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摘要:针对某桥梁实际情况,在对其原路面结构、破坏情况及其产生原因进行分析介绍的基础上,对桥梁路面修复技术的运用进行深入分析,内容包括原材料选择、混合料设计、防水层处理和相关施工工艺,最后通过实践得出本桥梁路面修复施工技术可行、经济合理、新颖有效的结论,旨在为类似桥梁路面修复工程提供可靠的参考借鉴。
关键词:桥梁路面;修复技术;桥梁施工
0引言
目前,很多既有桥梁的路面都出现了不同类型和不同程度的破坏,对桥梁路面正常使用造成影响。因此,在实际工作中应在做好调查的基础上,根据原桥面体系实际情况,采取合理有效的施工技术予以修复,以此确保路面处在最佳使用状态。
1工程概况
破除处理桥面破坏后,破坏集中与底层和防水层之间,同时两层完全脱离,与裂缝正对的防锈层出现白色粉末,说明钢板和铺装层之间由于黏结力降低而产生脱离。其原因主要为以光滑钢板为基础进行铺装施工时,在高温条件下黏结强度与抗剪强度均较低,容易发生老化,导致抗挠曲变形性能变差,加之交通荷载不断作用,桥面受到局部急刹车作用后,会产生较大的剪切强度,大于极限抗剪能力,致使上、下层产生脱离,最终产生滑移与脱落。除此之外,因基面与面层在弹性模量上相差巨大,面层主要处在受压的状态,底层和面板之间脱离将使铺装层中的受力产生变化,而且在底部产生应力集中。如果拉应力增加至抗拉强度,则会产生开裂破坏现象。伴随空气与水的不断进入,到达防锈层后会使防锈层加速老化,导致其防锈功能丧失。受到水与空气的作用后,大面积扩散蔓延,导致钢板产生锈蚀,对下部结构层造成严重影响,缩短其使用寿命。可见,铺装层和钢板的黏结强度及剪切强度对铺装质量有直接影响,必须引起相关人员的高度重视[1]。
2桥梁路面修复技术运用
2.1材料选择
2.1.1原材料
(1)沥青胶结料
因桥梁所在地区夏季高温,且交通量较大,大型车占比可以达到40%以上,具有过桥重车比例较大的特征。同时,气候会对铺装层造成较大影响,应予以充分考虑。基于上述特点,在桥梁路面修复施工中,建议采用SBS改性沥青。
(2)集料
对于粗集料,其嵌挤作用是否良好主要取决于石质是否坚韧,颗粒是否具有良好棱角性。根据以往经验,以上性质均为SMA主要指标。而在SMA当中,细集料实际占比通常在10%以内,但也会对混合料性能造成很大影响。实际工程中,细集料通常以机制砂为主。
(3)填料
填料一般没有特殊要求时,可以石灰石矿粉为主。
(4)纤维稳定剂
在纤维稳定剂方面,对于德兰尼特纤维,它属于聚丙烯腈纤维,具有加筋、吸附和增黏等重要作用,因此可将其作为首选。
2.1.2混合料
以铺装层相关设计要求为依据,将纤维掺量取胶结料与矿料总重的3‰,基于此进行配合比设计。针对不同的部位及其使用功能,混合料性能将有很大的不同,对于铺装底层,应做到不透水,具有良好的热稳定性与变形能力。对于铺装面层,除了要有变形能力,还要能有效抵抗疲劳性开裂。经过相关试验,结合夏季温度较高的实际特点,将混合料主要性能指标确定如下:①下面层:油石比为6.3%,析漏损失率不超过0.1%,浸水飞散损失率不超过15%,空隙率为3.2%,矿料空隙率不小于16.5%,沥青饱和度为75%~85%,稳定度不小于6.0kN;②上面层:油石比为6.2%,析漏损失率不超过0.18%,浸水飞散损失率不超过15%,空隙率为3.8%,矿料空隙率不小于17%,沥青饱和度为75%~85%,稳定度不小于6.0kN。
2.2防水层处理
