《寒区沥青混凝土桥面铺装技术》简述

佟永恒，薛宏全

(1.黑龙江省信诚工程招标有限公司;2.黑龙江省交通科学研究所)

1 引 言

课题开展的同时，正值我省公路“三年决战”时期，大规模的基础设施尤其是大跨径桥梁建设蓬勃发展，我们面临着时间紧、任务重、技术难度大、优质的筑路材料短缺等一系列问题，如何在我省现有的建设环境下，保证公路和桥梁结构的使用寿命和耐久性是最为重要和关键的问题，也是迫切需要解决的问题。由于时间紧迫，再开展大量的试验研究对现实工程指导意义不大。本项目宗旨在于充分利用好我省已取得的研究成果，将新成果和新技术应用到工程建设实际中去，结合工程现场的实际情况进行系统化的个性设计，使我省寒区沥青混凝土桥面铺装技术的实用性得到进一步完善和提高，为今后桥面铺装的建设与维修提供理论指导。同时，通过保证桥梁长期使用性能，还可以实现提高交通运输效益，创造巨大的经济与社会效益。

2 以往研究成果

我省地处寒冷地区，铺装层的早期损坏表现的尤为突出，因此我省围绕寒冷地区的气候特点，对桥面系的相关技术进行了较深入的专项研究并取得了一些突破性成果，主要明确了寒区桥面铺装应具有如下的技术性能：

(1)桥面铺装必须满足基本的抗车辙、抗裂、抗滑性能优良、平整等基本使用性能要求。

(2)桥面铺装必须具有良好的防水性，防止水渗入到桥面板，引起结合界面的破坏及对桥梁结构造成腐蚀。

(3)桥面粘结层具有良好的的层间粘结力、抗渗性能、高温稳定性，低温抗裂性和抗腐蚀的能力等。

(4)桥面铺装沥青混凝土本身必须具有良好的抗冻融水损害能力，以确保铺装具有良好耐久性。

3 项目推广的必要性和目的

以上的研究成果，在使用中取得了显著成效，铺装层的早期病害得到了有效控制，但由于桥梁结构本身存在着个性化和地域化的差异，因此在推广应用过程中应遵循具体问题具体分析的原则，根据工程的具体特点进行个性化设计。本课题推广应用的就是上述研究成果部分内容的细化，应用的依托工程是同江—集贤高速公路。

3.1 项目的主要研究内容

(1)沥青桥面铺装结构层设计，重点是桥面防水粘层的个性化设计;

(2)桥面铺装层施工配合比设计及使用性能检验，包括高温稳定性(车辙)、水损害稳定性(浸水马歇尔、冻融劈裂)、低温抗裂性(小梁弯曲试验)和沥青混合料渗水试验及构造深度验证;

(3)桥面铺装施工工艺及质量控制;

(4)应用效果观测、技术总结。

3.2 主要技术指标

(1)桥面铺装层渗水系数小于120 ml/min;

(2)铺装层改性沥青混凝土的动稳定度DS≥3 000次/mm;

(3)铺装层改性沥青混凝土的冻融劈裂强度≥80%;

(4)铺装层的马歇尔残留稳定度≥85%;

(5)铺装层沥青混合料低温弯曲试验破坏应变≥2 800。

3.3 依托工程概况

同集高速公路是黑龙江省公路“三年决战”的重点建设项目之一，根据当地气候条件其气候分区属夏热冬严寒湿润(2-1-2)，交通条件为重载，路线全长167.7 km，于2010年5月开工建设，投资规模40亿元。全线沥青混凝土面层361万m2，沿线有大桥210.52 m/2座，中桥422.48 m/5座，小桥537.38 m/8座。

在设计文件中桥面铺装结构层总设计厚度20 cm，即上层5 cmAC-16改性沥青聚酯纤维混凝土+下层5 cmAC-20改性沥青混凝土+防水层+10 cm抗渗抗冻混凝土。要求在铺筑沥青混凝土前对抗渗抗冻混凝土进行洗刨，厚度5 mm。沥青混凝土桥面铺装防水层采用路桥用水性沥青基防水涂料。

