浇注式沥青混凝土在高架桥桥面铺装工程中的应用.pdf

堕塞 2 0 1 1 年 4月 第 2期T e c h n o l o o f Hi g h w a y a n d T r a n s p o r t A p r 2 0 1 1 N o 2 浇注式沥青混凝土在高架桥桥面铺装工程 中的应用 沈秀华， 张锋 ( 重庆智翔铺道技术工程有 限公 司， 重 庆4 0 0 0 7 6 ) 摘要 ： 介绍桥 面铺装技术的要求和特点 ， 分析 浇注式沥青混凝土在桥 面铺 装工程 中使 用的可行性。 浇注 式沥青混 凝土防水性能好、 抗变形能力强、 整体性好、 耐久性优 良， 可显著延长桥 面铺装的使用寿命， 提 高桥梁结构的耐久性， 在桥面铺装工程中具有广阔的应用前景。 关键词： 浇注式沥青混凝土； 桥面铺装； 配合比设计 文章编号 ： 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 1 ) o 2 0 0 5 2 0 4 中图分类号： U 4 4 3 3 3 文献标识码： B Ap p l i c a t io n o f Ca s t As p h a l t Co n c r e t e i n De c k Pa v e me n t o f Ele v a t e d Br id g e s S HEN Xi uh u a，ZHANG Fe n g 近年来 ， 随着国民经济的快速发展 ， 现有道路交 通通行能力 已经不能满足要求 ， 特别是建有大型港 口的沿海城市 ， 货运通道 的快速 与便捷直接影响到 集装箱港 口物流业 的发展。因此 ， 城市高架桥成为 快速通道 的良好解 决方案 ， 越来越多的大型高架桥 梁逐步兴建 ， 它们将港 口与城市快速干道 、 高速路相 连接 ， 促进了港 口物流业的发展 。 高 架桥 的大量 兴 建带 来 一个 亟 待解 决 的 问 题桥面铺装耐久性。桥面铺装是桥梁行 车体系 的重要组成部分 ， 决定着桥梁行车的舒适性和桥梁 结构的耐久性。在我 国， 由于材料、 结构设计不 当等 原因而造成桥 面铺装 出现早期破坏 的现象屡见不 鲜 J ， 严重影响了公路的通行环境 ， 给行车安全带 来隐患 ， 增加了维修养护成本。另一方面 ， 如果水渗 入桥面板及桥梁结构 内， 则会致使结构内板 、 梁结构 的钢筋锈蚀 ， 混凝土表面炭化、 腐蚀 ， 从而直接导致 混凝土乃至整个桥梁结构的承载力下降 ， 威胁到桥 梁结构的使用寿命 J 。 如何解决桥面铺装早期损坏的问题 ， 一直 困扰 着工程界 。浇注式 沥青混凝 土是一种具有 流动性 、 易浇注成型、 无需碾压的沥青混合料 ， 其空隙率小于 1 ， 与普通沥青混凝土相比较 ， 其沥青含量高， 具有 较好的防水性能 、 抗水损害性能和抗变形能力等 ， 整 体性和耐久性都大大优于普通沥青混合料。本文 以 深圳疏港路高架桥桥面铺装工程为例 ， 介绍浇注式 沥青混凝土的应用情况 ， 供同行参考。 收稿 日期 ： 2 0 1 01 11 3 作者简介 ： 沈秀华( 1 9 6 9一) ， 女 ， 四川省三台县人 ， 大专 ， 助丁 1工 程概 况 深圳疏港路高架桥桥面铺装结构见图 1 。 5 c mS MA1 3 3 c n 浇注式沥青混凝土GA1 0 桥面防水层 ：喷砂 ，涂布溶剂型粘结剂 混凝土桥面板 图 1 深圳疏港路高架 桥桥 面铺装结构 深圳疏港路工程是连接深圳蛇 口港 口集装箱码 头和城市快速干道的重要通道 ， 全线采用高架桥设 计 ， 交通流量大、 轴载重 ， 使用环境温度较高， 要求铺 装层具有较高的抗变形能力 。同时 ， 由于深圳蛇 口 港地处深圳海湾， 长期受到海洋性气候的影响 ， 雨量 偏多， 且附带氯离子 ， 雨水 渗透会导致桥梁结构腐 蚀 ， 故要求铺装层具有良好 的防水性能和整体性能。 