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摘 要： 摘要：文章從瀝青混凝土橋面鋪裝質(zhì)量的主要影響因素入手進(jìn)行分析，進(jìn)而分別從不同層間接觸狀態(tài)、瀝青鋪裝體系最不利荷載位置、瀝青鋪裝層不同厚度的層間應(yīng)力、行車超載等影響因素對(duì)橋面鋪裝層間應(yīng)力特性進(jìn)行分析與了解。對(duì)防水材料的實(shí)際運(yùn)用效果進(jìn)行了鋪裝
摘要：文章從瀝青混凝土橋面鋪裝質(zhì)量的主要影響因素入手進(jìn)行分析，進(jìn)而分別從不同層間接觸狀態(tài)、瀝青鋪裝體系最不利荷載位置、瀝青鋪裝層不同厚度的層間應(yīng)力、行車超載等影響因素對(duì)橋面鋪裝層間應(yīng)力特性進(jìn)行分析與了解。對(duì)防水材料的實(shí)際運(yùn)用效果進(jìn)行了鋪裝實(shí)驗(yàn)，在這基礎(chǔ)上總結(jié)出了橋面柔性防水層的施工工藝和質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收方法。
關(guān)鍵詞：瀝青混凝土橋面,橋面鋪裝,橋面鋪裝病害,防水施工
1瀝青混凝土橋面鋪裝病害分析
通常瀝青混凝土橋面作為橋梁建設(shè)的組成部分，一方面是橋梁的共同受力層，需要具有較強(qiáng)的完整性，另一方面還需具備足夠的抗壓、抗裂、抗拉伸性能。
此外橋面鋪裝層還有一項(xiàng)重要的功能，即對(duì)橋梁主體的保護(hù)功能，保證橋面鋪裝層的完整性對(duì)保護(hù)橋梁具有重要作用[1]。據(jù)有關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，瀝青混凝土橋面會(huì)隨著使用時(shí)間的增加而表現(xiàn)出越來(lái)越嚴(yán)重的病害，這些病害多是由防水粘結(jié)層出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致的。瀝青混凝土橋面鋪裝病害因素：橋面鋪裝材料主要包括瀝青混凝土與水泥混凝土，二者在模量方面具有極大的差異性，如果瀝青混凝土厚度不足，其抗剪強(qiáng)度就不足以抵抗路面荷載引起的剪應(yīng)力，造成瀝青混凝土橋面發(fā)生較大的剪切變形，外在表現(xiàn)為推移、擁包或車轍[2]。
防水粘結(jié)層是柔性瀝青層與剛性橋面板之間的平穩(wěn)過(guò)渡，當(dāng)防水粘結(jié)層的粘結(jié)力不足時(shí)，在長(zhǎng)時(shí)間的行車荷載作用下，防水粘結(jié)層的粘結(jié)力逐漸消失，導(dǎo)致層間的抗剪強(qiáng)度下降，無(wú)法抵抗行車引起的剪應(yīng)力，導(dǎo)致瀝青層與橋面板間應(yīng)力失衡，外在表現(xiàn)為撕裂、脫皮等。從橋梁外在因素分析，行車超載將會(huì)造成更大的鋪裝層內(nèi)、層間剪應(yīng)力，使瀝青混凝土橋面出現(xiàn)車轍、推移、擁包現(xiàn)象。
2橋面鋪裝層間應(yīng)力分析
2.1不同層間接觸狀態(tài)的鋪裝層間力學(xué)分析
對(duì)于普通瀝青混凝土橋面鋪裝層間接觸條件，層間標(biāo)準(zhǔn)剪切彈性柔量滑動(dòng)系數(shù)α的計(jì)算公式為：
其中，AK為標(biāo)準(zhǔn)剪切彈性柔量;E為橋面鋪裝上層的彈性模量;μ為泊松比;δ為雙圓荷載半徑;通過(guò)該公式的計(jì)算，可以明顯的表征出鋪裝層間的接觸狀態(tài)，并且從α值的不同可以看出層間接觸狀態(tài)的變化情況，比如α值越大，說(shuō)明層間在單位剪應(yīng)力的作用下相對(duì)滑動(dòng)越大，層間的粘應(yīng)力越小，粘結(jié)性越差。相反，α值越小，說(shuō)明鋪裝層間的摩阻力越大，粘結(jié)性能越好，層間趨于連續(xù)狀態(tài)。
研究不同接觸狀態(tài)對(duì)層間剪應(yīng)力的影響，能夠分析出不同材料鋪裝層間結(jié)合的性能，進(jìn)而能夠設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的施工工藝和技術(shù)，提高施工質(zhì)量。在普通的瀝青混凝土橋面中，柔性瀝青混凝土與剛性水泥混凝土鋪裝層間的活動(dòng)系數(shù)較大，說(shuō)明二者之間的接觸狀態(tài)容易出現(xiàn)不連續(xù)狀況，并且不連續(xù)狀態(tài)的出現(xiàn)以及具體接觸狀態(tài)都會(huì)直接影響到防水粘結(jié)層的鋪裝質(zhì)量。
