TST彈塑體材料在瀝青路面裂縫修補中的應用

宋振輝，洪德紅，萬 里

(湖北楚天聯(lián)發(fā)路橋養(yǎng)護有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引言

TST彈塑體(TST為彈塑體首拼音字母)材料是一種常溫下呈彈塑狀態(tài)，高溫熱熔后顯液態(tài)的復合材料，具有較強的黏附性和較高的阻尼性，可注入路面裂縫內(nèi)部起黏結(jié)作用確保接口界面的強度。TST彈塑體材料施工簡單、舒適性好、使用壽命長，常與碎石拌合后用作橋梁無縫伸縮縫的施工材料，在路面裂縫修補施工中應用相對較少，本文結(jié)合宜昌市三江橋中修工程項目，對TST彈塑體材料在路面裂縫修補中的施工進行了分析，對類似工程具有一定的指導意義[1-3]。

1 工程概況

宜昌市三江橋建造于1981年，是三三〇工程的附屬工程，原是葛洲壩水利樞紐建設的工程專用橋，主要承擔重載交通及建筑材料轉(zhuǎn)運。工程結(jié)束后，該橋轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘袠蛄?，承擔市區(qū)與西壩的日常交通。該橋連接了宜昌市和長江中心的西壩島，成為城區(qū)和西壩島之間的關(guān)鍵通道。宜昌市三江橋橋梁全長762.61 m，由葛洲壩側(cè)引橋(170 m)、主橋(346 m)和西壩側(cè)引橋(226.34 m)等三部分組成。橋梁全長762.61 m，橋梁總寬 15 m=11 m(行車道)+2×2 m(人行道)。

三江橋自建成至今已歷時30余載，在長期運營的重負之下，橋梁日益出現(xiàn)多處病害。根據(jù)2020年6月的檢測報告，結(jié)合歷次檢測與調(diào)查情況，總結(jié)橋梁出現(xiàn)主要病害有：蜂窩、麻面、泛堿、裂縫，橋墩混凝土磨損，人行道、欄桿混凝土少量剝落、破損、露筋，防排水系統(tǒng)缺陷，混凝土保護層厚度不足、剝落露筋，支座破損偏移，伸縮縫破損堵塞等。

三江橋上下游路基段均存在路面裂縫，分布較為規(guī)則，間距4 m左右1道橫向貫穿性裂縫，縫寬約5 mm～10 mm。

2 病害形成的原因及危害

根據(jù)以往對瀝青路面破損情況的統(tǒng)計及分類，裂縫主要分為路面橫向裂縫、路面縱向裂縫、路面網(wǎng)狀裂縫及路面反射裂縫[4]。

1)路面橫向裂縫形成原因及危害。主要形成原因為瀝青混凝土路面的縱向應力超出瀝青路面材料的極限抗拉強度所產(chǎn)生，縱向應力因路面材料隨溫度變化伸縮產(chǎn)生，當收縮拉應力超出材料極限抗拉強度后將路面材料拉裂產(chǎn)生裂縫。路面材料在長時間投入使用的過程中，隨著溫度反復變化，瀝青混凝土路面也會產(chǎn)生疲勞裂縫。

2)路面縱向裂縫形成原因及危害。縱向路面裂縫產(chǎn)生的主要原因為作用于路面的荷載超過了路面的最大承載力，其次為路基發(fā)生沉降，均會導致路面產(chǎn)生縱向裂縫。

3)路面網(wǎng)狀裂縫形成原因及危害。網(wǎng)狀裂縫形成的主要原因為公路路面老化及長時間經(jīng)過車輛荷載的反復作用所產(chǎn)生，每條公路都有設計使用年限及最大承受荷載，當路面結(jié)構(gòu)強度下降后所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應力小于作用荷載時，使路面產(chǎn)生裂紋，發(fā)生疲勞斷裂破壞。

4)路面反射裂縫形成原因及危害。反射裂縫為裂縫中最為嚴重的一種，當瀝青混凝土下承層因溫度、環(huán)境、施工質(zhì)量等原因產(chǎn)生裂縫后，向公路路面擴展，從而形成反射裂縫，需對公路下承層及路面同時進行維修。