桥面铺装设计为防水性能优 良的底层 3 c m浇注式 沥青混凝土( G A 1 0 )+面层 5 c m S MA 1 3的结构 ， 桥 面防水采用喷砂并涂布溶剂型粘结剂 6 j 。 2 G AI O组成 特点 G A 1 0和普通沥青混凝土相比， 在材料设计与组 成上有较大差别。如表 1 所示 ， G A 1 0所用的结合料 一 般为高性能聚合物改性沥青 、 天然沥青或二者 的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年 第 2期 沈秀华， 等 ： 浇注式沥青混凝土在 高架桥桥 面铺装工程 中的应用 5 3 表 1 G A1 0与 普通 沥青混凝土性能对 比 混合物 ， 沥青用量较 高 ， 达 7 1 0 ， 因此具有优 异的低温变形性能。其空隙小 、 不连通 ， 水分无法渗 透 ， 因此 ， 较之普通沥青混凝土 ， 其抗冻融性能大大 提高。 G A 1 0矿粉含量 高 ， 是一般 沥青混合料 的 35 倍 ， 因此形成的胶泥具有很好的流动性 ， 为 自流平施 工 ， 无需碾压 ， 能有效弥补桥面坑洼 ， 密实防水 ， 整体 性好 。 3 GA1 0材 料技 术要 求 3 1集料 G A1 0的拌和摊铺 温度为 2 2 0 2 5 0 ， 矿粉用 量较高， 矿料加热要求达到 2 8 03 3 0 o ( = ， 对矿料的 耐热、 耐高温性能要求较高。一般宜选用质地坚硬 、 强度高 的玄武岩碎石 ， 但根据当地条件和试验情况 ， 也可选灰绿岩。其中， 细集料可采用石灰岩。根据深 圳当地矿料资源分布情况 ， 本 工程采用辉绿 岩作为 G A1 0用集料 ， 其技术指标要求及测试结果见表 2 。 3 2沥青 G A1 0结构与一般密级配混合料和骨架嵌挤型 沥青混合料( 如 A C和 S MA、 O G F C等 ) 不 同， 其结构 强度完全来源于胶结料的硬度 ， 而胶结料 的硬度主 要取决于沥青结合料。德国一般采用聚合物改性沥 青作为 G A 1 0结合料 ， 日本多采用天然 湖沥青和基 质沥青复配作为结合料 J 。深圳的气候特点与上述 2个 国家明显不同 ， 其极端最高气温为 3 6 6 c IC， 极 端最低气温 1 4 o C， 常年平均气温 2 2 4 o C， 夏季持 续时间长 ， 年降水量 1 9 4 8 6 m m。因此 ， 要求 G A 1 0 具有 良好 的高温稳定性和耐久性 ， 防止雨水渗透腐 蚀桥梁结构。鉴于深圳气候 的特殊性 ， 该项 目采用 了高性能聚合物改性沥青和天然湖沥青复配作为 G A 1 0结合料 ， 其技术指标及检测结果见表 3 。 3 3混合 料 深圳疏港路高架桥桥面铺装 G A 1 0的技术要求 见表 4 。 研究表 明 ， 当环境温度为 2 0 3 5时 ， 混凝 土桥面板与铺装层 间的温度 比环境温度高 l 52 0 ， 铺装底层的最高温度可达 5 5 c c。考虑到深圳地 区极端高温较高 ， 且持续时间长 ， 故贯人度及其增量 的试验温度设计为 6 0。 4配合 比设 计 4 1 级 配选择 根据深圳疏港路气候交通特点 ， 参 考德国规范 和已有工程经验 ， 对级配范围作了适 当调整 ， 初拟以 下 3种级配组成 ， 见表 5 。 表 2集料 性能测试结果 表 3 聚合物改-性沥青技 术要求及结果 表 4 GA 1 0技术要求 试 验 项 目 技术要 求 试 验方法 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路交通技术 2 0 1 1生 表 5 3种浇注式沥青混合料 级配组成 按照表 5的级配组成拌制混合料 ， 分别进行流动 性能、 高温性能和低温性能试验 ， 试验结果见表 6 。 由表 6试验数据可知 ， 级配 A流动性较好 ， 但 高温稳定性较差 ； 级配 B流动性较好 ， 且贯人度结 果也较小 ； 级配 C的贯人度结果 虽然也较小 ， 但流 动性明显没有级配 B好 。