钢箱梁桥面铺装层中浇筑式沥青混凝土的应用

2022-07-14岳洪川

交通世界 2022年18期

岳洪川

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北石家庄 050000）

1 桥面铺装浇筑式沥青混凝土原材料与其技术要求

1.1 沥青

桥面铺装用浇筑式沥青混凝土沥青含量一般较高，通常为8%～10%，沥青混凝土强度主要来自沥青具有的黏聚力与沥青和集料接触后形成的黏附力，基于此，沥青对浇筑时沥青混凝土使用性能有重要影响。为使浇筑式沥青混凝土具有良好的耐久性与高温稳定性，所用沥青应具有较大的黏度，且黏结性应良好。我国对于浇筑式沥青混凝土的沥青主要使用60#～70#基质沥青，同时掺入适量岩沥青，也可掺入适量外加剂，用于提升沥青混凝土的耐久性与高温稳定性。浇筑式沥青混凝土所用沥青的针入度在10～40（0.1mm）范围内，软化点不低于72℃，溶解度不低于90%，15℃温度条件下的密度不低于1.00g/cm3[1]。

1.2 改性剂

在钢桥面铺装层施工中使用的浇筑式沥青混凝土，必须有较好抗疲劳性与高温稳定性，面对这种要求，普通沥青很难满足，需掺入改性剂，以提高沥青混凝土的使用性能，并对其施工和易性予以有效改善。除上文提到的岩沥青，也可使用SBS改性剂对普通沥青进行改性，使采用改性后沥青拌制得到的浇筑式沥青混凝土有符合要求的抗疲劳性及高温稳定性。当采用SBS 改性剂时，其掺量通常可按照沥青用量4%～6%控制。此外，将岩沥青与SBS改性剂结合使用，能起到提高浇筑式沥青混凝土抵抗变形发生的能力[2]。除岩沥青与SBS改性剂，在实际情况中还可使用橡胶粉进行改性，其掺量通常为沥青用量10%～20%。为改善浇筑式沥青混凝土在高温条件下的各项性能，还可在生产中采用干法添加适量的抗车辙剂，其掺量通常为沥青混凝土总量的0.2%～0.3%。在条件允许的情况下，还可使用化学合成纤维、木质素纤维及矿物纤维等进行性能改善。其中，化学合成纤维实际掺量需按沥青混凝土总量0.2%～0.3%控制，木质素纤维实际掺量需按沥青混凝土总量0.3%～0.5%控制，而矿物纤维实际掺量需按沥青混凝土总量0.4%～0.6%控制。虽然浇筑式沥青混凝土的施工温度很高，但由于其沥青与矿粉用量都相对较高，沥青混凝土依然比较黏稠，对此，可通过掺加温拌剂来改善沥青混凝土的工作与路用性能。根据相关研究成果，在浇筑式沥青混凝土中按照沥青用量2%掺加温拌剂除能有效改善沥青混凝土施工和易性，还能起到提高沥青混凝土在高温条件下的稳定性的作用。

1.3 粗集料

当在铺装上面层施工中使用浇筑式沥青混凝土时，所用粗集料应坚韧、粗糙，且有棱角，如玄武岩等；当在铺装下面层施工中使用浇筑式沥青混凝土时，可使用石灰石作为粗集料。此外，所选粗集料还应达到以下各项技术要求：集料压碎值小于16%，针片状颗粒含量小于25%，集料磨耗值小于11%，从14mm 筛网中通过百分率应大于70%[3]。浇筑式沥青混凝土钢桥面铺装结构如图1所示。

图1 浇筑式沥青混凝土钢桥面铺装结构

1.4 细集料

浇筑式沥青混凝土细集料含量很高，可以达到30%，基于此，需选择质地坚硬且与沥青之间有较好黏附性的类型。天然砂表面近似圆形，对提高沥青混凝土流动性有利，但可能对高温条件下的稳定性造成不利影响；机制砂表面有很多棱角，与沥青之间的黏附性良好，但可能使施工和易性无法达到要求。基于此，浇筑式沥青混凝土的细集料与天然砂为宜，但应在实际情况中对其用量加以严格控制。

