楊 樂，孟 鵬，呂新潮，程圓圓

(1.浙江科技學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310023；2.浙江省交通運輸科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023；3.廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

澆筑式瀝青混凝土是由粗、細集料和填料在較高的溫度下進行拌和形成具有一定的流動性、攤鋪時無須碾壓設(shè)備碾壓，依靠專用攤鋪機攤鋪后形成幾乎沒有空隙的一種瀝青混凝土[1]。澆筑式瀝青混凝土鋪裝層有著優(yōu)良的防水性能、抗老化性能、抗疲勞性能和優(yōu)良的變形適應(yīng)能力，被越來越多地應(yīng)用在鋼橋面鋪裝中[2]。澆筑式瀝青混凝土與普通熱拌的瀝青混凝土相比有以下特點：(1)混合料出料溫度高通常在220 ℃～250 ℃，混合料具有較高的流動性，攤鋪后無須進行碾壓，鋪筑后空隙率接近于零，有著優(yōu)良的抗水損壞能力；(2)澆筑式瀝青混凝土中填料與瀝青用量較高，形成一種特殊的懸浮密實結(jié)構(gòu)；(3)與鋼橋面板有著優(yōu)良的粘結(jié)性能及與變形協(xié)調(diào)能力及低溫抗開裂能力。國外對澆筑式瀝青混凝土從20世紀開始研究，在歐洲、美國和日本等國家和地區(qū)均有成熟的應(yīng)用。我國從20世紀末從國外引進澆筑式瀝青混凝土技術(shù)，并在香港青馬大橋首次應(yīng)用。隨著我國橋梁建設(shè)的發(fā)展、大跨徑橋梁鋼橋的增多，澆筑式瀝青混凝土鋪裝形式應(yīng)用越來越廣泛[3-6]。

1 原材料

1.1 粗集料

澆筑式瀝青混凝土區(qū)別于傳統(tǒng)熱拌瀝青混凝土的一個顯著特點是混合料出料溫度高，通常要求集料加熱到260 ℃以上。對集料加熱后的穩(wěn)定性、耐高溫提出了更高的要求。本次研究選擇質(zhì)地堅硬、顆粒形狀好、吸水率低、潔凈干燥的玄武巖集料作為粗集料，分別選擇S12和S14兩種規(guī)格。粗集料檢測結(jié)果見表1。

1.2 細集料

細集料同樣采用玄武巖軋制的細集料。細集料應(yīng)當潔凈干燥，且有適當?shù)睦饨切?。細集料檢測結(jié)果見表2。

表1 粗集料主要技術(shù)指標表

表2 細集料主要技術(shù)指標表

1.3 填料

選擇新鮮石灰?guī)r磨制而成的礦粉作為填料。澆筑式瀝青混凝土填料的用量通常占礦料質(zhì)量的25%左右，對填料的質(zhì)量提出了更高的要求。填料檢測結(jié)果見下頁表3。

1.4 瀝青

澆筑式瀝青混凝土的瀝青用量高，且混合料在運輸過程中需要持續(xù)攪拌加熱，對瀝青的耐高溫性能及抗老化性能均提出了較高的要求[7]，因此，普通SBS改性瀝青較難滿足要求。本項目采用添加5%SBS改性劑的改性瀝青和15%TLA天然湖瀝青共同配制成的復(fù)合改性瀝青作為膠結(jié)料。該瀝青的檢測結(jié)果見表4。

表3 填料主要技術(shù)指標表

表4 瀝青主要技術(shù)指標表

2 配合比設(shè)計流程

普通熱拌瀝青混凝土配比設(shè)計通常采用馬歇爾設(shè)計方法或者旋轉(zhuǎn)壓實方法進行配合比設(shè)計，而澆筑式瀝青混凝土配合比與普通熱拌瀝青混凝土區(qū)別較大。澆筑式瀝青混凝土采用劉埃爾流動性試驗、貫入度和貫入度增量試驗作為控制指標進行配合比設(shè)計，抗裂性能通過低溫彎曲試驗進行檢驗[8-10]。

