新型耐久性水泥混凝土桥面铺装施工技术应用研究

学兔兔www.xuetutu.com260管理施工城市道桥与防洪2012年7月第7期新型耐久性水泥混凝土桥面铺装施工技术应用研究董丽萍(河北省唐山市公路养护管理处，河北唐山063000)摘要：该文介绍了水泥混凝土桥面铺装的功能要求、常见病害及原因，介绍了环氧沥青混凝土作为一种新型耐久性铺装技术的的特点和优点，并结合丁程实例，重点从试验、施工质量控制要点等方面较为详细地探讨了水泥混凝土桥面环氧沥青混凝土铺装层的施T技术。关键词：水泥混凝土桥面铺装；功能要求；常见病害；新型耐久性桥面铺装；环氧沥青混凝土；施工技术；质量控制要点中图分类号：U443．33文献标识码：B文章编号：1009—7716(2012)07—0000一O0疲劳开裂，所以桥面铺装必须具有优良的抗裂性。0前言(5)优良的铺装层表面性能：一方面，铺装层水泥混凝土桥桥面铺装在行车和环境因素的表面应具有良好的粗糙度和抗滑性能，不产生水复合作用下，其承受的变形及应力、行车与风载的雾，以确保车辆交通安全；另一方面，铺装层表面振动、铺装温度等条件，较公路路面及机场路面复应平整，减少行车荷载对桥面板造成的冲击。杂严酷得多，因而，对铺装性能与耐久性能均有更(6)优良的耐久性能：铺装层必须具有优良的高的要求。桥面铺装的自身特点决定了它对材料、耐久性，以承受使用期限内车辆荷载和温度变化结构的要求比通常的路用材料要求更高。桥面铺的作用，以及满足使用寿命的要求。桥面铺装材料装除了要满足抗变形和其它路用性能的一般要求必须具备优良的抗老化(包括气候老化)的性能、水外，还必须具有与桥面板良好的粘结性，对桥面板稳定性、抗疲劳性能。的防水防腐作用，以及适应桥面板局部变形的抗(7)优良的适应变形的能力：钢筋混凝土桥面疲劳性。具体要求如下：板比道路基层底基层的柔性大，在荷载作用下变(1)优良的防水性能：要想保证桥梁的耐久性，形大，这就要求桥面铺装具有优良的柔韧性和适首先必须保证桥面板不被雨水腐蚀。这就要求沥应大变形的能力，使之适应桥面板的变形及挠度。青混凝土铺装层必须具有高度的密水性和抗水损(8)合理的铺装层厚度：铺装层在不过分增加坏能力，沥青混凝土的空隙率要lb(通常桥面铺装桥梁结构恒载的情况下，要保证有足够厚度以扩的空隙率要求小于4％)，以防止水透过沥青混凝土散轮载，并能满足沥青混凝土铺装层的自身强度铺装腐蚀桥面板；同时还要有优质的防水层。要求。(2)优良的层问粘结性能：铺装层与桥面板的1水泥混凝土桥桥面铺装主要病害类型及层问f包括铺装层分层碾压时铺装上层与铺装下层分析的层间及与防水层问)必须具有良好的粘结性，以保水泥混凝土桥桥面铺装直接受到荷载作用和证桥面铺装与桥面板紧密结合成为一整体，共同承大气因素的影响，往往未达到设计使用寿命就出受荷载作用和温度变化作用，充分发挥铺装与桥面现严重损坏，甚至不能继续服务，其主要原因是桥板的复合作用，减小铺装层和桥面板的应力、应变。面铺装层出现病害后，在行车荷载作用下，雨水侵(3)优良的高温稳定性：在夏季高温季节，沥入铺装层和桥体，使钢筋锈蚀、混凝土松散、结构青混凝土铺装从上到下温度都非常高(可高达承载力下降。水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装70)，为了有效地防止车辙、推挤、拥包等永久变的破坏形式主要分为以下几种：形，桥面铺装必须具备优良的高温抗蠕变和抗剪(1)裂缝类：荷载或环境因素造成了柔性桥面切性能。铺装层开裂，产生裂缝，破坏了桥面结构的完整(4)优良的抗疲劳性能：在荷载作用下，铺装性，包括纵缝、横缝及网裂。层表面反复承受较大的拉应力、拉应变，极易产生(2)变形类：因为沥青类材料的稳定性不足，收稿日期：2012-05—04使桥面形状发生了变化，使桥面的行驶性能和安作者简介：董丽萍(1971一)，女，河北唐山人，工程师，从事公路养护与绿化管理T作。全性降低，如车辙、推移、拥包等。 