高韌超薄瀝青磨耗層在舊砼橋面鋪裝中的應用

羅檢萍， 黃紅明

(1.中鐵十二局集團 第七工程有限公司， 湖南 長沙 410004；2.佛山市交通科技有限公司， 廣東 佛山 528041；3.佛山市公路橋梁工程監(jiān)測站有限公司， 廣東 佛山 528041)

在車輛荷載、時間、環(huán)境等因素的作用下，一些老舊水泥砼橋面逐漸出現(xiàn)裂縫、坑槽等病害，造成平整度不佳、行車舒適性差、抗滑性能衰減快及行車噪聲大等問題，采用瀝青混合料加鋪罩面開展水泥砼橋面預防性養(yǎng)護可有效解決這些問題。超薄磨耗層具有較高的整體性，能與下承層連接成為一個整體，屬于超長耐久的表面層，具有較好的抗車轍、抗滑、抗磨損的特點及優(yōu)勢，已在中國多座橋梁鋪裝中得到較好應用，養(yǎng)護效果顯著。該文依托佛山一環(huán)西拓舊路改造工程，研究高韌超薄瀝青磨耗層在舊砼橋面鋪裝中的應用。

1 橋面鋪裝層改造方案

佛山一環(huán)西拓舊路改造項目全長44.803 km，涉及特大橋及大橋8 988.42 m、中小橋510.09 m，其中高明大橋、樵高路立交橋、三茂鐵路跨線橋、三水二橋、楊西大道上的滄江四橋及步洲大橋均采用鋼筋砼橋面?，F(xiàn)有舊砼橋面的改造處理方案見表1。

表1 橋面鋪裝改造方案比選

為有效提升橋面平整度，降低行車噪聲，提高行車舒適度，同時避免橋梁增加過大恒載，經(jīng)橋梁結(jié)構(gòu)驗算和比選，選用較小路面結(jié)構(gòu)厚度的超薄磨耗層進行橋面鋪裝改造。在橋面病害處理完成后，噴灑0.8 kg/m2經(jīng)化學處治的高性能SBS改性乳化瀝青作為黏結(jié)層，以確保超薄磨耗層和原橋面的緊密黏結(jié)，然后加鋪平均厚度為2 cm的熱拌高韌超薄瀝青磨耗層。

2 原材料

2.1 瀝青

采用PG-100型高黏高彈聚合物改性瀝青作為高韌超薄瀝青磨耗層的瀝青膠結(jié)料，如表2所示，該改性瀝青的60 ℃動力黏度>580 000 Pa·s，60 ℃復合剪切模量為15.7 kPa，試驗溫度為100 ℃時G*/sinδ≥2.2 kPa，PG高溫性能分級達到PG-100的要求，具有很強的黏結(jié)性能、高溫抗變形能力與變形恢復能力。

表2 高黏高彈聚合物改性瀝青性能試驗結(jié)果

2.2 集料與填料

粗集料采用廣西貴港輝綠巖，規(guī)格為5～8、3～5 mm；細集料采用廣西貴港輝綠巖機制砂，規(guī)格為0～3 mm；填料采用石灰?guī)r礦粉。其技術(shù)指標與篩分結(jié)果見表3、表4。

表3 集料與填料的技術(shù)指標

表4 集料與填料的篩分結(jié)果

3 GT-8高韌超薄磨耗層配合比設(shè)計

3.1 礦料級配組成

GT-8高韌超薄瀝青磨耗層的礦料級配為特殊骨架密實型瀝青砼，實現(xiàn)混合料結(jié)構(gòu)性能與功能性能同步設(shè)計，其合成級配見表5，各材料比例為5～8 mm∶3～5 mm∶0～3 mm∶礦粉=43∶30∶24∶3。

表5 GT-8高韌超薄瀝青磨耗層的合成級配

3.2 油石比的確定

采用馬歇爾設(shè)計法進行GT-8高韌超薄瀝青磨耗層配合比設(shè)計，根據(jù)其應用經(jīng)驗，初定油石比為7.8%進行馬歇爾試驗，結(jié)果見表6。由表6可知：油石比為7.8%時，各項技術(shù)指標滿足規(guī)范要求，故確定油石比為7.8%。