2.1 目標配合比設(shè)計

根據(jù)集料的篩分結(jié)果，選出三組級配，根據(jù)經(jīng)驗預(yù)估瀝青用量進行劉埃爾流動性、貫入度和貫入度增量試驗作為初選目標級配的控制指標。根據(jù)試驗結(jié)果選擇劉埃爾流動性為3～20 s。瀝青用量是影響流動性的主要原因，瀝青用量較高使流動性較大會造成集料離析，也會造成高溫穩(wěn)定性差，同時控制較小貫入度和貫入度增量也可以提高抗車轍性能，因此選擇兩者均較小的級配作為初定級配。然后以預(yù)估瀝青油石比作為中值，按±0.2%間隔變化調(diào)整油石比進行試驗，確定最佳油石比和目標級配。

2.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計

在確定目標配合比的基礎(chǔ)上，將集料進入拌和機進行烘干和二次篩分，取二次篩分后的集料進行生產(chǎn)配合比設(shè)計。分別選取目標配合比確定的最佳瀝青用量和最佳瀝青用量±0.2%三種瀝青用量進行貫入度、貫入度增量及劉埃爾流動性試驗，確定最佳瀝青用量，并對低溫抗裂性和勁度模量進行檢驗。

3 澆筑式瀝青混凝土施工

鋼橋面澆筑式瀝青混凝土施工可按照如圖1所示的施工流程進行[11-13]。

圖1 澆筑式瀝青混合料施工流程圖

3.1 現(xiàn)場準備工作

3.1.1 鋼橋面噴砂除銹

鋼橋面板在加工和運輸過程中不可避免受到雨水、油污、塵垢等的污染，不及時處理會對鋼橋面板的耐久性產(chǎn)生影響，同時也會影響鋼橋面板與防水層的層間粘結(jié)，降低鋪裝層的使用壽命。進行澆筑式瀝青混凝土施工前應(yīng)先對鋼橋面進行噴砂除銹處理。

噴砂除銹前應(yīng)當對鋼橋面板的焊瘤、油污、鹽分、塵垢的缺陷進行處理，同時對棱角和邊角進行打磨。自動化機械設(shè)備無法施工的邊緣區(qū)域，采用人工進行作業(yè)。噴砂除銹后的鋼橋面板應(yīng)達到一定的清潔度和粗糙度，噴砂除銹后的鋼橋面板清潔度應(yīng)當達到Sa2.5級，粗糙度為50～100μm。

3.1.2 防腐層施工

噴砂除銹完成后應(yīng)當及時完成第一層防腐底層處理，防止已經(jīng)完成噴砂除銹的工作面再次污染。應(yīng)當在噴砂除銹6 h以內(nèi)完成防腐層的施工。防腐層采用人工滾涂方式進行施工，用量為0.15～0.2 kg/m2。防腐層的干燥固化時間參考產(chǎn)品的相關(guān)說明書，并根據(jù)施工現(xiàn)場的環(huán)境綜合確定。

3.1.3 防水層施工

防水層分為兩層，待防腐層固化后(通常1 h以上)，采用機械噴涂的方式進行甲基丙烯酸甲酯樹脂防水層材料的施工。防水層兩層噴涂總量控制在2.5～3.5 kg/m2。該防水材料主要由A、B兩組分樹脂及催化劑構(gòu)成。施工時首先將催化劑與B組分按照事先確定比例充分攪拌混合均勻后，再將其與A組分混合。A、B兩組分及催化劑的比例應(yīng)當先在試驗室進行試驗，然后根據(jù)現(xiàn)場溫度、環(huán)境綜合確定。兩層防水層施工間隔應(yīng)該在1～12 h。

3.1.4 粘結(jié)層施工

兩層防水層施工完成并完全固化后，應(yīng)當立即進行丙烯酸粘結(jié)層施工。粘結(jié)層主要在防水層與瀝青鋪裝層之間起到層間粘結(jié)作用。施工方式采用滾涂的方式進行，用量為0.1～0.2 kg/m2。待其充分固化，進行相關(guān)質(zhì)量檢查后，方可進入到澆筑式瀝青混合料鋪裝層的施工中。

鋼橋面涂層施工過程中工人應(yīng)當穿戴鞋套防止灰塵等對工作面的污染。施工前對環(huán)境溫度等氣象條件進行檢測，滿足相關(guān)條件后方可進行施工。一般要求露點在3 ℃以上，環(huán)境溫度為-10 ℃～50 ℃，相對濕度≤85%。對于下雨、結(jié)露天氣嚴禁進行施工作業(yè)。施工固化完成后應(yīng)當對粘結(jié)強度進行檢測，要求粘結(jié)強度≥5 MPa。施工完成的區(qū)域應(yīng)當加強成品保護。