4 桥面铺装层结构设计

我国现行的《公路沥青路面设计规范》中规定：“当路面与桥面连续施工时，高速公路、一级公路的大、中、小桥的面层结构与厚度宜与两端路线的表面层、中面层相同。”依据这个原则，课题组将研究的重点放在桥面防水粘层材料的优选上，同时，在对铺装上下面层进行配合比设计和性能验证时，重点考察防水粘结层和下面层的密水性，这是保证铺装层耐久性的关键。

4.1 铺装层防水粘层的设计原则

就水泥混凝土桥面的沥青铺装层而言，铺装层与桥面板的粘结不牢往往是导致铺装层损坏的最根本的原因。桥面防水层的设置不仅仅是为了防水，更重要的是使沥青铺装层与水泥桥面板粘结成为一个整体，这是防水层设计的根本原则。防水粘结层若有破损、漏空或脱离，水就会渗入防水粘结层与水泥混凝土板的界面上，影响与桥面板的粘结强度，甚至成为滑动的界面状态，使桥面铺装成为一个单独受力的层次，就会出现很大的水平剪应力和底部的弯拉应力，桥面铺装就必然导致迅速破坏。从现在常见的破坏情况看，铺装层绝大部分的损坏都是由防水粘结层的过早损坏引起的，当然这里也不能排除施工质量方面的因素。因此，在重视铺装层设计的同时也要注重施工质量的管理，二者缺一不可。

4.2 铺装层防水粘层的个性化设计

为了使桥面防水体系达到最佳效果，课题组优选出A、C两种方案作为最终推广方案。

(1)方案A

桥面混凝土机械铣刨或人工凿毛，厚度为5 mm→吹净→洒布或涂刷改性乳化沥青或水性沥青基防水涂料，用量1.1～1.2 kg/m2→5 cm AC-20 SBS改性沥青聚酯纤维混凝土→ +5 cm AC-16改性沥青聚酯纤维混凝土。

(2)方案C

桥面混凝土机械铣刨或人工凿毛，厚度为5 mm→吹净→同步碎石摊铺机洒布5%SBS改性热沥青(用量1.2～1.4 kg/m2)+4.75 mm 的洁净碎石(覆盖率：60% ～70%)→5 cm AC-20 5%SBS改性沥青聚酯纤维混凝土→+5 cm AC-16改性沥青聚酯纤维混凝土。C方案适用于本路线的大桥或重要位置桥梁。

两种方案具备如下的几方面优势：

①都可实现机械喷洒，保证了防水层厚度的均匀性和可靠性，尤其是同步碎石封层车的运用，使桥面防水粘结层和石屑保护层一次成型，避免了分层撒布带来的交通流污染，防水层与桥面板粘结的更加紧密，可获得良好的层间粘结力和可靠的防水性;

②特别是4.75mm粒径石屑的撒布，增加了层间的摩阻力，使防水层有利于和下面层一起形成稳定的桥面防水体系。

③桥面系双层改性沥青聚酯纤维混凝土结构，有利于较大程度地增加桥面系的抗裂性，提高其耐候性，增强耐久性，延长铺装层的使用寿命。

5 结语

目前，课题组所优选出的桥面铺装的两种形式，都已经过了一个冻融循环的考验，依然在安全使用中，说明在我省采用这种铺装结构都是成功的。尤其是寒区桥面黏层采用同步碎石技术，材料的用量、温度等关键性指标多是由电脑控制一次完成施工，极大程度地提高了施工的准确性。这样减少了因人工涂刷热沥青和撒布碎石的误差，保证了施工质量。建议今后在我省其他公路上推广应用寒区沥青混凝土桥面铺装技术。

：

［1］杨朋.沥青混凝土桥面施工质量研究.长安大学学报，2007，(8).

［2］陶行远.沥青混凝土桥面设计对策［J］.城市建设，2007，(28).

［3］李红卫.浅谈水泥混凝土路面的预防性养护措施［J］.中国科技博览，2009，(24).