桥梁养护中超薄磨耗层技术应用探究

2020-09-22陈小腾饶美英

运输经理世界 2020年12期

文/陈小腾、饶美英

1 前言

桥面经过长时间的通车运营，难免产生一些病害；当通过简单的维修已经无法解决病害时，就需要引入预防性养护技术。在诸多预防性养护技术中，超薄磨耗层凭借施工方便、效果显著，尤其是能增加路面摩擦系数这一优势，使其得到了越来越广泛的应用。

2 工程概况

某桥梁总长约261m，起点桩号为K34+158.280，终点桩号为K34+668.286。近几年，由于交通量明显增加，尤其是重载交通所占据的比例增大，桥面接连产生病害，包括裂缝、车辙与沉降等；尽管养护都能定时进行，但现有的治理水平已经无法遏制病害进一步发展。因此，根据桥面实际检测结果，并结合历史养护资料，决定采用超薄磨耗层进行养护。以下就对该桥面的超薄磨耗层施工进行了深入分析。

3 配合比设计

3.1 原材料试验

粗集料以玄武岩碎石为主，细集料为石灰岩机制砂，胶结料为SBS 改性沥青，各类原材料的试验项目、结果为：

3.1.1 集料：共分为四种规格，分别为9.5～13.2mm、4.75～9.5mm、1.18～2.36mm 和1.18mm 以内，这四种规格集料的表观相对密度为2.957、2.959、2.741 和2.725，均满足规范提出的不小于2.6 的要求；毛体积相对密度为2.882、2.878、2.694 和2.695；吸水率为0.87%、0.96%、0.64%和0.55%，均满足规范提出的不超过2% 的要求；针片状颗粒含量为7.8% 和9.1%，满足规范提出的不超过10%的要求[1]。

3.1.2 矿粉：表观相对密度实测结果为2.88，满足规范提出的不小于2.5 的要求；含水量实测结果为0.02%，满足规范提出的不超过1%的要求；粒径小于0.6mm 的颗粒含量为100%，满足规范要求；粒径小于0.15mm 的颗粒含量为96.4%，满足规范提出的在90%～100% 范围内的要求；粒径小于0.075mm 的颗粒含量为87.8%，满足规范提出的在80%～100%范围内的要求；外观无团粒结块；亲水系数为0.2，满足规范提出的小于1 的要求[2]。

3.1.3 改性沥青：针入度（25℃，100g，5s）实测结果为70.4（0.1mm），满足规范提出的在60～80（0.1mm）范围内的要求；延度（5℃，5cm/min）实测结果为48.3cm，满足规范提出的不小于40cm 的要求；软化点（采用环球法检测）实测结果为71.5℃，满足规范提出的不小于60℃的要求；粘度（135℃）实测结果为2.3Pa·s，满足规范提出的不超过3Pa·s 的要求；密度（15℃）实测结果为1.014g/cm3；溶解度（采用三氯乙烯溶剂）实测结果为99.4%，满足规范提出的不低于99%的要求；存储稳定性，即48h 的软化点差实测结果为0.9，满足规范提出的不超过2 的要求[3]。

3.1.4 乳化沥青：恩格拉粘度（25℃）实测结果为5.7；贮存稳定性试验结果为0.4%；筛上残留物实测结果为0.01%；蒸发残留物的含量为65.9%，针入度（25℃）实测结果为84.7（0.1mm），软化点为58.5℃，延度（5℃）为52.1，溶解度为99.5%。

可见，以上各类原材料的各项试验结果都能满足规范要求。

3.2 配合比设计

配合比设计需严格按照下列步骤设计：第一步先选定材料；第二步确定矿料的级配；第三步对粗集料的VCADRC进行测定；第四步确定级配对应的VMA 和初始沥青用量；第五步对混合料空隙率进行分析，并确定最佳沥青用量；最后一步通过试验确定最终的配合比。

按照上述步骤，完成了目标与生产配合比的设计，具体结果如下：生产配合比如表1 所示，生产配合比对应的合成级配如表2 所示，最佳沥青用量对应的体积指标如表3 所示。

表1 生产配合比结果

表2 生产配合比对应的合成级配

表3 最佳沥青用量对应的体积指标

经试验，以上两种类型混合料的配合比设计都能满足设计和规范提出的要求。

4 超薄磨耗层施工

4.1 原路面处理

这是超薄磨耗层施工重要环节之一，必须引起施工人员的高度重视。为避免桥头跳车现象的产生，施工前需对桥头处的路面进行铣刨；另外，在开始喷洒粘层油以前，还需将桥面清理干净，将所有碎屑、浮尘和泥土等都清理干净。

4.2 洒布粘层油

混合料摊铺开始前12h 进行粘层油的洒布，使用专门的洒布机械进行。洒布时，粘层油的温度要保持在40℃～60℃，实际喷洒量按照0.3～0.5L/m2的范围控制；对于经过铣刨的桥面，要适当增加一些洒布量，使粘层油的洒布达到均匀；同时对喷洒量的计量务必达到精确，以路面实际情况为依据进行合理调整。将粘层油洒布好以后，应采取有效措施防止社会车辆进入，在洒布的乳化沥青完成破乳之后，即可开始混合料的摊铺施工。实际上，对于UTFC-10 混合料，不需要提前进行粘层油的洒布，和混合料的摊铺一同进行即可。

4.3 混合料拌和

因超薄磨耗层的厚度很薄，所以温度往往很快散失。因此，对拌和温度进行严格控制是施工的关键所在。如果温度偏低，将不容易碾压密实；而如果温度偏高，则将导致沥青提前老化。对于集料，其温度要保持在185℃～195℃范围内；对于改性沥青，其温度要保持在165℃～170℃范围内；对于沥青混合料，其温度要保持在170℃～180℃范围内。在混合料的拌和时间上，应先干拌5～10s 的时间，再湿拌40～50s；完成混合料拌和后，应保持均匀且颜色一致，没有结团与离析。

4.4 混合料运输

在混合料运输过程中，应将车厢彻底打扫干净，然后在车厢的侧面和底部都均匀涂抹一层油和水的混合液。另外，为避免运输时混合料的表面温度降低太多，还需在车厢的顶部覆盖一层苫布。

4.5 混合料摊铺

对于UTFC-10 混合料，需使用专门的摊铺设备进行摊铺。采用该设备可一次性完成整个摊铺过程，包括粘层油的喷洒、混合料摊铺与初步熨平。在完成对粘层油的喷洒后，要在5s 的时间内开始混合料摊铺。摊铺开始前，履带或其他部位都不能与路面上喷洒完成的乳化沥青相接触。粘层油喷洒时，其温度要保持在60℃～80℃范围内，实际的喷洒量通常为0.8～1L/m2。混合料摊铺前，先对其温度进行测定，如果温度未能保持在160℃～170℃，则不允许摊铺。在摊铺的同时，由振动熨平板将摊铺完成的混合料熨平，实际的摊铺速度应按照10～12m/min 控制，并使摊铺保持连续、均匀和缓慢。

4.6 混合料碾压

路面碾压需在混合料温度还高于120℃情况下采用双钢轮压路机进行，不同类型混合料的碾压参数有一定的不同。对于UTFC-10 混合料，静压2～3 遍即可，但横向接缝部位要进行振动碾压；而对于SMA-10混合料，应振捣2～3 遍。振压过程中，振动频率按照35～50Hz 控制，振动幅度按照0.3～0.5mm 控制。完成碾压，且混合料自然冷却到常温后，即可开放路段的交通。