2.2瀝青鋪裝體系最不利荷載位置力學(xué)分析
對(duì)橫橋向不利荷載位置力學(xué)影響的界定，分別從層間最大剪應(yīng)力τmax、橋面上、下鋪裝層內(nèi)的最大主應(yīng)力σ1、橫橋向最大拉應(yīng)力σmax、在行車荷載應(yīng)力作用下產(chǎn)生的最大豎向位移μy四個(gè)因素進(jìn)行分析。國(guó)內(nèi)外相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在橋面的任何一個(gè)橫橋向荷位加載位置上，處于橋面最上層的瀝青層的縱向拉應(yīng)力均大于橫向拉應(yīng)力，這會(huì)造成橋面在行車荷載的應(yīng)力作用下產(chǎn)生橫橋向的疲勞裂縫病害。
荷載位置通過(guò)車輪移動(dòng)可以發(fā)現(xiàn)，從橋的邊緣向中心移動(dòng)的過(guò)程中，瀝青面層的橫橋向最大拉應(yīng)力是不斷減小的，此時(shí)下層的最大主應(yīng)力及縱向最大拉應(yīng)力均逐漸變大。當(dāng)確定了數(shù)值最大處，即為橫橋向最不利荷載位置。對(duì)縱橋向最不利荷載位置的力學(xué)分析中，層間最大剪應(yīng)力τmax、橋面上、下鋪裝層內(nèi)的最大主應(yīng)力σ1、橫橋向最大拉應(yīng)力σmax、在行車荷載應(yīng)力作用下產(chǎn)生的最大豎向位移μy四個(gè)因素仍然為主要分析指標(biāo)因素。
2.3瀝青鋪裝層厚度的層間力學(xué)分析
瀝青鋪裝層厚度對(duì)下層的防水粘結(jié)層底最大剪應(yīng)力的影響可由二次回歸方程進(jìn)行計(jì)算，τmax=a·1h2n-b·1hn+c1，瀝青鋪裝層厚度對(duì)防水粘結(jié)層底豎直壓應(yīng)力的力學(xué)影響可由二次回歸方程進(jìn)行計(jì)算，σmax=a·2h2n-b·2hn+c2，其中τmax為防水粘結(jié)層底最大剪應(yīng)力，σmax為防水粘結(jié)層底豎直壓應(yīng)力，為鋪裝層厚度hn，a、b、c為相應(yīng)屬性數(shù)值。
由二次元方程可知，隨著瀝青橋面鋪裝層厚度的增加，層間最大剪應(yīng)力逐漸減小，整體的抗剪能力提高。瀝青鋪裝層厚度變化時(shí)，由豎向壓力所產(chǎn)生的層間摩阻力直接影響了層間的抗剪強(qiáng)度，即豎向壓應(yīng)力越大，層間抗剪強(qiáng)度越大，防水粘結(jié)層的粘結(jié)性能越好，橋面穩(wěn)定性越好。但是隨著瀝青橋面層厚度的增加，防水粘結(jié)層的豎直壓應(yīng)力減小，造成防水粘結(jié)層與下層水泥橋面板層間的剪應(yīng)強(qiáng)度降低，進(jìn)而影響防水粘結(jié)層的鋪裝質(zhì)量。
2.4行車超載對(duì)橋面鋪裝層的力學(xué)影響分析
從行車超載對(duì)層間剪應(yīng)力與層內(nèi)剪應(yīng)力的影響來(lái)看，隨著超載比例的增加，瀝青鋪裝層與防水粘結(jié)層間的剪應(yīng)力逐漸增加，另外，鋪裝層間與層內(nèi)的剪應(yīng)力也隨著行車超載比例的增加而增大。在各層間剪應(yīng)力變化中，瀝青鋪裝層內(nèi)、防水粘結(jié)層內(nèi)、水泥混凝土橋面板層內(nèi)的剪應(yīng)力變化相對(duì)較小，瀝青混凝土鋪裝層與防水粘結(jié)層之間、防水粘結(jié)層與水泥混凝土橋面板層間剪應(yīng)力變化相對(duì)較大，這說(shuō)明車輛超載所產(chǎn)生的水平荷載應(yīng)力與超載應(yīng)力共同作用下，層間剪應(yīng)力變化加大，進(jìn)而造成層間剪切破壞較為嚴(yán)重，容易發(fā)生鋪裝擁包、撕裂和搓板現(xiàn)象。
3瀝青混凝土橋面防水施工工藝
防水粘結(jié)層的防水材料選擇、施工工藝標(biāo)準(zhǔn)及施工過(guò)程都要與橋面情況、氣象條件等因素相互結(jié)合，建立完善的防水施工和質(zhì)量控制體系具有積極的意義[3]。
3.1防水設(shè)計(jì)施工準(zhǔn)備及材料參數(shù)
為使防水粘結(jié)層的防水效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，防水施工需要符合基本要求[4]：
