任 園，張玉斌

(1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司 合肥市 230088；2.公路交通節(jié)能與環(huán)保技術(shù)及裝備交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心 合肥市 230088)

0 引言

國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)了《關(guān)于大力發(fā)展裝配化建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》，裝配式橋梁結(jié)構(gòu)是未來(lái)橋梁工程高效施工的重要保障，裝配式橋梁橋面板采用工廠預(yù)制[1]，到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝完成，因此，其橋面板的拼裝濕接縫密集，受施工精度影響，橋面板平整度一般較差，拼裝完橋面板后直接鋪筑橋面鋪裝層[2]，一般不設(shè)置防滲與調(diào)平混凝土。這就不可避免地造成鋪裝層粘結(jié)性差、濕接縫位置收縮變形易開(kāi)裂[3-4]、水易下滲到橋面板結(jié)構(gòu)等缺陷，其鋪裝結(jié)構(gòu)耐久性面臨著巨大挑戰(zhàn)。

排水路面是一種降噪抗滑型路面，材料的內(nèi)部空隙大，可以迅速排除裝配式橋梁鋪裝層內(nèi)部和路表積水[5]。高強(qiáng)度透水混凝土材料開(kāi)發(fā)，強(qiáng)度等級(jí)C40以上[6]，滿足鋪裝層對(duì)混凝土強(qiáng)度要求，采用純無(wú)機(jī)材料，抗老化、耐久性好，高強(qiáng)度確?；炷羶?nèi)部空隙在荷載作用下比較穩(wěn)定[7-8]，形成持久暢通的排水通道，自然降水的沖洗，就能實(shí)現(xiàn)日?？障娥B(yǎng)護(hù)，避免堵塞。裝配式橋梁鋪裝層采用高強(qiáng)透水混凝土路面，避免水的沖刷和積聚對(duì)鋪裝層和橋梁結(jié)構(gòu)損壞，承載能力較好，與橋面板共同受力，是一種高品質(zhì)的鋪裝結(jié)構(gòu)。

針對(duì)裝配式橋梁鋪裝層存在的固有缺陷，采用透水型混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)，突破透水混凝土強(qiáng)度低的瓶頸，進(jìn)行高強(qiáng)透水混凝土材料設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)鋪裝層與橋面板之間界面分析，進(jìn)行鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，防水粘結(jié)層采用橡膠態(tài)防水涂料，與混凝土基面牢固粘結(jié)，達(dá)到抗裂和密封防水效果。結(jié)合實(shí)體工程，從工序銜接、界面處理、材料自身控制等角度，提出裝配式橋梁橋面鋪裝層施工工藝與關(guān)鍵技術(shù)，形成裝配式橋梁橋面鋪裝耐久性提升技術(shù)。

1 高強(qiáng)透水混凝土材料性能研究

目前，國(guó)內(nèi)常用的透水混凝土強(qiáng)度在C30以下，主要用在輕載交通、等外公路、人行道等。本文采用無(wú)機(jī)增強(qiáng)劑增加透水混凝土強(qiáng)度，增強(qiáng)劑中減水劑、早強(qiáng)劑成分，能達(dá)到早強(qiáng)、增強(qiáng)效果，增強(qiáng)劑與水泥中鈣物質(zhì)反應(yīng)，生成不溶物，激發(fā)水泥形成大量的凝膠產(chǎn)物，增加骨料之間粘結(jié)性，增加混凝土強(qiáng)度，增強(qiáng)劑與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，形成絮狀網(wǎng)絡(luò)的凝膠物質(zhì)，填充集料表面毛細(xì)孔，改善膠體與骨料界面密實(shí)性，以此增加混凝土強(qiáng)度。

按照透水混凝土空隙要求，采用標(biāo)號(hào)為52.5水泥、粒徑為3～5mm的玄武巖、細(xì)度模數(shù)2.5的中砂進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，配合比設(shè)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 高強(qiáng)透水混凝土配合比

對(duì)不同增強(qiáng)劑用量對(duì)混凝土強(qiáng)度變化規(guī)律研究，結(jié)果如圖1所示，按照裝配式橋梁混凝土鋪裝層強(qiáng)度在C40以上要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性與強(qiáng)度要求，1m3混凝土增強(qiáng)劑最佳用量10.5kg。

