用了橋隧比高達92.0%和68.3%的設計方案，且位于多雨地區(qū)，雨季長、雨量大，暴雨天氣頻發(fā)，對橋面鋪裝層與下部結(jié)構(gòu)的層間粘結(jié)等均有較高的要求。

3.2 工程應用效果

根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果，按照2檔拋丸1次的拋丸控制參數(shù)進行拋丸，施工過程中嚴格控制表面浮漿，使得表面浮漿控制為浮漿Ⅰ型和浮漿Ⅱ型。利用激光紋理儀和擺式摩擦系數(shù)儀測試廣州新白云國際機場第二高速公路大塘高架橋橋面整體化層的MPD和BPN值，測試結(jié)果如圖8和圖9所示。

圖9 大塘高架橋橋面整體化層摩擦系數(shù)

根據(jù)檢測結(jié)果可知，拋丸后大塘高架橋橋面整體化層具有較好的粗糙度和摩擦系數(shù)，可更好地保證橋面鋪裝層和下部整體化層的粘結(jié)。截止2022年1月，廣州新白云國際機場第二高速公路建設項目部分橋面段已開放交通2年，橋面未見明顯的病害。

4 結(jié)論

經(jīng)室內(nèi)試驗和廣州機場新白云國際第二高速公路實體工程驗證，得到以下結(jié)論：

(1)拋丸次數(shù)、拋丸速度和表面浮漿對拋丸工藝的效果均具有影響。

(2)拋丸速度>2檔(10～15m/min)，拋丸后橋面整體化層表面粗糙度和摩擦系數(shù)未見明顯改善，現(xiàn)場施工時建議控制拋丸速度≤15m/min。

(3)拋丸次數(shù)>1次后，隨著拋丸次數(shù)的增加，橋面整體化層表面粗糙度和摩擦系數(shù)不再明顯變化，現(xiàn)場施工時建議拋丸1次。

(4)表面浮漿狀況對拋丸工藝具有較大的影響，應嚴禁橋面整體化層表面浮漿為浮漿Ⅲ型。