考虑到气候 、 交通条件及 施工和易性要求 ， 选择贯人度结果较小、 流动性较好 的级配 B比较适合。 4 2 油 石 比确 定 油石 比对 G A 1 0的流动性 、 贯人度影 响很大， 且 对低温性能也有影响。选用级配 B ， 按 8 1 、 8 4 和 8 7 3种油石 比进行对比试验 ， 试验结果如表 7 所 示 。 考虑深圳极端气温高、 高温持续时间长及重载 车比例大 ， 对 G A1 0高温要求高等特点， 在德 国和 日 本技术要求上 ， 将贯人度测试温度提高到 6 0 c C， 其 它技术要求保持不变。由表 7数据可 知， 3种油石 比条件下 ， 贯人度虽然都能满足要求 ， 但结合流动性 及低温弯曲变形 的要求 ， 选择 8 4 的油石 比较合 适 。 4 3性能检 验 G A1 0验证指标不同于一般碾压式沥青混凝土 ， 它采用贯人度及贯人度增量评价高温稳定性 ， 采用 弯曲极限应变评价低温变形性 能， 采用流动度评价 施工和易性。根据选定 的级配 B及确定 的最佳油 石比( 8 4 ) 拌制混合料 ， 并对其性能进行验证 ， 测 得 6 0 c lC时贯入度为 3 1 4 m m， 贯人度增量为 0 1 7 m m， 一1 0时低温弯曲极 限应变为 7 4 3 0 s ， 2 4 0 时 流动度 为 1 3 S ， 满足 设计要 求 。 5 施 工 5 1 GA1 0生产 混合料拌和温度控制 ： 石料加热温度应为 3 0 0 3 3 0 o C， 混合料拌和后出料温度按 2 2 02 5 0 o C目标 控制。由于混合料中矿粉含量很 大， 因此混合料拌 和时间较长 ， 干拌 1 5 S ， 湿拌 9 0 S 。 5 2 GA 1 0运输 从拌和楼生产出来的 G A1 0还需不断搅拌和保 温 ， 以免混合料发生离析或温度降低而无法施工 ， 因 此 ， G A1 0使用专门的运输设备 C o o k e r 。 在 C o o k e r 初 次进料 之前 ， 应将其 温度 预热至 1 6 0左右， 装入 C o o k e r 中的混合料应不停搅拌 ， 同 时应将 C o o k e r 的温度设置在 2 2 02 3 5之间 ， 确 保混合料运至现场的温度为 2 2 0 2 5 0。 表 6 不 同级配的-性能试验结果 油石 比 拌合温度 流动性 s 贯入度( 6 O o C) mm 贯人 度增量 ( 6 O o C) I n n l 低温弯曲应变(一1 0) IX S 81 2 40 30 2 5 4 0 1 5 6 8 4 0 8 4 2 4 0 1 4 8 2 9 7 0 1 9 7 51 2 8 7 2 4 0 9 5 3 3 5 0 2 9 8 1 00 枷 一 一 一 加 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年 第 2期 沈秀华， 等 ： 浇注式沥青混凝土在 高架桥桥 面铺装工程 中的应用 5 5 5 3 GAl O摊铺 G A 1 0的施工工艺与传统热拌沥青混凝土施工 有本质区别 ， 是靠 自身流 动性 成型且不 需压实 ， 因 此 ， 在施工中有如下特殊要求。 边侧限制 ： 由于 G A 1 0在 2 2 0 2 5 0摊铺时具 有流动性 ， 需设置边侧 限制 ， 以防止 混合料侧 向流 动。边侧限制采用约 3 3 m m高的钢制挡板。 厚度控制 ： G A 1 0的摊铺厚度应根据其铺装设计 厚度确定 ， 且在摊铺 轨道上设置导轨 。导轨采用厚 3 c m、 宽 2 0 e m的木板 ， 并用 3 5 m m的薄型木板调 节标高 ， 以准确控制铺装厚度 。 接缝处理 ： 因施工工艺需要 ， 施工过程中会产生 纵 向接缝。为保证纵 向接缝密实 防水 ， 在接缝前应 预先粘贴热熔性贴缝条( 热熔性贴缝条在沥青混合 料高温作用下能充分溶解 ， 使接缝处密实不透水) 。 