浅谈改性沥青桥梁伸缩缝施工
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作者: 郭红军
【摘要】 通过对桥梁假缝破损与养护维修的实际现状分析,以及改性沥青桥梁伸缩缝的施工应用实践,阐述了改性沥青桥梁伸缩缝的优点、材料特性、施工要点。
【关键词】 改性沥青;桥梁伸缩缝;施工
桥梁伸缩缝是满足桥梁因温度变化、荷载作用等引起梁板的涨缩而设置的变形缝。对伸缩缝的要求不仅要具有满足桥梁板的变形具有一定的强度,也要满足高速行车对舒适性的要求,即使桥路衔接平整,行车舒适。目前,中小桥常用的伸缩缝有钢板伸缩缝(包括钢搭板式、梳形钢板式)橡胶条式,仿毛勒缝等伸缩缝等。
一、改性沥青桥梁伸缩缝的优点
改性沥青填充桥梁伸缩缝是七十年代由英国发展起来的一种新兴的桥梁伸缩缝,它的主要工作机理是依靠高粘弹性特种沥青结合料与石料形成的混合物的粘弹性来适应由于温度和交通荷载作用而产生的桥梁端部位移。该种桥梁伸缩缝具备以下主要优点:(1)改性沥青桥梁伸缩缝由高粘弹性材料组成,常温下呈弹塑态,与前、后的桥面或路面形成连续体,桥面平整,无缝,因而行车更平稳,舒适,震动及噪音小;(2)该种伸缩缝施工时,不需装设专门的伸缩构件和梁端预埋锚固钢筋,施工方便快捷,铺装lh后即可开放交通;(3)用改性沥青桥梁伸缩缝更换旧桥伸缩缝时,连接伸缩缝两侧的桥面铺装可以是水泥砼,也可是沥青混合料;(4)用改性沥青桥梁伸缩缝更换旧桥伸缩缝时,连接伸缩缝两侧的桥面铺装可以是水泥砼,也可是沥青混合料;(5)改性沥青桥梁伸缩缝使用寿命长。
二、伸缩缝出现裂缝的原因
(1)温度开裂的一种形式是疲劳裂缝,伸缩缝经多年使用后,温度反复升降导致材料疲劳,使材料的极限抗拉应变减小,加之沥青的老化使沥青劲度增高,应力松弛性能下降,对于经多年使用的旧桥伸缩缝这可能是一条重要的原因;(2)在低温温差作用下,梁体缩短,在假设改性沥青与梁体不脱离的条件下,梁体的缩短变形对伸缩缝材料则表现为受拉变形,当温差产生的这一变形达到材料的极限拉应变时,即会产生低温裂缝,这是低温裂缝产生的主要原因;(3)界面裂缝是温度裂缝的又一表现形式,当降温温差较大,沥青结合料与梁端混凝土结合不良,其粘结强度低于改性沥青混合料的强度时,即会在界面处开裂,产生界面裂缝。裂缝出现后,在行车荷载的反复作用下,导致伸缩缝逐渐破坏。本文的主要研究内容是在兼顾美佳改性沥青桥梁伸缩缝材料优良的高温性能的前提下,通过添加改性剂和抗老化剂来改善原伸缩缝材料的低温性能及抗老化性能;通过合理的施工工艺,解决界面裂缝及高温振捣不实的问题。
三、改性沥青桥梁伸缩缝的施工控制要点
1.施工温度控制。改性沥青混合料施工的环境温度不宜低于0℃,改性沥青加热温度185～195℃,石料加热温度190～200℃,碾压温度140～150℃。
2.开槽。(1)根据桥梁跨径大小确定沟槽宽度(中小跨径一般为50cm),定出伸缩缝中线,以中线为基准,对称确定出开槽边线,采用切割机进行切缝。切缝时,保证线形顺直,不应出现折线和错茬,槽口偏差不得超出上口线3mm。(2)用切割机沿边线开槽,并开挖至规定深度,一般不小于10 cm。若开槽后,发现槽内混凝土质量不佳,应清除不良混凝土;若原伸缩缝俩侧已破损,应清除已破损混凝土,并重新浇筑混凝土,待混凝土达到设计强度后,方可进行伸缩缝施工。