3.2 澆筑式瀝青混凝土施工

3.2.1 施工前準備

(1)攤鋪前，應(yīng)當保持粘結(jié)層的清潔干燥，發(fā)現(xiàn)問題后及時進行清理。施工的前一天應(yīng)當對鋼橋面板防水體系進行檢查，發(fā)現(xiàn)防水體系破壞應(yīng)當及時進行修復(fù)。

(2)澆筑式瀝青混凝土的專用攤鋪機依靠導(dǎo)軌對攤鋪的厚度進行控制，應(yīng)當按照攤鋪厚度準備相應(yīng)的鋼板或者木板設(shè)置側(cè)向模板。

(3)澆筑式瀝青混凝土拌和溫度較高，拌和時間較長，對拌和樓的各系統(tǒng)提出了更高的要求。正式施工前應(yīng)當對拌和樓各系統(tǒng)進行全面檢查，確保施工時拌和樓各系統(tǒng)處于穩(wěn)定的狀態(tài)。由于瀝青黏度較高，同時瀝青含量也較高，會導(dǎo)致在拌和過程中混合料容易粘附在拌和設(shè)備上，每天生產(chǎn)結(jié)束后應(yīng)當對拌和設(shè)備進行清理，防止粘附于拌和設(shè)備上的混合料硬化。同時應(yīng)當加強施工技術(shù)交底，確保施工過程中相關(guān)生產(chǎn)部門緊密配合。

(4)澆筑式瀝青混凝土出料溫度高，同時在運輸過程中需要攪拌和持續(xù)加熱，傳統(tǒng)的瀝青混合料運輸車輛不能滿足澆筑式瀝青混合料運輸?shù)囊?，?yīng)當采用專用的Cooker運輸車輛。運輸車輛在到達施工區(qū)域前，應(yīng)當采用高壓水槍對運輸車輛的輪胎和底盤進行清洗，以保證鋼橋面上施工區(qū)域的清潔。施工人員應(yīng)當穿上鞋套，減少對粘結(jié)層的污染。

3.2.2 瀝青混凝土拌和

在澆筑式瀝青混凝土拌和過程中，瀝青的加熱溫度控制在175 ℃～185 ℃，防止加熱溫度過高造成瀝青老化，影響混凝土的性能。拌和過程中控制石料加熱溫度應(yīng)為260 ℃～280 ℃，填料加熱溫度控制在100 ℃。若填料不加熱，應(yīng)當適當提高集料的加熱溫度?；炷恋某隽蠝囟瓤刂圃?20 ℃～250 ℃。由于澆筑式瀝青混凝土中填料和膠結(jié)料的用量較高，拌和過程中應(yīng)當適當延長干拌和濕拌時間，保證混合料拌和均勻、無花白、結(jié)團。干拌時間≥15 s，濕拌時間≥90 s?？蛇m當加入溫拌劑來改善混合料的流動性，為提高高溫穩(wěn)定性和抗車轍能力可以摻入一定量的細纖維。拌和參數(shù)和添加劑用量均應(yīng)通過相關(guān)拌和試驗進行確定。

3.2.3 瀝青混凝土運輸

混合料裝料過程中建議分成兩次裝料。運輸車輛初次裝料前，應(yīng)先將車輛預(yù)熱到100 ℃左右，先裝入一半的混合料，裝入后混合料應(yīng)持續(xù)攪拌和加熱，使混合料保持一定的流動性后，再裝入剩下部分混合料?；炷吝\輸過程中應(yīng)當控制運輸時間，混凝土裝入運輸車的時間≥45 min，且≤4 h，若超過4 h應(yīng)適當降低混凝土的溫度，減少膠結(jié)料的老化；存儲時間不可超過6 h，超過應(yīng)當予以廢棄。出料時應(yīng)當控制攪拌的速率，防止空氣進入到混合料中，減少膠結(jié)料的氧化和老化。

3.2.4 瀝青混凝土攤鋪

3.2.4.1 邊側(cè)限制及厚度控制

澆筑式瀝青混凝土攤鋪溫度控制在220 ℃～250 ℃。由于混合料具有一定的流動性，應(yīng)當對邊側(cè)進行限制，防止混合料產(chǎn)生側(cè)向流動。通常在邊緣設(shè)置40 mm厚的鋼模板對混合料進行側(cè)向限制。根據(jù)鋼板表面平整度的情況，通過鐵片對鋪裝層的平整度進行控制，使得鋪裝層達到規(guī)定的平整度。

