高韧超薄沥青磨耗层在旧砼桥面铺装中的应用

罗检萍， 黄红明

(1.中铁十二局集团 第七工程有限公司， 湖南 长沙 410004；2.佛山市交通科技有限公司， 广东 佛山 528041；3.佛山市公路桥梁工程监测站有限公司， 广东 佛山 528041)

在车辆荷载、时间、环境等因素的作用下，一些老旧水泥砼桥面逐渐出现裂缝、坑槽等病害，造成平整度不佳、行车舒适性差、抗滑性能衰减快及行车噪声大等问题，采用沥青混合料加铺罩面开展水泥砼桥面预防性养护可有效解决这些问题。超薄磨耗层具有较高的整体性，能与下承层连接成为一个整体，属于超长耐久的表面层，具有较好的抗车辙、抗滑、抗磨损的特点及优势，已在中国多座桥梁铺装中得到较好应用，养护效果显著。该文依托佛山一环西拓旧路改造工程，研究高韧超薄沥青磨耗层在旧砼桥面铺装中的应用。

1 桥面铺装层改造方案

佛山一环西拓旧路改造项目全长44.803 km，涉及特大桥及大桥8 988.42 m、中小桥510.09 m，其中高明大桥、樵高路立交桥、三茂铁路跨线桥、三水二桥、杨西大道上的沧江四桥及步洲大桥均采用钢筋砼桥面。现有旧砼桥面的改造处理方案见表1。

表1 桥面铺装改造方案比选

为有效提升桥面平整度，降低行车噪声，提高行车舒适度，同时避免桥梁增加过大恒载，经桥梁结构验算和比选，选用较小路面结构厚度的超薄磨耗层进行桥面铺装改造。在桥面病害处理完成后，喷洒0.8 kg/m2经化学处治的高性能SBS改性乳化沥青作为黏结层，以确保超薄磨耗层和原桥面的紧密黏结，然后加铺平均厚度为2 cm的热拌高韧超薄沥青磨耗层。

2 原材料

2.1 沥青

采用PG-100型高黏高弹聚合物改性沥青作为高韧超薄沥青磨耗层的沥青胶结料，如表2所示，该改性沥青的60 ℃动力黏度>580 000 Pa·s，60 ℃复合剪切模量为15.7 kPa，试验温度为100 ℃时G*/sinδ≥2.2 kPa，PG高温性能分级达到PG-100的要求，具有很强的黏结性能、高温抗变形能力与变形恢复能力。

表2 高黏高弹聚合物改性沥青性能试验结果

2.2 集料与填料

粗集料采用广西贵港辉绿岩，规格为5～8、3～5 mm；细集料采用广西贵港辉绿岩机制砂，规格为0～3 mm；填料采用石灰岩矿粉。其技术指标与筛分结果见表3、表4。

表3 集料与填料的技术指标

表4 集料与填料的筛分结果

3 GT-8高韧超薄磨耗层配合比设计

3.1 矿料级配组成

GT-8高韧超薄沥青磨耗层的矿料级配为特殊骨架密实型沥青砼，实现混合料结构性能与功能性能同步设计，其合成级配见表5，各材料比例为5～8 mm∶3～5 mm∶0～3 mm∶矿粉=43∶30∶24∶3。

表5 GT-8高韧超薄沥青磨耗层的合成级配

3.2 油石比的确定

采用马歇尔设计法进行GT-8高韧超薄沥青磨耗层配合比设计，根据其应用经验，初定油石比为7.8%进行马歇尔试验，结果见表6。由表6可知：油石比为7.8%时，各项技术指标满足规范要求，故确定油石比为7.8%。

表6 GT-8高韧超薄沥青磨耗层的马歇尔试验结果

3.3 路用性能验证

采用车辙试验、冻融劈裂试验、稳定度试验、抗滑试验与飞散试验等对高韧超薄沥青磨耗层沥青混合料的路用性能进行评价，同时采用四点弯曲疲劳试验评价其疲劳寿命，结果见表7。

表7 路用性能与抗疲劳性能试验结果

由表7可知：采用PG-100型高黏高弹聚合物改性沥青，高韧超薄沥青磨耗层混合料骨架嵌挤稳定性增强，具有良好的抗车辙性能、水稳定性能与抗滑性能，即使在高油石比下依具有很好的抗析漏性能，且抗疲劳开裂性能大幅提升，在大应变测试水平下疲劳寿命达到百万次的级别，远超技术要求。

4 工程应用

4.1 桥面病害处理

为确保旧砼桥面改造效果，在加铺改造前对桥面铺装砼表面裂缝、边角剥落、破碎板、蜂窝及麻面等病害进行处理。对于轻、中型裂缝，轻微破碎板及轻微边角破损，采用环氧树脂胶进行修补；对于严重、较深的裂缝，采用壁可法灌注修复；对于成片破损及密布、难以修复的裂缝，凿除原有桥面铺装层，重做桥面钢筋网后浇筑微膨胀钢纤维砼。砼桥面病害处理完成后，对水泥铺装层表面进行精铣刨拉毛处理(见图1、图2)，提高桥面平整度及沥青磨耗层与水泥铺装层的黏结强度。

图1 现场精铣刨

图2 精铣刨效果

4.2 乳化沥青黏层

GT-8高韧超薄沥青磨耗层黏层采用偶联型SBS聚合物改性高黏乳化沥青，其技术指标见表8。该高黏乳化沥青粒度小，乳化效果好，且具有很强的层间黏结能力和高温稳定性。

表8 乳化沥青的技术指标

4.3 施工工艺

高韧超薄沥青磨耗层采用PG-100型高黏高弹改性沥青作为胶结材料，对拌合工艺提出了更高的要求。采用日工5000型进口拌合设备，集料加热温度控制在210～220 ℃，沥青加热温度控制在180～190 ℃，干拌时间调整为10 s，湿拌时间调整为40 s，出料温度控制在200～210 ℃。

采用同步摊铺机进行乳化沥青和混合料同步喷洒摊铺、一次成型(见图3)，洒布量按0.8 kg/m2控制，洒布温度为70～80 ℃。同步摊铺能最大程度防止黏层材料遭受污染或破坏，确保薄层材料与原桥面有效紧密黏结，并可减少施工工序，提高工作效率。碾压依靠摊铺机熨平板基本可达到初步密实效果，仅采用11～13 t双钢轮压路机静压1～2遍和收光整平，路面效果见图4。

图3 现场同步摊铺

图4 路面效果

4.4 效果评价

施工完成后，对高韧超薄沥青磨耗层在砼桥面的应用效果进行检测和评价，检测结果见表9。该高韧超薄沥青磨耗层平整、抗滑性能好、密实不渗水，与原砼桥面层间黏结强度高，整体质量优异，在砼桥面“白改黑”中可进行大规模推广应用。

表9 现场检测结果

5 结语

针对佛山一环西拓旧路改造项目中砼桥面“白改黑”技术难题，采用高韧超薄沥青磨耗层进行处理。从现场实施效果来看，高韧超薄沥青磨耗层整体质量优异，显著提升了原桥面铺装的功能性能(平整、封水)、安全性能(抗滑)及整体性能(层间黏结强度高)等，并显著降低了原砼桥面行车噪声，实现了对原桥面的综合品质提升，优化了行车环境。