宜昌市三江中修工程修復路面裂縫主要為路基段橫向裂縫(垂直于路面中心線的裂縫)，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，并將路面橫向裂縫鑿除鋪裝層瀝青混凝土后，查探得知裂縫形成的主要原因為溫度變化導致的收縮裂縫。

3 TST彈塑體材料的特性

在各類公路裂縫修補所采取的施工措施中，應用最為廣泛的方法有熱熔型灌縫膠修補、貼縫帶修補及熱再生修補三種，根據(jù)宜昌市三江橋中修工程特點，為保證裂縫修補質(zhì)量，達到按期恢復交通的目的，修補方法為使用TST彈塑體材料對裂縫進行熱熔灌縫修補處理。在工程實踐中熱熔型灌縫膠修補是使用最為廣泛、效果最優(yōu)的路面裂縫處理方式，且具有施工便利、經(jīng)濟效益好、工期短等特點[5]。

根據(jù)使用熱熔型灌縫措施對裂縫進行修補的工藝特點，為達到修補要求，所使用的填充材料需具備以下要求：

1)流動性：熱熔后填充材料能夠在裂縫內(nèi)部阻力自由流動。

2)填充性：填充材料能夠通過自身重力在裂縫的每個角落達到填充效果。

3)穿透性：隨著裂縫深入，寬度會逐漸減小，填充材料能夠在狹小的裂縫中流動。

4)穩(wěn)定性：填充材料能夠在雨水、空氣、碾壓等外部環(huán)境的作用下，具備抵抗老化的特性[6]。

宜昌市三江橋中修工程路面裂縫修補材料選用TST彈塑體材料施工，TST彈塑體材料是一種由橡膠、熱縮性彈性體、石油瀝青及其他配合劑均化而成的復合材料，其能夠加熱后融化、冷卻后塑形既有彈性又具有塑性。能夠徹底裹覆于石料外表，具有較強的黏結(jié)力，塑形后能夠通過依靠路面碎石間的空隙嵌擠鎖結(jié)及自身的黏結(jié)力效果構(gòu)成修補強度[7-10]。TST彈塑體材料除具備上述4點要求外還具備以下優(yōu)點：

1)彈性恢復力高：在經(jīng)過不斷重復的溫度變化導致的變形和車輛行駛過程中作用的縱向荷載位移后仍能夠恢復原狀。

2)低溫柔性和高溫穩(wěn)定性好：TST彈塑體材料能夠在零下40 ℃時仍能保證柔性，在80 ℃的高溫下不會活動失效。因此，能適用于我國所有氣候區(qū)。

3)高溫黏附性好：經(jīng)過高溫熔融后的TST彈塑體材料，在涂刷到路面表層后能夠與清理后的路面結(jié)實黏結(jié)，材料常溫冷卻后不帶黏性，且不被表面的粘黏物黏結(jié)帶走。

4)施工方便、靈敏：熟練的施工隊伍(3人～4人)每天可使TST彈塑體材料對裂縫修補60 m，而且為保證不阻斷交通，可在交通疏導維護后的情況下進行半幅施工。

5)恢復交通迅速：TST彈塑體材料對裂縫修補完成后，在常溫下冷卻2 h即可恢復交通，若為提前恢復，可采用噴水的方式加速冷卻，1 h后即可恢復交通。

6)使用年限長：嚴格依照施工工藝要求熱熔施工，TST彈塑體材料使用年限是一般改性瀝青路面的兩倍左右。

7)舒適性好：TST彈塑體材料在常溫下具備柔性，車輛行駛過程中能夠充分吸收振動沖擊，使車輛行駛過程舒適平穩(wěn)。

8)經(jīng)濟效益好：TST彈塑體材料價格較低，施工中材料投入費用少。

4 施工工藝

根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，TST彈塑體材料裂縫修補主要步驟為：施工準備→清理→灌縫→養(yǎng)護。