圖1 高強(qiáng)透水混凝土強(qiáng)度變化規(guī)律

透水混凝土材料，采用單一粒徑的碎石骨料，多點(diǎn)支撐形成骨架結(jié)構(gòu)，具備較大空隙，骨料之間接觸面積小，在行車荷載的沖擊作用下，容易造成骨料分散，另一方面，混凝土材料不可避免地存在干縮、溫縮效應(yīng)，在冬季，透水混凝土中水沒(méi)有及時(shí)排出，水結(jié)冰對(duì)混凝土有一個(gè)撐開(kāi)作用，鋪裝層結(jié)構(gòu)內(nèi)存水結(jié)冰，荷載作用下，也會(huì)加快混凝土骨料剝離，因此高強(qiáng)透水混凝土在使用過(guò)程中，通過(guò)相關(guān)指標(biāo)研究與控制，從而具有較長(zhǎng)的使用壽命。

按照配合比設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)高強(qiáng)透水混凝土的抗折、抗凍性能及耐磨、干縮等相關(guān)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示：

表2 高強(qiáng)透水混凝土試驗(yàn)結(jié)果

本方法設(shè)計(jì)透水混凝土滿足在規(guī)范中極重、特重、重交通條件下水泥混凝土強(qiáng)度要求；透水混凝土抗彎拉彈性模量為9500MPa，正常情況下，普通水泥混凝土在20000～40000MPa，而瀝青混凝土一般在7000～9000MPa，彈性模量反應(yīng)材料在受到應(yīng)力作用下的變形能力，模量高，受力變形較小，受約束材料容易發(fā)生脆裂，而模量低，承載能力差，變形追溯性較好，不容易發(fā)生損傷，透水混凝土模量介于兩者之間，在承載能力與變形恢復(fù)之間達(dá)到一定耦合。

透水混凝土收縮率很低，在混凝土干縮、溫縮變形時(shí)，大空隙提供一定變形空間，對(duì)透水混凝土進(jìn)行凍融循環(huán)，其強(qiáng)度與質(zhì)量損失很低，能夠在凍融條件下，保持結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度穩(wěn)定。透水路面材料常見(jiàn)病害是石料脫落，對(duì)透水混凝土耐磨性分析，其質(zhì)量損失值很小，表明增加劑激發(fā)水泥生成絡(luò)合物，在骨料之間形成較強(qiáng)粘結(jié)，在輪胎揉搓碾壓、環(huán)境溫度、濕度作用下，保持石料之間緊密結(jié)合。因此，高強(qiáng)透水混凝土材料是一種高效耐久的橋面鋪裝材料。

2 裝配式橋梁鋪裝結(jié)構(gòu)研究

裝配式橋梁橋面板表面粗糙，濕接縫位置后澆注的混凝土，受到工藝、鋼筋、混凝收縮變形等方面的影響，表面平整度很差，進(jìn)行鋪裝層施工前，應(yīng)進(jìn)行表面0.5cm精銑刨，一方面清理表面，同時(shí)增加橋面板與鋪裝層直接整體性。

為了適應(yīng)橋面板不平整，防水粘結(jié)層選用涂裝類材料，裝配式橋梁橋面板鋪裝層中未設(shè)置混凝土防滲調(diào)平層，鋪裝層受到剪應(yīng)力較大，水易下滲到橋面板中，因此，防水粘結(jié)層應(yīng)具有粘結(jié)、受力變形恢復(fù)能力及密水的特性。橡膠態(tài)防水涂料干燥速度快，固化成膜率高，防水涂膜保持橡膠彈性和柔性，具有蠕變自愈功效，與混凝土基面牢固粘結(jié)，達(dá)到蠕變抗裂的密封防水效果。水基滲透型無(wú)機(jī)防水劑封堵混凝土表面空隙，防止水的下滲，屬純無(wú)機(jī)材料，耐久性以及滲透效果好。鋪裝結(jié)構(gòu)將兩者配合使用。

橡膠態(tài)防水涂料粘結(jié)性能強(qiáng)，直接在上面施工透水混凝土，會(huì)對(duì)防水層加以破壞，同時(shí)橡膠態(tài)防水涂料黏住施工人員、機(jī)械，對(duì)于下一道工序施工影響較大，在進(jìn)行鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用水泥凈漿保護(hù)層，水泥凈漿屬無(wú)機(jī)材料，能與透水混凝土粘結(jié)、相容，橡膠態(tài)防水涂料將橋面板與水泥漿粘結(jié)，形成一種復(fù)合式的牢固結(jié)構(gòu)。

因此，結(jié)合裝配式橋梁橋面板固有缺陷和鋪裝層功能需求，裝配式橋梁鋪裝采用水基滲透型無(wú)機(jī)防水劑防滲層，1.2～1.8mm橡膠態(tài)防水粘結(jié)層，1mm厚水泥凈漿保護(hù)層以及10cmC40透水混凝土功能層結(jié)構(gòu)。