6结语 G A1 0在深圳疏港路桥面铺装工程 中的成功实 施 ， 充分证 明了 G A1 0具有 良好 的防水性能、 高温稳 定性能和抗变形性能 ， 其整体性能优于其它结构类 型的沥青混凝土 ， 更适用 于桥 面铺装层。疏港路 的 成功案例 ， 为 G A1 0在桥 面铺 装 中的大面积推广 奠 定 了基础 。 参 考 文 献 季节 ， 徐世法 ， 罗晓辉 桥面铺装病害调查及成因分 析 J 北京建筑工程学院学报 ， 2 0 0 0 ( 3 ) ： 3 3 3 6 马胜 午 水泥混凝土 桥桥 面铺装 早期破 坏 的现 状及原 因机理分析 J 重 庆 交通 大 学 学报 ， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 6 5 6 7 李治平 ， 石 霖凯 公 路 桥梁 桥 面铺装 层 早期破 坏及 防 治措施 的分析 J 中外公路 ， 2 0 0 9 ( 2 ) ： 1 4 91 5 2 方太云， 聂永江 桥面铺装层非常规破坏和防治措施 J 森林工程， 2 0 0 4 ( 2 ) ： 6 2 6 3 杨秀飞 ， 唐 智伦 汕 头海 湾大 桥桥 面铺装 的 处治 J 广东公路交通 ， 2 0 0 0 ( 增 1 ) ： 1 0 41 0 6 重庆交通科研设计 院 深 圳疏 港通道 工程道 路施工 图 设计说明 z 重庆 ： 重庆交通科研设计院， 2 0 0 7 吴文 军 ， 张华 ， 钱觉 时 浇注式 沥青混 凝土应 用现状 综述 J 公路交通技术， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 5 9 6 2 李洪涛， 黄卫 浇注式沥青混凝土在 日本桥面铺装 上的应用 J 华东公路， 1 9 9 9 ( 3 ) ： 3 9 4 1 伍朝晖， 郝增恒 铺装温度差异规律的研究 J 中外 公路 ， 2 0 0 8 ( 5 )： 1 7 81 8 1 ( 上接 第 4 2页) 1 )S u p e r fl e x改性沥青混合料 与水 泥混凝土路 土路面设计规范 S 北京： 人民交通出版社， 2 0 0 3 面之 间具有 良好 的粘结性 ， 且其具有 良好 的抗疲劳 2 付海英， 等 加工工艺对改性沥青的性能影响 J 交 性能 ， 适合于混凝 土路 面加铺 的薄层沥青混凝土罩 通科技， 2 0 0 5 ( 2 ) ： 9 7 1 0 0 面工程。对于重载交通 ， 沥青混凝土加铺厚度可设 。 钱科， 等 聚合物改性沥青的储存稳定性 J -：i5 计为 4 5 c m， 可大大节约工程造价。 青， 2 0 0 7 ( 。 ) ： 一 _ 2 ) S u p erfle x 改 性 沥 青 砂 应 力 吸 收 层 具 有 良 好 -su fledM aisdp h。 al，t 的防反射裂缝能力 ， 其效果远好于常用的工程材料 ， 。 可大大延长路面的使用寿命 。 5 王敏 ，张东 长 S U P E R F L E X改性 沥青抗水 损坏 性能 3 )S u p e r f l e x改 性沥 青 掺配 工艺 简单 ， 性 能稳 试验研究 J 山西建筑， 2 0 1 0 ( 1 ) ： 1 7 8 1 7 9 定 ， 尤其适合于小规模及偏远地区的路面工程 。 6 周孔 水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的机理 分析和防治措施 J 华东公路 ， 2 0 0 9 ( 1 ) ： 7 9 参 考 文 献 7 王 敏 S U P E R F L E X改性沥青及混合料性能研究 1 中交公路规划设计院 J T G D 4 0 -2 0 0 2 公路水泥混凝 D - 重庆： 重庆交通大学， 2 0 1 0 J J 1 J j 1 j 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m