1.5 填料

在桥面铺装施工中使用的浇筑式沥青混凝土中，填料以石灰岩通过磨细制得的矿粉为主，其质量在矿料总量中约占1/5。沥青与矿粉发生吸附后，会产生浓稠的沥青胶浆，为沥青混凝土强度形成创造良好条件。根据相关研究成果可知，尽管矿粉性能和沥青混凝土热稳定性之间无直接关系，但矿粉的密度和从0.018mm筛网中通过的百分率都会影响沥青混凝土在高温条件下的稳定性。对于在防渗芯墙施工中使用的浇筑式沥青混凝土，常使用水泥作为沥青混凝土的填料，其掺量通常按照矿料总量的15%控制。

2 桥面铺装浇筑式沥青混凝土级配

对于浇筑式沥青混凝土的级配，日本学者认为，如果浇筑式沥青混凝土的级配过细，将影响高温条件下的稳定性，因此建议适当提高粗集料含量，以提高抵抗高温条件下车辙产生的能力。我国浇筑式沥青混凝土的级配要求与日本标准差别不大，只是我国要求粗集料的粒径不能超过13.2mm，而日本要求不能超过16mm，另外，日本所用浇筑式沥青混凝土的级配，其粒径在2.36mm以上粗集料的含量比我国所用级配略高，具体为：从13.2mm 筛网中通过的百分率应达到100%，从9.5mm 筛网中通过的百分率应达到80%～100%，从4.75mm 筛网中通过的百分率应达到63%～80%，从2.36mm 筛网中通过的百分率应达到48%～63%，从1.18mm 筛网中通过的百分率应达到38%～52%，从0.6mm 筛网中通过的百分率应达到32%～46%，从0.3mm 筛网中通过的百分率应达到27%～40%，从0.15mm 筛网中通过的百分率应达到24%～26%，从0.075mm筛网中通过的百分率应达到20%～30%。

3 桥面铺装浇筑式沥青混凝土技术指标

3.1 贯入度

贯入度与其增量用于对浇筑式沥青混凝土力学性能及抵抗变形发生的能力进行评价，我国要求浇筑式沥青混凝土的贯入度保持在1～4mm 范围内，而贯入度增量应控制在0.4mm以内。

3.2 流动性

流动性直接影响浇筑式沥青混凝土的施工和易性，但若流动性过大，会使集料产生离析，影响高温条件下的稳定性。基于此，在设计工作中需通过专门的试验来确定流动性数值，一般为不超过3～20s（240℃）。

3.3 动稳定度

浇筑式沥青混凝土的结构与普通沥青混凝土不同，但通过车辙试验依然能对浇筑式沥青混凝土在高温条件下的稳定性进行评价。我国针对该沥青混凝土的动稳定度并没有给出具体要求，可参考日本的相关规定进行施工控制：60℃温度条件下的动稳定度应达到350 次/mm以上，这一要求显然比普通沥青混凝土的要求低很多。

3.4 低温弯曲破坏应变

浇筑式沥青混凝土低温条件下的性能也十分重要，我国要求浇筑式沥青混凝土在低温条件下的弯曲破坏应变达到7 000～9 000με（冬寒区需按高限控制，冬温区需按低限控制）。

4 桥面铺装浇筑式沥青混凝土施工工艺

4.1 沥青混凝土拌和

浇筑式沥青混凝土拌和步骤分为两步，即在搅拌机中进行预拌与在运输车中进行熬拌。首先将温度加热至280～320℃的集料连同矿粉添加到拌和机中，然后干拌10～20s 的时间，在矿粉达到干燥后，添加沥青湿拌80～90s；完成预拌后，分两次将沥青混凝土装入到运输车当中，先装一半进行一段时间的熬拌，在沥青混凝土的流动性明显增加后将剩下的一半装入运输车。沥青混凝土要在运输车中持续搅拌40min 以上的时间，确保拌和完成的沥青混凝土有符合要求的流动性。

