sac瀝青砼在鋼橋面鋪裝層中的應用

sac瀝青砼在鋼橋面鋪裝層中的應用

1橋面鋪裝體系的問題北江馬橋大橋位于廣東省肇慶四會。這是中國第一座自行設計、自行施工的公路和鐵路兩條交叉異板鋼橋。該橋建成于1984年,橫跨北江,公路橋和鐵路橋平行支撐在同一個橋墩。公路橋為14孔64m簡支鋼箱梁、正交異性板鋼橋面,橋長919.6m,行車道9m+人行道2×1.5m,橋梁設計荷載為汽-20、掛-100。1984年年底大橋建成后,至今已使用了近30年。期間進行過3次橋面鋪裝改造,最近的一次翻修是在2001年完成的。自2009年初開始,橋面瀝青鋪裝層開始出現(xiàn)較為明顯的病害,加之臨近的國道維修導致該橋的交通量增加,橋面病害程度加劇,普遍出現(xiàn)坑洼不平,整個橋面鋪裝體系均出現(xiàn)不同程度的損壞。由于鋼橋面鋪裝層易出現(xiàn)高溫推移和車轍等病害,而且疲勞抗裂、防水粘結等問題較突出,北江馬房大橋橋面鋪裝層采用高粘度、高韌性的SBS+橡膠粉復合改性瀝青,混合料采用抗車轍、低收縮、低回彈的SAC多碎石骨架密實型瀝青砼,結構層采用上面層為SAC-13、下面層為SAC-10的倒裝結構,并采用高粘結力、高密防水的雙層橡膠瀝青防水粘結層。具體橋面鋪裝結構為4cmSAC-13上面層+玻璃纖維格柵+防水粘結層+4cmSAC-10下面層+防水粘結層+環(huán)氧富鋅底漆(見圖1)。2sac橡膠混合料的配合比設計2.1膠凝劑和纖維SAC型瀝青混合料采用殼牌SBS改性瀝青,橡膠粉采用湖北宏遠環(huán)保再生資源有限公司生產(chǎn)的宏蓮牌膠粉,集料采用封開東威石場的輝綠巖碎石,礦粉由四會逕口鎮(zhèn)鴻昌石粉廠生產(chǎn),纖維采用深圳海川新材料科技有限公司生產(chǎn)的德蘭尼特纖維。經(jīng)檢測,上述原材料的各項技術指標均符合施工規(guī)范及設計要求。2.2合成配合比及級配曲線在充分考慮拌和樓除塵效果的情況下,經(jīng)過試配,SAC-10型橡膠瀝青混合料目標配合比采用5~10mm集料∶0~3mm集料∶礦粉∶德蘭尼特纖維∶橡膠粉雙改性瀝青=64∶31∶5∶0.4∶7.1,其合成配合比見表1,目標配合比級配曲線見圖2;SAC-13型橡膠瀝青混合料目標配合比采用10~15mm集料∶5~10mm集料∶0~3mm集料∶礦粉∶德蘭尼特纖維∶橡膠粉雙改性瀝青=39∶28∶29∶4∶0.4∶6.6,其合成配合比見表2,目標配合比級配曲線見圖3。通過混合料級配調(diào)試和相關驗證試驗,所設計的SAC-10、SAC-13型橡膠瀝青混合料的抗水損害性能、高溫穩(wěn)定性能及低溫抗裂性能均滿足相關規(guī)范及設計要求,室內(nèi)目標配合比設計結果可用于生產(chǎn)配合比設計。2.3熱料倉篩網(wǎng)分級根據(jù)目標配合比確定的最佳油石比進行生產(chǎn)配合比調(diào)試,采用4000型日工間歇式瀝青拌和樓,試拌前采用砝碼對拌和樓各計量系統(tǒng)進行校正,確認各部件運轉(zhuǎn)正常,計量準確。按照目標配合比的礦料比例,以260t/h的生產(chǎn)量調(diào)整各冷料倉開啟口及下料電機轉(zhuǎn)速或頻率,使下料比例能夠均衡并接近目標配合比的礦料比例,冷料烘干加熱后并經(jīng)振動篩二次篩分后分別進入熱料倉(4層篩網(wǎng)尺寸分別為16、11、7、4mm),分別從各熱倉取樣作篩分試驗。根據(jù)各熱料倉的篩分結果,結合SAC-10、SAC-13瀝青混合料級配要求,確定SAC-10型瀝青混合料熱料倉礦料比例為1#熱料倉(0~4mm)∶2#熱料倉(4~7mm)∶3#熱料倉(7~11mm)∶礦粉=30%∶16%∶48%∶6%,礦粉纖維摻量為0.4%,油石比為7.1%,其合成配合比如圖2所示;SAC-13型瀝青混合料熱料倉礦料比例為1#熱料倉(0~4mm)∶2#熱料倉(4~7mm)∶3#熱料倉(7~11mm)∶4#熱料倉(11~16mm)∶礦粉=28%∶11%∶27%∶29%∶5%,礦粉纖維摻量為0.4%,油石比為6.6%,其合成配合比如圖3所示。圖2、圖3表明生產(chǎn)配合比曲線都與目標配合比曲線非常接近。3噴砂、噴砂處理施工時將橋面板以跨為單位進行表面預處理、噴砂處理和防腐涂裝施工。在進行每一跨施工時需全跨封閉,以防外來因素對橋面防腐涂層的破壞和再次污染。3.1疊置鋼板的檢測在進行噴砂除銹前,對每段鋼箱梁橋面板及每段鋼箱梁連接板螺栓位置進行外觀檢查,記錄其上的油污、粘結劑、紅繡及橋面鏟除原舊瀝青層時對橋面板造成的傷痕和凹坑位置,并檢查箱梁鋼板表面是否存在焊瘤和材料缺陷,如有,對缺陷處作修補后進行防腐施工。