学兔兔www.xuetutu.com2012年7月第7期城市道桥与防洪管理施工261(3)耗损类：由于轮胎与桥面的作用，使桥面左右的燃油。另外环氧沥青混合料在拌和、运输、表层材料部分或全部丧失，如坑槽、松散、剥落等。施工过程中，能显著减少沥青烟及其它挥发物对(4)其它：如修补、泛油等。周边环境及人的影响，实现人与自然的和谐相处。水泥混凝土桥防水粘结层是桥面铺装中至关2．2热固性重要的一环，但实际工程中经常出现耐久性差、使环氧沥青A、B两组分混合后，随时间推移，体用寿命短等问题，主要有以下两个方面的问题：系的粘度逐渐增大，并且最终成为三维立体互穿(1)因粘结强度不足出现病害：设置防水粘结网络结构的热固性材料。环氧沥青的固化是一种层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷不可逆的反应过程，即使温度达到300℃，材料仍载作用下的破坏形式一般为剪切破坏，常表现为呈固态形式。具有良好的高温性能。拥包、推移和脱层现象。剪切破坏有两种情况：一2．3半刚性是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水环氧沥青混凝土的马歇尔稳定度可以高达粘结层的模量，加之沥青混凝土层厚度较薄，沥青20～60kN，是普通沥青混凝土的58倍，而流值层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的却大致相同，环氧沥青混凝土不仅具有高的强度，剪切变形；二是防水粘结层与沥青混凝土面层和而且具有好的柔韧性。环氧沥青混凝土铺装层不桥面层问粘结力不足而发生剪切破坏。因此，剪切仅有接近刚性路面的强度(抗压强度可超过40破坏是设防水粘结层的水泥混凝土桥桥面沥青混MPa)，而且有柔性路面的变形性能和行驶舒适性。凝土铺装损坏的主要原因。在夏季高温季节，不会出现车辙、推挤、拥包(2)因防水功能不足出现病害：混凝土在自身等病害。在冬季寒冷季节或温度骤降时，有很好的应力和荷载作用下，桥面板混凝土常会发生裂缝，变形随从性和柔韧性，不会开裂。所以，水分必然进入桥面板。空隙水在低温时结2．4长寿命冰，体积可膨胀约9％，因而在冻融及荷载的反复环氧沥青混凝土具有优异的的耐疲劳性能，作用下将引起主梁和桥面板破坏。水的进入将会是普通沥青混凝土疲劳寿命的10—30倍。试验表造成多种破坏，而合适的桥面防水措施将可避免明，环氧沥青铺装材料经过相当于15a荷载作用和减少这些破坏的发生。桥面防水的重要性在于的试验后，仍具有良好的抗裂性能。具有很好耐化三个方面，即保护桥面板，防止或减少冻融破坏；学药品性和耐油性，在酸、碱、盐、油等溶液浸泡防止桥面混凝土与主梁钢筋出现腐蚀破坏；防止15d，材料性能基本没有变化。能有效地防止汽车出现渗漏和盐霜等现象影响桥梁美观。漏油导致铺装层出现松散、坑槽等病害。能有效地防止冬季除雪撒盐对路面造成的盐破坏。2环氧沥青介绍3新型耐久性桥面铺装环氧沥青是由A、B组分混合后，经化学反应形成的不可逆的具有三维立体互穿网络结构的热充分利用环氧沥青粘结料的优良的粘结性固性半刚性材料，兼具沥青和环氧树脂两种材料能，以及环氧沥青混凝土的追从性、耐久性、防水的优点，是高强度、高粘结力、高柔韧性的新型复性特点，以此作为水泥混凝土桥面的防水粘结层合材料。采用环氧沥青作为防水粘结层和铺装层，和铺装下面层；铺装的上面层采用其它沥青混凝其力学性能和路用性能实现了质的飞跃，具有良土，以便能够迅速开放交通，即环氧沥青粘结层+好的高温稳定性及低温抗裂性能、超强的抗疲劳34cm的环氧沥青混凝土铺装下面层+4性能和优异的耐久性。cmSMA沥青混凝土铺装上面层，形成新型耐久性环氧沥青用于水泥混凝土桥面铺装的优势有水泥混凝土桥面铺装，这种铺装体系使混凝土桥以下几个方面。面铺装经济耐久，具有良好的推广性。2．