樊振陽(yáng),陳楚鵬,許新權(quán)
(1.廣州市高速公路有限公司,廣州 510290;2.廣東華路交通科技有限公司,廣州 510420)
廣東是我國(guó)擁有公路橋梁里程比較長(zhǎng)的省份之一,此外,廣東是亞熱帶氣候區(qū),具有高溫多雨的氣候特點(diǎn),橋面鋪裝面臨著嚴(yán)峻的環(huán)境考驗(yàn),因此,部分橋面鋪裝在通車不久后即發(fā)生水泥板松散、瀝青層坑槽等現(xiàn)象,使得路面的舒適性、安全性和耐久性均受到影響?,F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn),由于防水粘結(jié)層抗剪切強(qiáng)度不足,在行車荷載作用下,橋面鋪裝層易出現(xiàn)車轍、推移等病害[1-5]。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)濕熱多雨地區(qū)橋面整體化層的研究和可借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少,尤其在橋面整體化層的拋丸處治工藝方面,尚未形成質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。
針對(duì)上述問(wèn)題,于明明[6]研究了混凝土層表面處治技術(shù)、防水粘結(jié)層施工工藝及施工檢測(cè)三個(gè)主要因素,提出了混凝土界面處治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),確定了質(zhì)量控制檢測(cè)指標(biāo)與評(píng)價(jià)方法。王安福[7]等選擇構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)和灰度值作為混凝土橋面板粗糙度的評(píng)價(jià)指標(biāo),研究了采用不同拋丸工藝時(shí)混凝土橋面板粗糙度的變化情況,分析并得出不同拋丸工藝對(duì)橋面粗糙度的影響規(guī)律。盧哲安[8]等研究了水泥混凝土橋面鋪裝層結(jié)合面粘結(jié)強(qiáng)度的影響狀況,結(jié)果表明:結(jié)合面的粘結(jié)強(qiáng)度不足時(shí),在荷載作用下,結(jié)合面會(huì)發(fā)生剝離,從而導(dǎo)致推擠而造成鋪裝層的開(kāi)裂,保證結(jié)合面具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)于保證鋪裝層的正常工作至關(guān)重要。方志禾[9]等研究認(rèn)為:避免橋面鋪裝層的局部脫空尤為重要,有必要加強(qiáng)橋面鋪裝和行車道板之間的粘結(jié)措施,以增強(qiáng)其粘結(jié)強(qiáng)度,盡可能使橋面鋪裝的局部脫空限制在1mm以下。
綜上所述,國(guó)內(nèi)外在橋面鋪裝防水粘結(jié)層材料方面的研究滯后于生產(chǎn)實(shí)際需要,現(xiàn)有研究主要是針對(duì)它們發(fā)生的病害來(lái)開(kāi)展的,主要集中在水泥混凝土的合理設(shè)計(jì)厚度/瀝青混凝土和橋面鋪裝的鋪裝厚度、橋面整體化層鋼筋配筋率和混凝土材料的性能要求等方面,但橋面整體化層拋丸處治工藝的具體控制參數(shù)未明確,亟需開(kāi)展相關(guān)研究。本文依托廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)第二高速公路建設(shè)項(xiàng)目開(kāi)展了相關(guān)研究,旨在通過(guò)試驗(yàn)研究及實(shí)體工程驗(yàn)證,提出切實(shí)可行的橋面整體化層拋丸工藝關(guān)鍵控制參數(shù)。
(1)采用室內(nèi)成型試件的尺寸為3m×3cm×5cm,水泥混凝土配合比見(jiàn)表1。
表1 水泥混凝土配合比
(2)按照不同的浮漿要求(表2),對(duì)區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步處理。在如圖1所示的試件區(qū)域6處采用編織袋等拉毛工具將表面浮漿進(jìn)行處理,使得骨料露出,表面基本沒(méi)有浮漿,形成浮漿Ⅰ型表面;區(qū)域8處則在表面灑一定量的水泥并采用抹光工具進(jìn)行抹光,使得表面浮漿較多,形成浮漿浮漿Ⅲ型表面;其余區(qū)域則抹光處理后進(jìn)行簡(jiǎn)單拉毛,表面浮漿一般,形成浮漿Ⅱ型。
表2 浮漿類型及表面狀況
圖1 成型完后試件表面區(qū)域劃分
(3)對(duì)試件進(jìn)行養(yǎng)生,養(yǎng)生7d后按照不同的拋丸工藝參數(shù)進(jìn)行拋丸,測(cè)試MPD和BPN值。
試驗(yàn)時(shí)采用拋丸機(jī),分別按照相應(yīng)的工藝參數(shù)在試件表面拋丸,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定拋丸工藝的控制參數(shù)。試驗(yàn)方案見(jiàn)表3。
表3 試驗(yàn)方案
根據(jù)上述試驗(yàn)方案,不同拋丸速度條件下對(duì)試件進(jìn)行拋丸,其結(jié)果如圖2和圖3所示。
圖2 不同拋丸速度條件下試件表面MPD均值
圖3 不同拋丸速度條件下試件表面BPN均值