外觀檢查及缺陷處理完畢,采用化油劑和電動洗地擦清潔橋面鋼板,再用高壓清淡水沖洗,確保橋面板清潔無油污、粘結劑、粉塵及其他污染物。預清潔后進行鹽份測試,鹽份含量應低于0.01%。3.2可處理地面區(qū)域的微膠囊化表面噴砂除銹采用具有自動回收磨料功能的無塵噴砂機進行施工,對其無法處理的邊角部位,采用開放式噴砂或手動工具打磨處理。整個施工過程中須認真檢查,尤其是噴砂難以處理到的部位。噴砂后的鋼板面粗糙度控制在40~80μm,清潔度達到Sa2.5級。3.3無氣噴涂鋼板待每跨箱梁面板檢驗合格后,首先采用吹風機及吸塵機對鋼橋面進行清潔,然后使用毛刷對鋼板表面易涂漏的邊角作預處理,最后采用無氣噴涂的方式整體進行一度JPH0680環(huán)氧富鋅涂裝,干膜厚度為50~75μm。3.4鋪設相關設備,加強對橋面的整理防水粘結層采用歐亞瀝青碎石同步車施工,防水粘結層Ⅱ、Ⅰ的灑布量及規(guī)格如表3所示。防水粘結層施工前配置2臺吹風機將施工現(xiàn)場的雜物吹掃干凈,再采用灑水車沖洗橋面灰塵。橋面清理干凈后,在灑布粘層油之前上鋼橋面的所有人員必須戴鞋套。粘層所用碎石通過拌和樓進行烘干、除塵,改性橡膠瀝青粘度(177℃)為3~4Pa·s。在灑布過程中,灑布車應保持勻速行駛,確保均勻灑布。橡膠瀝青的灑布溫度一般控制在190~195℃。4sac橡膠混合料施工4.1復合改性瀝青和橡膠瀝青自然條件下的性能測試工程橡膠粉采用80目廢舊斜交胎粉,用于生產(chǎn)橡膠瀝青的改性瀝青為殼牌PG76-22瀝青,橡膠粉的摻量為18%。橡膠瀝青技術指標及檢測結果如表4所示。采用濕法生產(chǎn)工藝加工復合改性瀝青,當SBS改性瀝青升溫到160℃后,將其泵入反應釜中。反應發(fā)育溫度為180℃左右,反應時間為60min,生產(chǎn)結束后檢測180℃旋轉(zhuǎn)粘度,并在使用前1~2h再次進行橡膠瀝青技術性能測試,橡膠瀝青180℃旋轉(zhuǎn)粘度為2.5~5.0Pa·s。橡膠改性瀝青盡量在24h內(nèi)使用完,若特殊原因未能用完,應降低橡膠瀝青溫度至145~155℃后存儲。4.2靜力層析施工瀝青混合料生產(chǎn)之前檢測橡膠瀝青的180℃旋轉(zhuǎn)粘度,粘度符合要求(2.5~5.0Pa·s)方可開始生產(chǎn)瀝青混合料,并控制好每鍋混合料的纖維投放量。干拌時間設定為15s,濕拌時間為45s,合計拌和時間不低于60s。橡膠瀝青加熱溫度控制在180~190℃,石料加熱溫度控制在190~220℃,混合料出廠溫度控制在170~185℃。瀝青混合料采用一臺伸縮攤鋪機攤鋪,攤鋪中采用非接觸式平衡梁自動找平方式控制攤鋪厚度,按設計寬度9.0m施工。攤鋪機事先在路面就位,調(diào)好橫坡(1.5%)。攤鋪開始前對熨平板預熱45min以上,使其溫度達到140℃以上。攤鋪機行走速度控制在2m/min左右,松鋪系數(shù)為1.2。4.3混合料的選擇混合料攤鋪后應盡可能在高溫下進行碾壓,并遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的碾壓原則。碾壓時嚴格掌握碾壓(初碾和終碾)溫度,碾壓應慢速、均勻地進行。對SAC-10及SAC-13兩種混合料采用兩種碾壓工藝進行比選,其壓路機碾壓組合方式及碾壓技術要求分別如表5、表6所示。經(jīng)現(xiàn)場檢測,SAC-10、SAC-13型瀝青混合料的兩種碾壓方案壓實度均可滿足要求,滲水系數(shù)均為零,碾壓工藝1的壓實度及構造深度大于碾壓工藝2。因此,兩種混合料均選用碾壓工藝1。(1)SAC型橡膠瀝青路面為高瀝青含量的斷級配型,具有良好的高溫性能、低溫抗變形性能和抗疲勞性能,可使路面抵抗車轍、開裂等病害的能力更強,從而延長路面使用壽命,降低養(yǎng)護成本。由于橡膠瀝青具有很高的粘度,因而橡膠瀝青粘層能夠與鋼橋面形成良好的粘結,使其具有良好的防水效果,特別適用于瀝青橋面鋪裝的防水粘結層。(2)防水粘結層粘層所用改性橡膠瀝青粘度(177℃)為3~4Pa·s,橡膠瀝青的灑布溫度宜控制在190~195℃。(3)SAC型瀝青混合料為較多的粗集料形成的骨架嵌擠結構,并且采用了SBS+橡膠粉的復合改性瀝青,具有較好的高溫穩(wěn)定性及抗水損性,較適合用于鋼橋面鋪裝。(4)SAC-10、SAC-13瀝青混合料均屬細級配混合料,混合料施工均勻性強