3.清理及修整沟槽。(1)首先拆除旧装置,在拆除旧装置时,尽可能避免使原结构受损害,原结构有松动、损坏的部分一定要清除;(2)槽口有效宽度、深度内的浮动物体必须清除干净。槽底及四壁用角磨机打磨和用钢丝刷清理,并用高压气泵反复吹几遍,确保槽内清洁;(3)用火焰喷射器将沟槽侧面、底面烘干、烤热,注意火焰喷射器要以不小于200 mm/8的速度摆动,不得集中喷烤一处。
4.涂刷底油并铺设钢板。(1)泡沫海绵填塞接缝;(2)涂刷底油前,应在槽口两侧铺设防护装置,防护装置一般采用聚氯乙烯膜或彩条布,并用宽胶带沿开槽线粘贴住保护装置,避免施工时污染路面;(3)浇人熔化的改性沥青结合料(190～200℃),并用刮板均匀的涂抹在槽口底面与侧面,涂刷时不得堆积和漏白,并用喷火器对其表面进行加热,使其结合料均匀分布;(4)用T型搭接钢板平稳地置于接缝当中,钢板厚度为5～8 mm,宽度以缝口两侧各余50 mm左右为宜。
5.铺筑沥青混合料。(1)将清洗过的粗石料烘干加热至规定温度;(2)以油石比1:2的比例,将沥青结合料与热的粗石料均匀的拌和在一起;(3)从槽口一端开始,用拌好的粗混合料摊铺底层,底层的表面应距沟槽顶10 mm左右,铺砌时应用锹铲等插捣沟槽边界,使边界处沥青混合料密实,铺筑后应及时用小平板振捣器压实;(4)将细石料烘干加热至规定温度;(5)按油石比1:4的比例,将沥青结合料与热的细石料均匀地拌和在一起;(6)用拌好的细混合料摊铺上层,上层的表面应高出路面1 cm左右;(7)用平板器进行压实;(8)用溶化的沥青结合料刮面油、整平表层,成型;(9)伸缩缝施工完成后,应使其在自然环境下冷却3～4 h后,方可开放交通。
6.施工注意事项。(1)改性沥青结合料在使用前1 h开始加温,加热温度至185～195℃,保温时间不得超过4 h。用不完时,应放出冷却;(2)石料应在使用前10 min开始加温,加热时间为5～8 min,温度控制在190～200℃;(3)沥青混合料振捣要密实;(4)槽底和槽侧面一定要烘干、烤热;(5)使用火焰喷射器时,要以不小于200 mm/s的速度摆动,以免局部过热,致使改性沥青结合料老化;(6)严格控制材料规格及用量
四、施工工艺的改进措施
1.以往修建的改性沥青桥梁伸缩缝,由于振捣不充分,经常出现填充料下挠现象。为加强填料的压实效果,将原来在上层细混合料铺筑后才振捣,改为分层振捣,即底层混合料摊铺后和上层混合料摊铺后应各振捣一次,以解决混合料降温后,由于粘度过大难以压实的问题。振捣前,先将牛皮纸用低浓度的肥皂水浸泡,然后平铺在混合料上,再振捣,以解决在高温条件下,沥青与振捣器底板的粘连问题。
2.梁端与填料连接处界面易出现裂缝,这是该类伸缩缝最常见的病害之一,产生界面裂缝的最根本原因是梁端界面温度低,至使梁端与填料粘接不良。为解决这一问题,对梁端界面进行分段预热,预热后在梁端界面上涂一层底油。实践证明该措施对解决梁端界面裂缝非常有效。
五、结论
采用改进施工工艺,改造的桥梁伸缩缝经过5年使用,目前伸缩缝无局部沉陷、界面裂缝、温度裂缝及车辙等任何破损迹象,使用状况优良,且经跑车试验证明,该伸缩缝行车舒适无任何振感。这充分证明对填充式改性沥青桥梁伸缩缝的施工改进措施是合理的,可供同类伸缩缝施工时参考。
参考文献
[1]中华人民共和国交通部.公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JT J052-2000)[S].北京:人民交通出版社,2OOO
[2]李福普.道路沥青的低温延度指标[M].北京:人民交通出版社,1995
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