1绿色环保4试验环氧沥青混合料的拌和温度在115℃左右，传统沥青混合料拌和温度一般在160℃～180左环氧沥青混合料的配合比设计采用马歇尔试右，属于典型的温拌材料，据有关测算，当沥青混验方法，即在选定相应结合料与集料级配后根据合料生产温度下降40℃50℃时，可以节省30％马歇尔试验确定目标配合比和生产配合比。 学兔兔www.xuetutu.com262管理施工城市道桥与防洪2012年7月第7期由于环氧沥青的特性，除了传统沥青混合料的5．2．1粘结层施工条件配合比设计外，还要根据现场情况进行容留时问等只有当混凝土桥面板干燥、清洁，且确认当天大量环氧沥青特殊试验，确定有关施工技术参数。施工期间不会出现雨、雾天气时，方可进行粘结料的喷洒。5施工控制要点5．2．2清洁环氧沥青混合料在拌合温度、运输时间、保温要求混凝土基面必须洁净、干燥、平整，无浮措施、摊铺、碾压、养护等方面有一些特殊的要求，浆、无污染等，要求采用喷砂或拉毛处理。凸出的因此前期准备和精心组织非常重要。结构物侧面也应清洗干净。清洗后，路面不得再在正式施丁前要进行详细的多次技术交底，首受污染。每次的清洁范围，应略大于粘结料的喷先是全体参建人员进行关于环氧沥青总的技术交洒范围。每次环氧沥青洒布前，必须进行吹风处底，其次对各关键岗位，进行专项技术交底，并解理。答相关人员提出的具体问题，正式施工时再次进5_2_3喷洒区行现场技术交底。凡与铺装层接触的部位都属喷洒区。当天的喷5．1拌合站检查和环氧沥青对接设备洒区要与次Et铺装层的施工区相对应，且喷洒区关键是设备运转正常、稳定。边缘要比铺装区边缘多出23em。5．1．1拌和站检查5．2．4非喷洒区的覆盖检查各筛网完好，无破损、串仓。拌锅传动机为避免与铺装层接触以外的部位(如缘石和护构良好：沥青泵和电机传动装置可靠f非常重要)。栏座等结构物)遭受污染，环氧沥青洒布车应设置沥青称量桶排污阀是否畅通，控制气路可靠程度防护罩，必要时采用塑料薄膜和胶粘带作为临时检查。各冷料仓计量装值f调速电机转速校核和开覆盖材料。口的大Jb)要准确。其余检查见常规保修手册。5．2．5碎石撒布5．1．2环氧沥青对接设备为防后续施工粘轮并增加层问摩阻力，应均匀为使对接设备与拌和站同步，需要用拌和站沥撒布粒径为5～10mm的碎石，覆盖率为40％～青供应设备的气控装置来控制环氧沥青的添加。60％，要求碎石洁净、干燥，碎石分布均匀不得有环氧沥青对接设备与拌合站对接要注意控制元件漏撒和堆积现象。的电压要匹配，同时需要利用拌合站的导热油加5．3混合料的生产热对接设备的管道和泵。连接后用电笔测试信号关键是拌合站计量准确、运转正常、控温精传递是否正常，正常后方可接通强电测试对接设确。备。沥青传输管道接口要安装可靠，软管部分要采(1)拌和站设置场地分配应协调合理，便于操取固定措施，不能松动摇摆。作。5．1．3特别强调的事项(2)拌和站设置专门试验室，及时对拌和出的料仓上料人员必须确保各仓上料品种规格符沥青混合料进行试验、检验。合要求，不串料不串仓。操作人员严格按照目标配a．正式拌和前先进行试拌，全面取样进行马合比确定的冷料进料比例供料，确保级配的稳定歇尔稳定试验，检验温度、矿料级配及沥青含量的性。上料速度要和产量匹配，风、气联动装置和温合格性，拌和好的混合料中的环氧沥青的含量要度要工作正常，操作中严禁大开、大关风门。操作中在其固化前用抽提法确定，如不符合要求进行调密切注意矿料温度和成品料温度的变化，发现异整。常及时调整。每次拌和环氧沥青结束在20min内b．派专人检查沥青拌和料质量，对于生产出用沥青冲洗管道两次。环氧沥青拌和的重点是温的沥青混合料温度要每盘抽查一次，必须使所有度控制和冷料仓级配，矿料温度通常控制在120~C集料颗粒全部裹复沥青结合料，并以沥青混合料～130℃(根据工地情况调整)。拌和均匀为度；并目测每盘料质量，一旦发现花白5．2防水粘结层施工料、焦料及温度不合格、离析现象就应立即弃掉，关键是桥面清洁干净，环氧沥青撒布精确、均直至合格为止。必要时停止拌和，找出原因并予以匀，碎石干净、撒布均匀。处理 学兔兔www.xuetutu.com2012年7月第7期城市道桥与防洪管理施工263c．