表6 GT-8高韌超薄瀝青磨耗層的馬歇爾試驗結(jié)果

3.3 路用性能驗證

采用車轍試驗、凍融劈裂試驗、穩(wěn)定度試驗、抗滑試驗與飛散試驗等對高韌超薄瀝青磨耗層瀝青混合料的路用性能進行評價，同時采用四點彎曲疲勞試驗評價其疲勞壽命，結(jié)果見表7。

表7 路用性能與抗疲勞性能試驗結(jié)果

由表7可知：采用PG-100型高黏高彈聚合物改性瀝青，高韌超薄瀝青磨耗層混合料骨架嵌擠穩(wěn)定性增強，具有良好的抗車轍性能、水穩(wěn)定性能與抗滑性能，即使在高油石比下依具有很好的抗析漏性能，且抗疲勞開裂性能大幅提升，在大應變測試水平下疲勞壽命達到百萬次的級別，遠超技術(shù)要求。

4 工程應用

4.1 橋面病害處理

為確保舊砼橋面改造效果，在加鋪改造前對橋面鋪裝砼表面裂縫、邊角剝落、破碎板、蜂窩及麻面等病害進行處理。對于輕、中型裂縫，輕微破碎板及輕微邊角破損，采用環(huán)氧樹脂膠進行修補；對于嚴重、較深的裂縫，采用壁可法灌注修復；對于成片破損及密布、難以修復的裂縫，鑿除原有橋面鋪裝層，重做橋面鋼筋網(wǎng)后澆筑微膨脹鋼纖維砼。砼橋面病害處理完成后，對水泥鋪裝層表面進行精銑刨拉毛處理(見圖1、圖2)，提高橋面平整度及瀝青磨耗層與水泥鋪裝層的黏結(jié)強度。

圖1 現(xiàn)場精銑刨

圖2 精銑刨效果

4.2 乳化瀝青黏層

GT-8高韌超薄瀝青磨耗層黏層采用偶聯(lián)型SBS聚合物改性高黏乳化瀝青，其技術(shù)指標見表8。該高黏乳化瀝青粒度小，乳化效果好，且具有很強的層間黏結(jié)能力和高溫穩(wěn)定性。

表8 乳化瀝青的技術(shù)指標

4.3 施工工藝

高韌超薄瀝青磨耗層采用PG-100型高黏高彈改性瀝青作為膠結(jié)材料，對拌合工藝提出了更高的要求。采用日工5000型進口拌合設(shè)備，集料加熱溫度控制在210～220 ℃，瀝青加熱溫度控制在180～190 ℃，干拌時間調(diào)整為10 s，濕拌時間調(diào)整為40 s，出料溫度控制在200～210 ℃。

采用同步攤鋪機進行乳化瀝青和混合料同步噴灑攤鋪、一次成型(見圖3)，灑布量按0.8 kg/m2控制，灑布溫度為70～80 ℃。同步攤鋪能最大程度防止黏層材料遭受污染或破壞，確保薄層材料與原橋面有效緊密黏結(jié)，并可減少施工工序，提高工作效率。碾壓依靠攤鋪機熨平板基本可達到初步密實效果，僅采用11～13 t雙鋼輪壓路機靜壓1～2遍和收光整平，路面效果見圖4。

圖3 現(xiàn)場同步攤鋪

圖4 路面效果

4.4 效果評價

施工完成后，對高韌超薄瀝青磨耗層在砼橋面的應用效果進行檢測和評價，檢測結(jié)果見表9。該高韌超薄瀝青磨耗層平整、抗滑性能好、密實不滲水，與原砼橋面層間黏結(jié)強度高，整體質(zhì)量優(yōu)異，在砼橋面“白改黑”中可進行大規(guī)模推廣應用。

表9 現(xiàn)場檢測結(jié)果

5 結(jié)語

針對佛山一環(huán)西拓舊路改造項目中砼橋面“白改黑”技術(shù)難題，采用高韌超薄瀝青磨耗層進行處理。從現(xiàn)場實施效果來看，高韌超薄瀝青磨耗層整體質(zhì)量優(yōu)異，顯著提升了原橋面鋪裝的功能性能(平整、封水)、安全性能(抗滑)及整體性能(層間黏結(jié)強度高)等，并顯著降低了原砼橋面行車噪聲，實現(xiàn)了對原橋面的綜合品質(zhì)提升，優(yōu)化了行車環(huán)境。