直餾瀝青澆注式鋪裝在人行及非機動車道上的應(yīng)用研究

左洪利

(山東省路橋集團有限公司,濟南 250014)

鋼箱梁具有強度高、自重輕、抗變形、制造與施工便捷等特點,在我國橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。2016 年中華人民共和國國務(wù)院發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》,同年中華人民共和國交通運輸部發(fā)布了《交通運輸部關(guān)于推進公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見》,鋼箱梁在相關(guān)橋梁建設(shè)中被進一步推廣。由于市政工程具有施工工期短、施工便利性要求高等工程特點,鋼結(jié)構(gòu)橋梁在市政橋梁建設(shè)中的規(guī)模占比較公路工程更為突出。同時,為方便日常出行,在城市高架橋、跨江大橋等設(shè)置人行及非機動車道的情況逐漸增多。

目前國內(nèi)對鋼橋面鋪裝技術(shù)的研究多集中于機動車道,人行及非機動車道鋼橋面鋪裝技術(shù)的研究與工程應(yīng)用相對有限。人行及非機動車道由于受纜索、防撞護欄、拱肋等構(gòu)造物的影響,可施工區(qū)域較狹窄,難以采用常規(guī)瀝青鋪裝技術(shù)進行攤鋪碾壓,多采用簡易鋪裝技術(shù)進行施工。目前國內(nèi)鋼橋面人行道和檢修道的鋪裝工程多采用彩色橡膠板、彩色樹脂薄層罩面等,相關(guān)材料的行駛體驗感及耐久性較差[1]。澆注式瀝青由于具有良好的施工和易性及使用耐久性,在國內(nèi)長大橋梁鋼橋面鋪裝中已取得良好的應(yīng)用效果[2-4]。然而由于人行及非機動車道的交通量相對較小、交通荷載相對較低,對于鋪裝層混合料的高溫穩(wěn)定性要求較行車道低,若直接采用與機動車道完全相同的復(fù)合澆注式瀝青鋪裝方案,會造成建設(shè)資源與建設(shè)資金的浪費。因此,基于澆注式瀝青鋪裝方案自身優(yōu)點,結(jié)合人行及非機動車道的使用特征,開展針對性研究,提出適用于人行及非機動車道的新型鋪裝方案具有重要意義。

1 直餾瀝青澆注式鋪裝

依托江蘇省南京市浦儀公路夾江大橋的行車道鋼橋面鋪裝工程,鋪裝方案為復(fù)合澆注式瀝青鋪裝,采用直餾硬質(zhì)瀝青摻配進口TLA(Trinidad Lake Asphalt,特立尼達湖瀝青)作為膠結(jié)料。人行及非機動車道鋼橋面鋪裝由于受力特性不同,并且從經(jīng)濟性和施工和易性角度考慮,無法直接采用行車道鋼橋面鋪裝方案。在分析人行及非機動車道的使用環(huán)境和荷載特點后,初步提出直餾瀝青澆注式鋪裝方案,鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)示意如圖1 所示。

圖1 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)示意

2 鋪裝材料性能

2.1 瀝青

鋪裝下層澆注式瀝青混合料時采用15#直餾硬質(zhì)瀝青作為膠結(jié)料,硬質(zhì)瀝青檢測結(jié)果如表1 所示。

表1 硬質(zhì)瀝青檢測結(jié)果

由表1 可知,15#直餾硬質(zhì)瀝青各項性能均滿足技術(shù)指標(biāo)。此外,與30#直餾硬質(zhì)瀝青摻配TLA相比,15#直餾硬質(zhì)瀝青軟化點略有提升,閃點提升約11%,達到312 ℃。考慮到澆注式瀝青混合料生產(chǎn)過程中若礦粉不加熱,則集料加熱溫度可達280～290 ℃。因此,15#直餾硬質(zhì)瀝青的適用性更強。

2.2 配合比設(shè)計

直餾澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計參照《復(fù)合澆注式瀝青鋼橋面鋪裝設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DB32/T 2678—2014)[5]、《公路鋼橋面鋪裝設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 3364-02—2019)[6]中的相關(guān)要求開展,根據(jù)人行及非機動車道荷載特點和橋址區(qū)氣候特點對混合料設(shè)計指標(biāo)進行優(yōu)化,礦料配合比及油石比如表2 所示,合成級配曲線如圖2 所示。

表2 礦料配合比及油石比 (%)

圖2 合成級配曲線

直餾澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計滿足要求。

2.3 混合料性能

澆注式瀝青混合料性能主要包括流動性、貫入度、動穩(wěn)定度、低溫彎曲性能和疲勞性能,澆注式瀝青混合料性能試驗結(jié)果如表3 所示。

表3 澆注式瀝青混合料性能試驗結(jié)果

澆注式瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫性能、低溫性能、疲勞性能和施工和易性,可用于人行及非機動車道鋼橋面鋪裝。

3 實體工程驗證

本次實體工程驗證對象為浦儀公路夾江大橋主橋的人行及非機動車道施工工程,主要區(qū)域為K7+389.901～K7+499.901 段左幅外側(cè)邊帶,長度110 m,寬度1.8 m,面積198 m2。在直餾硬質(zhì)澆注式瀝青混合料生產(chǎn)前,將貯油罐內(nèi)的直餾瀝青加熱到150～160 ℃。為使出料溫度達到約200 ℃,集料加熱溫度應(yīng)提高至280～290 ℃。礦料溫度穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi),之后噴入瀝青和礦粉進行拌和?；旌狭峡偘韬蜁r間為55 s,其中干拌10 s、濕拌45 s。直餾澆注式瀝青混合料施工流程如圖3 所示。

圖3 直餾澆注式瀝青混合料施工流程

用于實體工程驗證的澆注式瀝青混合料生產(chǎn)配合比如表4 所示。

表4 用于實體工程驗證的澆注式瀝青混合料生產(chǎn)配合比 (%)

直餾澆注式瀝青混合料施工工藝如圖4 所示。

圖4 直餾澆注式瀝青混合料施工工藝

混合料溫度直接影響到預(yù)拌碎石的壓入效果,溫度過高時碎石將被全部嵌入,無法發(fā)揮與鋪裝上層間的嵌擠效果;溫度過低時碎石壓入深度較小,極易產(chǎn)生剝落。因此,施工過程中應(yīng)安排專人檢測混合料溫度,及時掌握預(yù)拌碎石碾壓時機,碎石壓入溫度控制在145～160 ℃為宜。

試驗段混合料檢測結(jié)果如表5 所示。

表5 試驗段混合料檢測結(jié)果

由表5 可知,采用15#直餾硬質(zhì)瀝青制備的澆注式瀝青混合料的各項性能檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求,試驗段整體實施效果較好。

4 結(jié)論

(1) 直餾硬質(zhì)澆注式瀝青混合料的高低溫穩(wěn)定性、施工和易性和疲勞性能良好,滿足人行及非機動車道鋼橋面鋪裝設(shè)計要求;

(2) 實體工程驗證結(jié)果表明,直餾硬質(zhì)澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝施工工藝合理,可滿足大面積施工要求,且各項性能檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求,整體實施效果良好;

(3) 類似工程中可對直餾硬質(zhì)澆注式瀝青混合料性能進行跟蹤觀測,為后續(xù)將其應(yīng)用于行車道鋼橋面鋪裝提供數(shù)據(jù)儲備。