近年来,高速公路桥面沥青铺装层破坏现象较为普遍,而桥面防水效果已经成为影响桥面铺装层使用寿命的重要因素之一。

为了解决桥面铺装层耐久性问题,一些施工项目进行了铺装层结构设计论证,采用厚度为10~15 mm的添加0.1%聚酯纤维的AC-5沥青砂作为桥面封层。

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材料组成

用于生产AC-5沥青砂混合料的材料由SBS改性沥青、0~4.75 mm石屑与矿粉组成,必要时,添加少量聚酯纤维。

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配合比设计

AC-5沥青砂混合料马歇尔试验配合比设计的具体技术要求如下:

试验指标 建议值 击实次数(双面) 75次 试件尺寸 Φ101.6mm×63.5mm 空隙率 1%~3%

AC-5沥青砂混合料的配合比设计应按照设计程序进行。一般情况下,生产配合比试验分别采用6.2%、6.5%、6.8%三种油石比成型马歇尔试件。马歇尔试件的成型条件是:矿料加热温度180℃~195℃,沥青加热温度130℃~155℃,混合料拌和温度160℃~175℃,试件击实温度150℃~165℃,双面各击实75次,根据各体积指标最终确定最佳油石比。

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施工工艺

拌和:在使用沥青拌和站之前,对每个计量系统、温度控制与显示系统等进行预先标定,确保设备性能良好。拌和设备要配备具有二次除尘功能的装置,热料仓具有外加剂添加口。沥青混合料应拌和均匀,无花白料。

运输:采用25 t以上的自卸车运料。

摊铺:先在经过监理工程师验收合格的桥面浮浆处理作业面上喷洒黏层油(洒布量为0.3~0.5 kg/m2),待其充分破乳,并经验收后方可铺筑AC-5沥青砂混合料。这道工序十分重要,直接决定了沥青砂与水泥桥面的黏结状况。采用两台摊铺机,组成梯队联合并机摊铺,前后相隔3~5 m,中间重叠5~10 cm。摊铺必须均匀、缓慢、连续不断。

压实:摊铺AC-5沥青砂混合料后立即进行压实作业,压实原则为“紧跟、慢压”,否则容易造成层间分离,沥青砂无法与桥面充分结合。由于沥青砂封层厚度过薄,沥青混合料温度下降较快,施工时,压路机应该紧跟着摊铺机。先用钢轮压路机静压2遍,再用轮胎压路机复压2遍即可。

拌和:在使用沥青拌和站之前,对每个计量系统、温度控制与显示系统等进行预先标定,确保设备性能良好。拌和设备要配备具有二次除尘功能的装置,热料仓具有外加剂添加口。沥青混合料应拌和均匀,无花白料。

运输:采用25 t以上的自卸车运料。

摊铺:先在经过监理工程师验收合格的桥面浮浆处理作业面上喷洒黏层油(洒布量为0.3~0.5 kg/m2),待其充分破乳,并经验收后方可铺筑AC-5沥青砂混合料。这道工序十分重要,直接决定了沥青砂与水泥桥面的黏结状况。采用两台摊铺机,组成梯队联合并机摊铺,前后相隔3~5 m,中间重叠5~10 cm。摊铺必须均匀、缓慢、连续不断。

压实:摊铺AC-5沥青砂混合料后立即进行压实作业,压实原则为“紧跟、慢压”,否则容易造成层间分离,沥青砂无法与桥面充分结合。由于沥青砂封层厚度过薄,沥青混合料温度下降较快,施工时,压路机应该紧跟着摊铺机。先用钢轮压路机静压2遍,再用轮胎压路机复压2遍即可。

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施工特点

沥青砂主要由细集料组成,空隙率小,故防水性能佳。沥青砂封层不宜过厚,因为它的强度过低,会导致路面结构层的整体强度降低;也不能太薄,否则对下承层桥面铺装的平整度要求过高,在摊铺过程中容易出现裸露点,加大人工辅助的工作量,且不利于碾压成型,无法形成有效的防水层。

实践表明,当桥面平整度最大间隙小于5 mm、沥青砂封层厚度大于10 mm时,可以有效保证沥青砂封层的平均厚度,起到局部平整度找平、减少人工辅助工作量和易于碾压成型等作用,从而形成较好的封水层。

从现场施工情况来看,当厚度为10~15 mm时,沥青砂具有提高平整度和易于碾压成型的功能。

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施工难点与注意事项

(1)结构物表面清洁程度决定了沥青砂与结构物表面的黏结程度。在施工前,对结构物表面进行凿毛处理,保持结构物表面粗糙、清洁、干燥。可用空压机或者森林灭火器对结构物表面进行清理。

(2)在已凿毛并且清理干净的桥面上洒布黏层油,既可以有效地提高桥面的防水性能,也可以提高桥面和沥青砂的黏结。

(3)由于采用摊铺机进行作业,因此对桥面平整度有要求。结构物表面平整度最大间隙应小于5 mm。

(4)要重视轮胎压路机复压的过程。一方面,利用轮胎压路机的揉搓挤密作用让沥青砂与桥面凿毛面充分契合,提高黏结性;另一方面,沥青砂与桥面充分黏结,可以提高桥面的防水性能以及面层的整体粘结强度。

(5)施工过程中及结束时都必须进行交通管制,碾压成型24 h后或表面温度低于50℃后,方可开放交通或者进行下一道工序。

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应用案例

2009年,西安咸阳机场专用高速公路桥面OGFC-13铺装层施工,部分桥面铺装采用“铣刨+清理+SBR黏层油+AC-5沥青砂+SBR改性乳化沥青黏层油+AC-20下面层+双层SBS改性乳化沥青黏层油+OGFC-13上面层”结构。通车五年后,桥面铺装黏结牢固,无推移、拥包、车辙等病害。

2011年,西安至商州高速公路桥面SMA-13铺装层施工,在长大纵坡段的单幅25处共6.8 km的桥面铺装采用“铣刨+清理+SBR改性乳化沥青黏层油+AC-5沥青砂+SBR黏层油+AC-20下面层+SBR改性乳化沥青黏层油+SMA-13上面层”结构。通车两年多后,桥面铺装黏结牢固,无推移、拥包、车辙等病害。

另外,陕西十天高速公路、西商高速公路等项目在部分隧道的复合式路面施工中采用1.5 cm厚AC-5沥青砂代替同步碎石封层,效果良好。

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施工质量检测

在施工过程中,主要检测沥青砂混合料的施工温度,控制摊铺厚度、摊铺速度和碾压遍数。对于施工成型后的沥青砂,主要检测平整度和渗水系数等指标。

为了检验沥青砂的自身强度以及与水泥混凝土桥面的黏结状况,可以在铺筑试验路的第二天使用重型货车在沥青砂上进行制动、掉头等试验。一般情况下,沥青砂可以承受上述破坏性试验。如果沥青砂出现脱落、位移等现象,应该在水泥混凝土桥面浮浆凿毛、粉尘处理和黏层油洒布等方面查找原因,以便在大面积施工中加以改进,确保沥青砂封层起到调平、封水、黏结的作用。

■来源:《沥青路面施工技术与工艺全解》,陕西省交通建设集团公司教授级高工、长安大学兼职教授李爱国著。

E/N/D

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