sma改性沥青在钢箱梁桥面铺装中的应用

sma改性沥青在钢箱梁桥面铺装中的应用

钢箱梁直接承受主梁、横向梁和纵梁的负荷，是一种高效率的结构。钢箱梁在荷载作用下的变形和受力特点与普通水泥混凝土桥梁相比具有非常明显的区别。在同一钢箱梁桥的不同部位,其受力和变形也具有非常明显的区别。为了满足大跨度的要求,就必须降低桥梁的恒载,这样钢桥面铺装层的厚度也受到了严格的限制,给钢箱梁桥面的铺装工作带来相当大的技术难度。钢箱梁桥面铺装层的结构材料必须满足与钢板变形同步性能好,同钢板黏结性强,高温稳定,低温抗裂,耐疲劳,不透水,便于施工,易于维修等基本技术要求。采用双层改性沥青SMA铺装可以有效地解决钢箱梁桥面铺装的技术难题。1钢箱梁桥面铺装的病害钢箱梁桥面铺装结构直接承受着交通荷载的反复作用,处于极为不利的工作环境之中。具有一般沥青路面和水泥混凝土桥面铺装结构所没有的特点。(1)它不具备水泥混凝土桥面(包括钢桁架水泥混凝土桥面板组合式桥面)那样的刚性底板支撑,更不具备道路那样坚强的路基与基层结构的支撑。钢箱梁桥面铺装处于随时都在变形的基础之上,容易产生网状裂缝、反射裂缝、车辙、搓板等病害。(2)钢箱梁一般建在跨高速公路、跨主线段等因各种原因易产生振动的地方,它的变形、位移、振动都将直接影响铺装结构的工作状态。容易产生各种裂缝和搓板。(3)铺装层除受自身温度变化的影响外,钢箱梁桥跨结构的季节性温度变化也严重影响铺装层的变形。钢材的导热系数及线膨胀系数大,这使沥青铺装层在全年极端高温与低温环境下,受到比同一地区沥青路面所不可能有的强烈的不利影响,它对大气温度的影响更为敏感。容易引起横向裂缝、车辙、拥包、搓板、坑槽等病害。(4)桥面铺装层不仅有与路面相同的受力模式,而且在某些荷载的作用下,钢箱梁还将产生负弯矩,出现倒置的受力模式,使铺装层表面承受拉伸荷载。这时候容易产生各种裂缝。(5)钢材的最大的弱点是生锈,它比有的建筑材料更怕水。2安装连接钢箱梁的技术要求2.1桥面铺装层(1)钢桥面铺装层必须能与桥面板紧密结合成为整体。桥面铺装层必须能尽量与桥面板的变形同步(即具有与钢板变形的随从性)。(2)桥面铺装层必须能严密的保护好桥面板,具有有效的排水系统,能有效防水,以防止钢桥面生锈。(3)钢箱梁桥面铺装层所使用的沥青材料必须具有较小的温度敏感性。夏天能耐高温,有较好的高温稳定性和抗流动变形能力,不致产生车辙、推拥、流动变形;冬天能耐低温,有良好的应力松弛性能和低温抗裂性能。2.2防腐漆及铺装层双层改性沥青SMA铺装结构包括:钢箱梁桥面防腐处理、防水黏接层体系;侧重于热稳性和防护性的铺装底层(保护层);侧重于抗变形能力和表面功能的铺装表层体系(见图1)。(1)防腐处理包括喷砂除锈和喷涂防腐漆,防腐漆一般采用无机富锌漆或热喷锌;(2)防水黏接层由满布0.8～1.2mm黏接剂及1层预拌沥青碎石层组成;(3)铺装下层(保护层)采用SMA-10,这种具有较硬的改性沥青和较小空隙率(2.5%～3.5%)的SMA混和料,能保证铺装层具有良好的热稳性和密水性;(4)铺装表面层采用SMA-13。SMA-13混合料的改性沥青弹性好且变形能力优良、粗骨料嵌挤良好(空隙率为3.5%～4.5%),能保证铺装层的热稳性、抗裂性及表面抗滑等性能。其中,按SHRP规范分级,铺装下层用的改性沥青应为PG82-22,铺装上层改性沥青应为PG76-22,具有较大的使用温度区间,其混合料设计指标及使用性能均满足技术要求。3改性沥青sma铺装技术在钢箱梁桥面铺装层施工过程中,防水黏接层性能、改性沥青的配比及加工工艺,SMA混合料的配合比设计及钢箱梁桥面铺装施工技术,都是改性沥青SMA铺装方案的关键技术。(1)段式防护台钢箱梁桥面的防腐处理包括两道工序,喷砂除锈和喷涂防腐漆。(2)钢箱梁桥面的防水黏接剂与铺设材料防水黏接层由满布0.8～1.2mm黏接剂及1层预拌沥青碎石层组成。黏接剂施工是在钢箱梁桥面完成防腐施工之后,利用沥青洒布车,在钢箱梁桥面板上均匀地洒布一层0.8～1.2mm的防水黏接剂。防水黏接剂是专门开发的应用于钢箱梁桥面铺装的沥青类材料,其环球法软化点在100℃以上。在防水黏接剂之上,撒布一层3～5mm的硬质沥青预拌碎石,撒布温度在190℃左右。撒布后用胶轮压路机紧跟碾压,固化后扫除多余碎石,形成一层嵌入防水黏接剂之中的满布碎石层,与防水黏接剂一起构成钢箱梁桥面的防水黏接层。防水黏接层具有连接防护漆与铺装层的重要作用,同时又具有良好的防水封闭作用。该层本身具有较高强度、较好抗变形能力,在铺装下层施工中,为施工机械的行走提供一个行走界面。该层在铺装下层施工完成之后不独立存在。(3)改善混合料保温性能防水黏接层完成之后,紧接着是SMA-10改性沥青混合料铺装下层的施工。在施工中,必须按改性沥青混合料的运输、摊铺与碾压工艺要求进行施工。混合料运输过程的保温措施十分重要,必须控制现场混合料温度不低于160℃。由于SMA改性沥青混合料黏度较高,摊铺温度要求高,摊铺阻力要比普通混合料大,在施工过程中,摊铺机的摊铺宽度不能伸得太宽,摊铺速度应缓慢、匀速。摊铺和碾压时要严格按照SMA路面的工艺要求,做到“紧跟、慢压、高频、低幅、切忌过度碾压”。SMA-13改性沥青混合料铺装上层的施工方法与SMA-10改性沥青混合料铺装下层施工方法相同。4工程总体运行情况广州市内环路2.6标和三元里立交工程的钢箱梁的桥面铺装施工,均采用了双层改性沥青SMA铺装施工技术。两项工程已竣工投入使用多年,经历了2001年的持续降雨和频繁的台风袭击,以及2003年的持续高温天气和多次强台风袭击,总体运行情况良好,未发现明显变形及其他病害,得到业主、监理以及同行们的好评。实践证明双层改性沥青SMA铺装施工技术运用在钢箱梁桥面上是有效而可行的,值得在华南地区推广应用。5沥青混凝土的施工SMA改性沥青的抗高温车辙变形性能、低温抗裂性能、抗疲劳性能、防水性能、变形能力、表面功能等都比普通密级配的沥青混凝土好