4.2 混合料运输

（1）装车前先对运输车进行加热，使其温度不低于160℃，一般建议使用搅拌车对浇筑式混合料进行运输，以便在运输途中可以实现连续搅拌升温。另外，对运输车要进行温度限制，通常情况下温度应保持在220～240℃范围内，不可超出250℃，否则可能导致混合料硬结，无法在摊铺过程中使用，造成资源浪费，而且搅拌车的清理也十分困难，运输途中及现场必须做好温度的检测与控制。

（2）混合料运输时使用的搅拌车还应具备加热功能，完成装车后，需在运输前将搅拌车上盖关闭，以免混合料和空气直接接触造成降温或变质。

（3）搅拌车进场前需将其底部与轮胎上的污物清理干净，以免对场地造成污染。搅拌车的数量需要以混合料运输距离与生产能力为依据确定，确保前场和后仓之间有良好的联系，并保证施工连续性。

4.3 混合料摊铺

浇筑式沥青混凝土有较好流动性，因此仅需使用摊铺机即可完成摊铺，而且摊铺后无需碾压。但在摊铺过程中应通过立模对摊铺的高度与宽度进行控制。模板高度需充分考虑混合料自身具有的热胀冷缩特性，按照1～2mm 做好预留。模板一般使用表面光洁程度较高的钢板，并需要在使用前在其表面均匀涂抹一层防黏油。

对浇筑式沥青混凝土进行摊铺施工时，其温度不能低于220℃，同时在摊铺施工中应适当减小摊铺厚度，同时错开纵向行车轮迹带。为使接缝部位保持平整，并达到良好的整体性与密水性，应在预先摊铺完成的接缝部位粘贴一道接缝条。在粘贴接缝条的过程中，应略微向内侧倾斜，以使接缝的底部达到平整和密实，接缝条的各项技术指标与所用浇筑式沥青混凝土完全一致[4]。

除以上要求外，在摊铺施工中还应注意以下事项：

（1）对于桥面行车道的摊铺施工，需借助专门的摊铺机进行，而对于桥面上的边带与人行道，则可利用人工进行摊铺。

（2）在摊铺开始前需将桥面的下卧层完全清理干净，并使其达到干燥，若检查发现存在污染或残留有积水，应将其清理并擦干，以免对摊铺施工造成影响。

（3）对于浇筑式沥青混凝土，需在摊铺开始前以摊铺厚度为依据做好模板的支立，通常将钢板或坚固、平整的木板当作侧模，以充分利用模板的厚度，对摊铺过程中的厚度与平整度予以严格控制。

（4）利用运输车将浇筑式沥青混凝土提前卸料至待施工部位的桥面板。施工中使用的摊铺机，其布料器应能左右移动，确保熨平板之前被混合料完全充满，然后平稳前进，确保混合料的摊铺达到要求的厚度。

（5）在混合料摊铺过程中，需要对摊铺宽度予以合理的设定，尽量防止在行车轮迹带处留下纵向施工接缝。

（6）对于桥面浇筑式沥青混凝土接缝，应先对完成摊铺的接缝实施预热，也可粘贴预制贴缝条，使其与新摊铺的部分形成一个完整的整体。

（7）摊铺机实际走行速度要与拌和站实际生产能力达到良好匹配，以免停机待料，影响施工后的质量与效果。

（8）对摊铺过程中产生的任何缺陷，都应及时通过人工进行处理，若发现气泡与鼓包现象，应立即进行放气。

4.4 撒布碎石

为确保铺装层表面达到均匀并保持粗糙，以形成良好抗滑性，通常要在沥青混凝土的表面均匀撒布一层预拌碎石。在双层铺筑施工中，若上层采用的是热碾压沥青混凝土，则撒布按总量0.5%～1.0%添加沥青的粒径在4.75～9.5mm 范围内或粒径在9.5～16mm 范围内的碎石，确保覆盖面积达到总面积的50%～70%。若直接用在行车道上，则要紧跟前方摊铺机撒布粒径在2～7mm 范围内的碎石，其撒布量一般按8～10kg/m2的范围控制。