4.1 施工準備

1)檢查施工中需使用的材料及工機具情況，進行資源配資，有效合理地安排作業(yè)。

2)提前做好施工工序的交底，向工人做好技術(shù)培訓，以便施工時工人做到心中有數(shù)，保證施工質(zhì)量。

3)在施工前，根據(jù)裂縫線形對修補范圍進行定位，定位界線要橫平豎直，垂直或平行于線路中線，確保修補的外觀質(zhì)量。界線為病害表觀范圍面積外擴10 cm～15 cm，并在界線處使用砂輪切出2 mm～3 mm深縫隙，防止TST彈塑體材料溢出界定范圍外，且使TST彈塑體材料能夠與原路面更好的黏結(jié)。

4.2 清理

先使用小型工具對縫內(nèi)雜物、碎石進行清理，后使用鋼刷對裂縫界定范圍內(nèi)的原路面進行清理，除去松動碎石及頑固雜物，最后使用高壓水槍將裂縫內(nèi)部及表面附著的砂石及泥土清理干凈，人工將破碎的原瀝青碎塊清除，使TST彈塑體材料與路面有效黏結(jié)。

4.3 灌縫

裂縫修補時間的選擇很大程度上關(guān)系到修補質(zhì)量，TST彈塑體材料修補施工盡量選擇路面濕度較小的環(huán)境下進行，盡量在夏季、秋季施工。

1)裂縫沖洗完成后對裂縫進行第一次加熱烘干，需將裂縫內(nèi)部及界定范圍內(nèi)的原路面加熱至120 ℃，蒸發(fā)內(nèi)部水分。

2)第一次裂縫加熱冷卻后會出現(xiàn)返潮現(xiàn)象，需待第一次裂縫加熱冷卻5 h后，對裂縫進行第二次烘干，蒸發(fā)其內(nèi)部潮氣，防止灌注過程中潮氣蒸發(fā)形成氣泡，影響TST彈塑體材料與原路面的黏結(jié)，每道裂縫烘干時間不少于1 h。第二次烘干完成后使用寬膠帶在已界定范圍的邊線黏貼一圈，便于去除外流的TST彈塑體材料，保證修補完成后表面平順，形狀規(guī)則。

3)將TST彈塑體材料加熱至190 ℃～210 ℃，使其具備良好的流動性，達到灌注條件。

4)待材料加熱完成后及第二次裂縫烘干完成未冷卻前，及時對裂縫灌注TST彈塑體材料，灌注前使用測溫槍測量灌注材料及裂縫加熱溫度是否達到要求，冬季施工為防止材料過早冷卻，需邊灌注、邊使用噴槍對其加熱。

5)路面裂縫較深時，需將裂縫灌滿后再涂刷表面材料，裂縫灌注不能一次達到要求，需進行反復灌注填充，待下灌的TST彈塑體材料滲透穩(wěn)定、無下沉后再繼續(xù)灌注上一層，不斷使用噴槍加熱，在保證TST材料流動性的前提下將裂縫填充飽滿。裂縫灌注飽滿的標準為TST材料表面無沉降、無起泡現(xiàn)象。

6)面層TST材料涂刷厚度宜為2 mm～3 mm，需進行兩次涂刷。第一次涂刷需將原路面石子間隙填充密實、無氣泡產(chǎn)生，待其穩(wěn)定后澆筑第二層并進行收面，保證修補完成表面平順，形狀規(guī)則。

4.4 養(yǎng)護

灌注完成后在修補范圍外擴1 m的位置設置警戒帶，防止踩踏等情況發(fā)生，TST彈塑體材料灌注完成冷卻2 h～3 h后可開放交通，或者灑水加速冷卻1 h后開放交通。

5 結(jié)語

裂縫是瀝青混凝土公路路面最為普遍的缺陷，也是投入資金最多的維修項目，受到了建筑行業(yè)人員的廣泛關(guān)注。TST彈塑體材料與其他類型材料相比較，施工工藝簡單，設備和人員投入少，一次成型后不易損壞，后期養(yǎng)護維修少，工程成本低，綜合比較造價比其他類型的低。

TST彈塑體材料作為一項新技術(shù)和新材料，在本次宜昌市三江橋中修工程路面裂縫維修工程中得以應用，成效顯著，目前使用效果良好，為以后橋梁養(yǎng)護工作積累了經(jīng)驗。