每天结束后，用拌和楼打印的各料数量，以下，尽快运至摊铺现场。总量控制，以各仓用量及各仓级配计算平均施工(2)运输车设有编号，并将编号贴于驾驶室前级配、油石比与施工厚度和抽提结果进行校核。玻璃上，在后场接收和在前场交接环氧沥青混合料d．每天分析一次检测结果，计算油石比、各级送料单。请将车队领导和每辆编号车辆司机的联系矿料通过量和沥青混凝土物理力学指标检测结电话与前场负责人和前场车辆指挥互相告知。果，检验生产是否正常。(3)为防止混合料与运料车车厢粘着，凡车厢(3)拌和站计量准确、拌和均匀、自动调控自内与混合料接触的部位，涂一层植物油(严禁用柴动记录。其生产能力为2～3t每盘。并装有温度检油、汽油)。运料车厢顶用帆布覆盖，已经离析或结测系统及二级除尘设备。成团块或在运料车卸料后滞留于车上的混合料，(4)贮油罐内材料的预热。在拌制环氧沥青混以及低于规定铺筑温度或被雨水淋湿的混合料都合料之前夜，要预先将环氧沥青A、B组分，加人贮予以废弃。油罐中，贮油罐内的加热温度：A加热至85±5(4)为防止运输车辆突然漏水或漏油，所有车℃；B加热至130℃±5cC，并始终保持这一温度。辆发动机下必须用彩条布兜好。(5)控制矿料加热温度。根据试拌时确定的各(5)当料车中途因故停车，立即打电话通知抢冷料仓的流量向拌和机进料，经加热后进入热料运人员组织抢运或废弃。仓，按生产配合比设计确定的各热料仓集料质量(6)运输车到达施工现场后应在指定区域调及石粉矿粉的质量，投入拌缸，然后出料量温。这头，并在指定区域停车，由专人检查混合料温度和一工序一般约需重复3～5遍，直至出来的矿料温清扫车轮后，再倒车进入卸料区域。度稳定在120～130℃(7)运至铺筑现场的混合料，在规定的时间内(6)控制混合料出料温度。当矿料温度稳定在摊铺，并在规定的温度以上完成压实。规定范围内后，即可加入结合料进行混合料的拌5．5摊铺和。按设计的油石比设定混合机的流量，并喷入拌关键是尽快完成摊铺、及时处理死料。缸中。干拌3S，湿拌不少于38S。将热混合料卸入(1)摊铺机应具有可加热的振动熨平板及振动临时热料斗(接料滑车)中，立即测温。要求混合料夯等初步压实、熨平装置。摊铺机提前清理干净，温度在115℃～125℃。当混合料温度满足规定每天摊铺工作前1h进行预热，控制预热温度在范围后，即卸入运料车。对超出混合料容许温度范100cC左右。围的料，予以作废，并由临时热料斗卸人装运废料(2)运料车将混合料运至前场后，前场测温员的运料车中，运至预先选定的废料场内。立即在解除覆盖的同时进入料车迅速测温并记(7)测温、填写送料单。将满足温度要求的混录，符合要求，现场调度尽快安排卸车进行摊铺作合料由临时热料斗中卸人运料车内的同时，将该业。盘料的温度记录在专用送料单上。送料单上还要(3)设专人计算并控制摊铺速度，根据供料能填写第一盘料及最后一盘料的装料时刻。送料车力进行及时调整，以控制不停机、不超时，力求匀由拌和机驶向过磅处称重，并由称重员将该车料速摊铺为原则。重填写在送料单上。(4)注意松铺厚度及路拱，中途少做变动，必(8)材料的规格或配合比发生改变时，都要根要时加以调整，务求平顺，以求不影响平整度。并据室内试验资料进行试拌。试拌时必须抽样检查且螺旋布料器中的料位以略高于螺旋布料器2／3混合料的沥青含量、级配组成和有关指标，并报请为宜，避免出现离析和死料。机械摊铺过程中，不监理工程师批准。用人工反复修整，但当出现以下问题时：断面不符5．4运输合要求、局部缺料、局部混合料明显离析、表面明关键是保证运输时问、车辆按要求清洗、服从显不平整、死料等，在施工技术人员专门指导下认调度。真调整、局部换料，仔细修补，同已铺混合料接顺，(1)因为环氧沥青是反应性材料，运输时间非不留明显印迹和差异。常关键，必须确保车况良好、驾驶员技术熟练、熟(5)摊铺过程中设专人对螺旋布料器及料斗中悉具体运输路线，在保证安全和遵守交规的前提的“死料”进行清理，应集中放在小推车中，然后集 学兔兔www.xuetutu.com264管理施工城市道桥与防洪2012年7月第7期中清理出施工现场，放置适当位置。