(1)橋面板采用細(xì)粒式級(jí)配水泥混凝土，在橋面板內(nèi)布設(shè)縱橫鋼筋網(wǎng)，增強(qiáng)應(yīng)力擴(kuò)散能力，橋面鋪裝坡度與路拱坡度需符合設(shè)計(jì)要求，以保證橋面鋪裝面層厚度均勻。
(2)防水粘結(jié)層施工前，需要確保水泥混凝土橋面板的干燥度與強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，干燥度與強(qiáng)度的判斷，多采用觀察與手觸的方式實(shí)現(xiàn)。
(3)為確保防水粘結(jié)層在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與要求范圍以內(nèi)，施工時(shí)需要考慮天氣因素，風(fēng)速適度、溫度高于5℃，天氣良好，避免雨、雪、大霧、大風(fēng)等天氣施工。
(4)施工技術(shù)人員需要具備防水粘結(jié)層施工經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，確保防水粘結(jié)層的完整性與施工質(zhì)量，防水層固化之前采取相應(yīng)保護(hù)措施，避免污物污染。施工設(shè)備的配備要具有專業(yè)性。防水粘結(jié)層在施工前要對(duì)橋面進(jìn)行清理，確保水泥混凝土橋面板達(dá)到足夠強(qiáng)度、平整度、干燥度、清潔度等，橋面高程誤差嚴(yán)格控制在10mm以內(nèi)。
采用噴砂與鋼刷處理水泥混凝土橋面板的浮漿、掉皮和松散現(xiàn)象，采用蘇打水清除橋面油污，徹底清除橋面灰塵、石屑及砂礫，采用打磨機(jī)或石錘處理橋面凸起，凹陷處用環(huán)氧樹(shù)脂或C40玻璃纖維混凝土填平，通過(guò)對(duì)水泥混凝土表面的鑿毛處理提高其粗糙度，增強(qiáng)摩擦力，確保防水粘結(jié)層的穩(wěn)定性。
3.2防水系統(tǒng)施工工藝
3.2.1施工設(shè)備及步驟
確保橋面清潔，保證橋面干燥，天氣條件良好，溫度、風(fēng)速適宜，符合施工要求后進(jìn)行灑布施工。灑布完成后進(jìn)行防水層施工，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)路驗(yàn)證后，符合施工要求再進(jìn)行施工，噴灑時(shí)嚴(yán)格控制瀝青溫度區(qū)間為180℃~190℃。
防水層的施工過(guò)程中，嚴(yán)格按照施工工程標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求，采用專用瀝青碎石封層灑布車，確保瀝青與集料灑布均勻。瀝青噴灑與集料灑布施工完成后，采用6~8t輕型滾筒壓路機(jī)或12~16t膠輪壓路機(jī)碾壓一遍。防水層施工過(guò)程中要特別關(guān)注橋面伸縮縫、泄水孔、連續(xù)縫等位置，采用涂刷改性瀝青的方式進(jìn)行處理。
3.2.2施工養(yǎng)護(hù)
防水層施工及施工養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)防水粘結(jié)層進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，測(cè)試其防水效果與粘結(jié)層厚度是否合格，防水效果檢測(cè)使用儀器為不透水儀，厚度檢測(cè)儀器為針入度儀。
3.3施工質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收
防水粘結(jié)層在施工過(guò)程中，需要全程跟蹤檢測(cè)，加強(qiáng)施工的外觀評(píng)價(jià)，做到灑布均勻，無(wú)漏灑、滴漏油等現(xiàn)象;防水粘結(jié)層成膜后檢測(cè)其與橋面板粘結(jié)的牢固度，是否有脫皮，橋梁端頭、泄水孔是否合理等。對(duì)于施工質(zhì)量的驗(yàn)收，首先要檢測(cè)防水粘結(jié)層的厚度和不透水性能，通常的檢測(cè)方式是：用針入度儀檢測(cè)厚度，確保其厚度大于1.2mm，用不透水儀檢測(cè)不透水性能，以57mm無(wú)滲透為合格;防水施工完成后，在防水層沒(méi)有最終穩(wěn)定之前，應(yīng)加強(qiáng)涂膜養(yǎng)護(hù)工作，禁止車輛通行，防治車輛碾壓而破壞防水粘結(jié)層。
參考文獻(xiàn)：
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