铺装层在设计使用说明内有着良好性能的重点在于保证和面板之间充分黏结,以此共同承受综合作用,包括水平力与垂直力。基于此,黏结层自身抗剪性能至关重要。当前,黏结层材料因方案和材料不同而可以分成多种类型,常见的有以下三种:热固性、热熔性与溶剂型。其中,热熔性主要由掺有树脂的沥青与聚合物构成。其变形能力良好,可适应多种条件下的作用,也能提供一定防水封闭性,但存在高温条件下容易软化的缺点。溶剂型主要是指乳化沥青与具有可溶性特点的橡胶沥青。目前我国正广泛使用乳化沥青黏结剂,具有可溶性特点的沥青橡胶现在在日本广泛应用。该材料在高温条件下也容易法神个软化,同时在摊铺过程中还会放出大量气体,导致铺装层上出现气泡。热固性主要是指环氧沥青,在沥青材料中按照一定比例加入催化剂、环氧树脂与固化剂,然后通过加热制得。相较于之前两种材料,该材料不论是黏结能力和变形能力,还是热稳定性,均具有显著优势。然而,需要注意,它对施工条件及设备往往提出了较高的要求。基于对各项影响因素的分析考虑,选择适宜的处理工艺。方法一是原体系所用处理方法,经过和方法二的对比发现,采用“HBW+玄武岩颗粒”的方法的试件,其黏结强度比采用“环氧锌漆+环氧沥青”的方法的试件高。故将方法一作为钢板主要处理方法。此外,在试验过程中还对三种不同粒径的颗粒实施了对比,即细颗粒(其粒径在1.18~2.36mm范围内),中颗粒(其粒径在2.36~4.75mm范围内),粗颗粒(其粒径在4.75~9.5mm范围内)。经分析得出:中颗粒黏结强度最高[2]。
2.3施工工艺
以上述设计方案与试验结果为依据,提出以下铺装工艺:(1)对钢板上表面实施喷砂除锈,确保清洁度不低于Sa2.5级,并且粗糙度要能达到50~70μm,再均匀喷射HBW,将其作为防锈层,其厚度应控制在0.5~1.5mm范围内。完工后予以检查,完成检查并且确认合格后,即可进入下一道工序。(2)对防水层进行铺装施工,在防锈层表面的界面胶彻底固化以后,再均匀喷洒HBW,厚度按2.0~3.0mm控制,待其固化以前,按照3.0~4.0kg/m2的数量撒布中颗粒玄武岩,也可按照2.5~3.5kg/m2的数量撒布钢纤维,所用钢纤维的长径比按照35~40控制,撒布完成后,确保玄武岩或者是钢纤维的至少1/3进入到界面胶当中,经过一段时间的固化形成粗糙的表面。完全固化以后,将没有完全粘牢的钢纤维或者是玄武岩扫除干净。(3)对下面层进行铺装施工,在之前形成的粗糙表面上按照0.4~0.6L/m2的用量均匀喷洒乳化沥青,以此形成黏结层,再摊铺一层厚度为4cm的SMA-10,至此即可完成下面层的铺装施工。(4)最后对上面层进行铺装,与SMA-10基础上进行SMA-13的摊铺,在摊铺的过程中,将厚度严格控制在3cm。
3结语
综上所述,通过在钢板表面采用HBW形成防锈层,并采用中颗粒玄武岩与HBW形成防水层,能对桥梁路面上的破损进行有效的修复,本桥梁从修复完成到现在,未产生开裂现象,达到了预期的目标。此外,通过对防水层进行的粗糙化处理,还能使极限剪切强度达到2.0MPa,使整个桥面体系都具有良好抗开裂性能,此时需要注意将玄武岩颗粒粒径控制在2.36~4.75mm范围内[3]。
参考文献:
[1]翁盛华.冷薄层罩面技术在闽北地区旧桥面修复工程中的应用研究[J].福建交通科技,2017(2):103-106.
[2]孙逢宾,张宇,倪金龙.柳浪洲大桥T梁更换及桥面修复施工方案例析[J].北方交通,2013(8):49-51.
[3]张华辉.钢桥面防水防腐处理在厦门天圆大桥桥面修复中的应用[J].福建建材,2013(6):36-37.
作者:底义华 单位:石家庄市公路桥梁建设集团第五公路工程处