3.2.4.2 混合料攤鋪

先將Cooker運輸車輛行駛到攤鋪機的正前方，然后通過卸料槽將混合料卸到攤鋪位置?？刂茢備仚C的行駛速度為1～2 m/min，緩慢地把混合料攤鋪均勻。在攤鋪施工過程中，會產(chǎn)生部分氣泡，應(yīng)當安排工人用尖銳的工具刺破氣泡，排出空氣，保證鋪裝層密實不透水。

3.2.4.3 預(yù)拌碎石的撒布

為提高上下鋪裝層的粘結(jié)力和整體的抗剪強度，在完成混合料施工后，等鋪裝層降到合適的溫度，撒布4.75～9.5 mm預(yù)拌0.5%瀝青的碎石，并用滾筒將碎石嵌入到鋪裝層中，保證碎石與鋪裝層的粘結(jié)。碎石的撒布用量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗進行確定，要求碎石的覆蓋率在50%～90%。若發(fā)現(xiàn)碎石撒布量過多應(yīng)當進行清理，確保層間粘結(jié)效果。

3.2.5 接縫及邊部處理

3.2.5.1 接縫施工

施工過程中，每天完工的施工縫，應(yīng)設(shè)置在伸縮縫位置處。遇到突發(fā)情況需要設(shè)置施工縫時，可將鋼制或木制擋板切割成與鋪裝層相同的寬度，把擋板放置于施工縫位置處并固定，待鋪裝層冷卻后，拆除模板，并清除松散的混合料。繼續(xù)施工時應(yīng)當采用貼縫條，確保施工界面粘結(jié)緊密。

鋼橋面鋪裝攤鋪機有導(dǎo)軌故不能進行全斷面攤鋪，因此難免在施工過程中產(chǎn)生縱向接縫，縱向接縫的設(shè)置可參考橫向接縫。

3.2.5.2 邊部施工

針對邊部無法進行機械攤鋪，一般采用人工的方式進行攤鋪。進行邊部施工時，先對接縫的邊部進行檢查，及時去除松動、脫落的混合料；清理完成后，對邊部粘貼專用的貼縫條，并對邊部進行加熱；采用人工的方式對施工部位進行刮平和夯實處理，確保鋪裝層的整體性和密實性；安排專門人員對漏鋪的存在問題的部位進行處理。

3.2.6 磨耗層施工

鋼橋面澆筑式瀝青磨耗層一般選擇SMA-10型瀝青混凝土進行施工，其施工和傳統(tǒng)SMA瀝青混合料施工工藝相同。磨耗層施工過程中建議采用全斷面攤鋪，施工過程應(yīng)當嚴格按照相關(guān)規(guī)范和施工工藝進行，確保施工質(zhì)量。

4 施工質(zhì)量控制

澆筑式瀝青混合料與傳統(tǒng)瀝青混合料的區(qū)別較大，施工過程中檢測項目也有所不同。施工過程中應(yīng)當重點關(guān)注防腐層、防水層及粘結(jié)層的粘結(jié)強度及粘結(jié)劑的用量。鋪裝層施工過程中應(yīng)當重點關(guān)注混合料的出料溫度、流動度、貫入度及增量等，同時也應(yīng)當關(guān)注混合料的礦料級配及瀝青用量；各項指標應(yīng)當滿足現(xiàn)行《公路鋼橋面鋪裝設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 3346-02-2019)等相關(guān)規(guī)范要求。鋼橋面上鉆芯取樣進行壓實度檢測會破壞鋼橋面的整體性，可采用控制現(xiàn)場壓實遍數(shù)對磨耗層壓實度進行控制。

5 結(jié)語

澆筑式瀝青混凝土因其優(yōu)良的耐久性能、防水性能、抗老化性能及優(yōu)良的變形協(xié)調(diào)性能，成為鋼橋面鋪裝層的首選瀝青混凝土類型。澆筑式瀝青混凝土施工過程中應(yīng)當密切關(guān)注澆筑式瀝青混合料的配合比設(shè)計，在施工過程中應(yīng)當嚴格按照試驗段確定的施工工藝和施工流程進行，確保鋼橋面鋪裝層的施工質(zhì)量。