根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果可知:隨著拋丸速度的變化,試件的MPD和BPN也發(fā)生變化。當(dāng)拋丸速度超過(guò)2檔(10~15m/min)時(shí),試件表面的MPD和BPN與未拋丸前沒(méi)有明顯變化,主要原因是由于拋丸速度過(guò)快時(shí),丸料和試件表面的接觸面積不足,造成了試件表面的粗糙度和摩擦系數(shù)未有明顯變化。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果可知,拋丸速度控制在2檔以下時(shí),粗糙度和摩擦系數(shù)有一定的改善,考慮到施工效率因素,施工時(shí)建議拋丸速度控制在2檔(10~15m/min)。
對(duì)區(qū)域5分別進(jìn)行4次2檔拋丸,每次拋丸后測(cè)試其MPD均值和BPN均值,測(cè)試結(jié)果如圖4和圖5所示。
圖4 不同拋丸次數(shù)下試件表面MPD均值
圖5 不同拋丸次數(shù)下試件表面BPN均值
根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果可知:拋丸1次后,試件表面的MPD值和BPN值增加,即拋丸后試件表面的粗糙度和摩擦系數(shù)均得到改善;但隨著拋丸次數(shù)≥2次后,拋丸對(duì)試件表面的MPD值和BPN改善效果則不再明顯,因此,為保證施工效率,實(shí)際施工時(shí)建議拋丸1次。
對(duì)區(qū)域6、區(qū)域7和區(qū)域8分別進(jìn)行1次2檔拋丸,拋丸前后測(cè)試其MPD均值和BPN均值,測(cè)試結(jié)果如圖6和圖7所示。
圖6 不同表面浮漿狀況條件下試件表面MPD均值
圖7 不同表面浮漿狀況條件下試件表面BPN均值
根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果可知:表面浮漿對(duì)于拋丸的效果有較大影響,拋丸后,提高了浮漿Ⅰ型和浮漿Ⅱ型試件表面的MPD均值和BPN均值,試件表面的粗糙度和摩擦系數(shù)得到改善,但對(duì)試件拋丸后,降低了浮漿Ⅲ型試件表面的MPD均值和BPN均值。實(shí)際工程中,需要控制試件表面的浮漿,即應(yīng)控制橋面整體化層表面浮漿狀況為浮漿Ⅰ型和浮漿Ⅱ型,嚴(yán)禁表面浮漿狀況為浮漿Ⅲ型。
廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)第二高速公路是空港經(jīng)濟(jì)區(qū)的主通道,連接中心城市核心城區(qū)和交通樞紐,預(yù)計(jì)短期以客車交通為主,未來(lái)可能接入重載貨流,設(shè)計(jì)交通等級(jí)為特重交通,車流量和國(guó)內(nèi)外客流量大,對(duì)行車舒適性、安全性、全天候通行能力、設(shè)施免(低)維護(hù)等方面有較高的要求。此外,項(xiàng)目南北段采用了橋隧比高達(dá)92.0%和68.3%的設(shè)計(jì)方案,且位于多雨地區(qū),雨季長(zhǎng)、雨量大,暴雨天氣頻發(fā),對(duì)橋面鋪裝層與下部結(jié)構(gòu)的層間粘結(jié)等均有較高的要求。
根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果,按照2檔拋丸1次的拋丸控制參數(shù)進(jìn)行拋丸,施工過(guò)程中嚴(yán)格控制表面浮漿,使得表面浮漿控制為浮漿Ⅰ型和浮漿Ⅱ型。利用激光紋理儀和擺式摩擦系數(shù)儀測(cè)試廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)第二高速公路大塘高架橋橋面整體化層的MPD和BPN值,測(cè)試結(jié)果如圖8和圖9所示。
圖9 大塘高架橋橋面整體化層摩擦系數(shù)
根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知,拋丸后大塘高架橋橋面整體化層具有較好的粗糙度和摩擦系數(shù),可更好地保證橋面鋪裝層和下部整體化層的粘結(jié)。截止2022年1月,廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)第二高速公路建設(shè)項(xiàng)目部分橋面段已開(kāi)放交通2年,橋面未見(jiàn)明顯的病害。
經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)和廣州機(jī)場(chǎng)新白云國(guó)際第二高速公路實(shí)體工程驗(yàn)證,得到以下結(jié)論:
(1)拋丸次數(shù)、拋丸速度和表面浮漿對(duì)拋丸工藝的效果均具有影響。
(2)拋丸速度>2檔(10~15m/min),拋丸后橋面整體化層表面粗糙度和摩擦系數(shù)未見(jiàn)明顯改善,現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)建議控制拋丸速度≤15m/min。
(3)拋丸次數(shù)>1次后,隨著拋丸次數(shù)的增加,橋面整體化層表面粗糙度和摩擦系數(shù)不再明顯變化,現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)建議拋丸1次。
(4)表面浮漿狀況對(duì)拋丸工藝具有較大的影響,應(yīng)嚴(yán)禁橋面整體化層表面浮漿為浮漿Ⅲ型。