3 裝配式橋梁鋪裝層施工工藝研究

依托合巢蕪高速公路改擴(kuò)建樁板式路基施工項(xiàng)目，研究橋面鋪裝層施工工藝，裝配式樁板無(wú)土路基是一種新型的樁板梁結(jié)構(gòu)，是由工廠化預(yù)制的板梁、管樁組成的框架結(jié)構(gòu)體系，采用縱向分塊預(yù)制，橋面板尺寸為寬3m、長(zhǎng)8.7m，相鄰預(yù)制板之間采用濕接縫進(jìn)行連接，濕接縫寬度0.3m，預(yù)制板拼裝完成后，有大量的縱橫向濕接縫。

裝配式橋梁預(yù)制橋面板拼裝完成后，對(duì)橋面板進(jìn)行精銑刨，銑刨深度為5mm，銑刨出的橋面紋理間隔在3～8mm之間，處理后的混凝土面板粗糙度為0.5～1.0mm。

經(jīng)過(guò)精銑刨處理后的水泥混凝土面板處于干爽狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行水基滲透型無(wú)機(jī)防水劑噴涂施工，噴涂完成后，確?；炷翗蛎姘灞砻婵障锻耆舛?，作為橋面板防滲保護(hù)的第一層，一般分兩遍進(jìn)行噴涂，每次用量為200～300g/m2。

水基滲透型無(wú)機(jī)防水劑施工完成后，進(jìn)行橡膠類防水層涂料底涂的施工，底涂材料采用水與防水涂料按照比例在1∶1～2∶1制備，采用滾筒滾涂施工，底涂施工表干之后，方可進(jìn)行面涂施工，底涂應(yīng)完全覆蓋基面。涂刷橡膠態(tài)防水涂料，采用滾筒滾涂，涂刷應(yīng)均勻，避免堆積，防水涂料干固前，禁止人員踩踏及泡水。對(duì)于濕接縫位置，橡膠態(tài)防水涂料進(jìn)行兩遍涂刷，第一遍涂刷完畢后，鋪設(shè)高分子增強(qiáng)抗裂胎基，高分子增強(qiáng)抗裂胎基張貼完畢后，涂刷第二層橡膠態(tài)涂料。橡膠態(tài)防水涂料施工完成后，噴撒水泥凈漿保護(hù)層，水泥凈漿采用水泥和水的比例為0.5∶1，水泥漿灑布量為1.5～2.0kg/m2。

在防水、防滲和保護(hù)層施工完成后，進(jìn)行高強(qiáng)透水混凝土施工，混凝土的拌和均勻性，對(duì)形成的強(qiáng)度起到?jīng)Q定性作用，增加劑加水勾兌，先與碎石拌和，碎石表面均勻裹附，再加入水泥拌和，增強(qiáng)劑與水泥在石料表面發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生高強(qiáng)度的粘結(jié)絡(luò)合物，分批加入水，混凝土保持最佳和易性和強(qiáng)度。透水混凝土采用水穩(wěn)攤鋪機(jī)進(jìn)行均勻攤鋪，松鋪系數(shù)控制在1.1～1.2，采用1～3t小型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓過(guò)程中無(wú)需開(kāi)震動(dòng)，施工完成后無(wú)需切縫處理，并立即覆蓋塑料膜以避開(kāi)陽(yáng)光直射和冬季保暖保濕，蒸養(yǎng)24h后拆模，期間可在塑料膜上灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，整個(gè)養(yǎng)護(hù)期為7～14d。

4 結(jié)論

(1)基于裝配式橋梁橋面板的特點(diǎn)，提出高強(qiáng)透水混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)，在鋪裝結(jié)構(gòu)中采用水基滲透型防滲層、橡膠態(tài)防水粘結(jié)層、水泥凈漿保護(hù)層、高強(qiáng)透水混凝土排水層，并對(duì)濕接縫位置抗裂加強(qiáng)處理。

(2)文章研究強(qiáng)度與增強(qiáng)劑變化規(guī)律，制備了高強(qiáng)透水混凝土材料，其強(qiáng)度C40以上，彈性模量介于剛性的水泥混凝土與柔性瀝青混凝土之間。通過(guò)凍融、沖擊、磨耗等試驗(yàn)，該材料收縮率低、石子粘結(jié)性強(qiáng)、內(nèi)部空隙穩(wěn)定，用作裝配式橋面鋪裝材料，能夠迅速排除鋪裝層間水，且材料性能穩(wěn)定，使用壽命更長(zhǎng)。

(3)結(jié)合實(shí)體工程，依據(jù)裝配式橋梁自下而上的鋪裝結(jié)構(gòu)，分別針對(duì)各結(jié)構(gòu)層鋪裝材料提出相應(yīng)的施工方法。