最好进行3～5d封闭养护，再进行上面层施工，考(6)摊铺如果突然遇雨，立即停止施工，并清除虑到下面层环氧沥青混凝土还没有达到最终强度未压实成型的混合料，未铺料必须全部予以废弃。(初始强度完全满足通车要求)，上面层施工运输车5．6碾压必须采用小吨位车辆，每车装料不超过25t。关键是碾压要快、确保压实。6结语(1)初压采用13t双钢轮压路机压一遍，复压采用26t胶轮压4～6遍，终压采用13t双钢轮压本文介绍了水泥混凝土桥面铺装的功能要求、路机压1～2遍，以消除轮迹印为原则。常见病害及原因，环氧沥青桥面铺装作为一种新(2)碾压温度。必须确保：初压终了温度不小型耐久性铺装的优点，结合笔者参与的实际工程于82℃，终压终了温度不小于65℃。案例，阐述了水泥混凝土桥面环氧沥青铺装的试(3)标志与检查。复压和终压亦应竖立明显标验及质量过程控制要点，将对水泥混凝土桥面环志，以便压路机操作手辨认。对碾压遍数及碾压温氧沥青混凝土铺装的施工提供有益的参考依据。度等，应设专岗检查和记录。压路机每次前进都要在追近摊铺机后，才可开始后退。参考文献[1]季节，徐世法，罗晓辉．桥面铺装病害调查及成因分析[J1_北京建(4)对于压路机压实不到的局部沥青路面(如筑工程学院学报，2000，16(3)．落水口与路缘石之间)，采用小型手扶振动压路机[2]黄卫．大跨径钢桥面铺装设计理论与方法研究【J]．土木工程学或手持式振动夯等小型机具，将压路机不便压实报，2006(1)：16—17的地方振捣密实。[3]吴胜东，黄卫等．钢桥面铺装[M]．北京：人民交通出版社，2005．5_7养护[4]吕伟民．沥青混合料设计原理与方法[M]．上海：上海同济大学出版社，2001．环氧沥青混凝土下面层施工后，根据工期安排，(上接第259页)min，确保混凝土的和易性。混凝土采用汽车泵浇钢筋等进行埋设，根据模板的位置，按照标高等采筑或汽车吊配合料斗两种浇筑方式。采用两台插用竹胶板模板角铁骨架等将内部护栏结构进行固入式振捣器振捣。护栏顶面采用1m长直尺刮平，定，护栏的下部采用钢筋与桥面施工时预设限位保证上口的棱角及顶面线形。混凝土浇筑到标高进行固定，上部采用16mm钢筋与模板的骨架进后，采用木镘刀紧光，在混凝土即将初凝表面收水行焊接固定。以后，进行二次钢镘刀加压下紧光，紧光以表面没1．3．3外部护栏施工有明显刮痕为准。在护栏混凝土达到60％的强度内部护栏施工结束之后，就要进行外部护栏后即可拆模，拆模后用土工布覆盖洒水养护，养护的施工，与内部护栏施lT不同，外部护栏需要考虑期为7d，防止护栏表面失水产生收缩裂纹。路灯管线等的埋设。其施工步骤主要包含三个过2结语程，首先，埋设管线等。按施工图纸要求，进行钢筋捆扎，同时，进行预埋件以及通讯线路、路灯管线该工程主要施工时间从3月份到11月份，没的埋设。其次，模板安装。与内护栏施工大致相同，有经过冬天低温条件，因此对于温度对施工问题采用大块的钢模进行外护栏模板安装，将模板的的影响几乎都没有考虑。在投入使用的将近1a时底部用螺栓进行反调在实现预设好的钢筋上，一间内，整体公路桥梁没有出现质量问题，交通运输般1m左右一档，并通过收紧螺栓进行固定。在模使用情况良好。板施工时特别注意了标高的标准，在模板安装过参考文献程中始终与标高保持一致。第三，结构固定。将外[1】戴胜勇，艾宗良，杨善奎．客运专线4线双桁钢桁连续梁桥面护栏的主要结构与模板进行捆扎，以此保持结构系设计研究⋯．铁道标准设计，2009，(8)．的固定，为后面混凝土浇筑打下基础。[2]范海涛．武广客运专线桥面系施工工艺控制[JJ_科技情报开1．3．4混凝土的浇筑与养护发与经济，2010，(1O)．与桥面混凝土浇筑相似，护栏混凝土搅拌必[3]齐珩章，陈桂萍，刘世朋．四台子大桥桥面系施工[JJ_辽宁省交通高等专科学校学报，2004，(3)．须严格按照施工配合比进行。搅拌时间不低于2