直馏沥青浇注式铺装在人行及非机动车道上的应用研究

左洪利

(山东省路桥集团有限公司,济南 250014)

钢箱梁具有强度高、自重轻、抗变形、制造与施工便捷等特点,在我国桥梁建设中得到广泛应用。2016 年中华人民共和国国务院发布了《国务院关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》,同年中华人民共和国交通运输部发布了《交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》,钢箱梁在相关桥梁建设中被进一步推广。由于市政工程具有施工工期短、施工便利性要求高等工程特点,钢结构桥梁在市政桥梁建设中的规模占比较公路工程更为突出。同时,为方便日常出行,在城市高架桥、跨江大桥等设置人行及非机动车道的情况逐渐增多。

目前国内对钢桥面铺装技术的研究多集中于机动车道,人行及非机动车道钢桥面铺装技术的研究与工程应用相对有限。人行及非机动车道由于受缆索、防撞护栏、拱肋等构造物的影响,可施工区域较狭窄,难以采用常规沥青铺装技术进行摊铺碾压,多采用简易铺装技术进行施工。目前国内钢桥面人行道和检修道的铺装工程多采用彩色橡胶板、彩色树脂薄层罩面等,相关材料的行驶体验感及耐久性较差[1]。浇注式沥青由于具有良好的施工和易性及使用耐久性,在国内长大桥梁钢桥面铺装中已取得良好的应用效果[2-4]。然而由于人行及非机动车道的交通量相对较小、交通荷载相对较低,对于铺装层混合料的高温稳定性要求较行车道低,若直接采用与机动车道完全相同的复合浇注式沥青铺装方案,会造成建设资源与建设资金的浪费。因此,基于浇注式沥青铺装方案自身优点,结合人行及非机动车道的使用特征,开展针对性研究,提出适用于人行及非机动车道的新型铺装方案具有重要意义。

1 直馏沥青浇注式铺装

依托江苏省南京市浦仪公路夹江大桥的行车道钢桥面铺装工程,铺装方案为复合浇注式沥青铺装,采用直馏硬质沥青掺配进口TLA(Trinidad Lake Asphalt,特立尼达湖沥青)作为胶结料。人行及非机动车道钢桥面铺装由于受力特性不同,并且从经济性和施工和易性角度考虑,无法直接采用行车道钢桥面铺装方案。在分析人行及非机动车道的使用环境和荷载特点后,初步提出直馏沥青浇注式铺装方案,钢桥面铺装结构示意如图1 所示。

图1 钢桥面铺装结构示意

2 铺装材料性能

2.1 沥青

铺装下层浇注式沥青混合料时采用15#直馏硬质沥青作为胶结料,硬质沥青检测结果如表1 所示。

表1 硬质沥青检测结果

由表1 可知,15#直馏硬质沥青各项性能均满足技术指标。此外,与30#直馏硬质沥青掺配TLA相比,15#直馏硬质沥青软化点略有提升,闪点提升约11%,达到312 ℃。考虑到浇注式沥青混合料生产过程中若矿粉不加热,则集料加热温度可达280～290 ℃。因此,15#直馏硬质沥青的适用性更强。

2.2 配合比设计

直馏浇注式沥青混合料配合比设计参照《复合浇注式沥青钢桥面铺装设计与施工技术规范》(DB32/T 2678—2014)[5]、《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》(JTG/T 3364-02—2019)[6]中的相关要求开展,根据人行及非机动车道荷载特点和桥址区气候特点对混合料设计指标进行优化,矿料配合比及油石比如表2 所示,合成级配曲线如图2 所示。

表2 矿料配合比及油石比 (%)

图2 合成级配曲线

直馏浇注式沥青混合料配合比设计满足要求。

2.3 混合料性能

浇注式沥青混合料性能主要包括流动性、贯入度、动稳定度、低温弯曲性能和疲劳性能,浇注式沥青混合料性能试验结果如表3 所示。

表3 浇注式沥青混合料性能试验结果

浇注式沥青混合料具有优良的高温性能、低温性能、疲劳性能和施工和易性,可用于人行及非机动车道钢桥面铺装。

3 实体工程验证

本次实体工程验证对象为浦仪公路夹江大桥主桥的人行及非机动车道施工工程,主要区域为K7+389.901～K7+499.901 段左幅外侧边带,长度110 m,宽度1.8 m,面积198 m2。在直馏硬质浇注式沥青混合料生产前,将贮油罐内的直馏沥青加热到150～160 ℃。为使出料温度达到约200 ℃,集料加热温度应提高至280～290 ℃。矿料温度稳定在规定范围内,之后喷入沥青和矿粉进行拌和。混合料总拌和时间为55 s,其中干拌10 s、湿拌45 s。直馏浇注式沥青混合料施工流程如图3 所示。

图3 直馏浇注式沥青混合料施工流程

用于实体工程验证的浇注式沥青混合料生产配合比如表4 所示。

表4 用于实体工程验证的浇注式沥青混合料生产配合比 (%)

直馏浇注式沥青混合料施工工艺如图4 所示。

图4 直馏浇注式沥青混合料施工工艺

混合料温度直接影响到预拌碎石的压入效果,温度过高时碎石将被全部嵌入,无法发挥与铺装上层间的嵌挤效果;温度过低时碎石压入深度较小,极易产生剥落。因此,施工过程中应安排专人检测混合料温度,及时掌握预拌碎石碾压时机,碎石压入温度控制在145～160 ℃为宜。

试验段混合料检测结果如表5 所示。

表5 试验段混合料检测结果

由表5 可知,采用15#直馏硬质沥青制备的浇注式沥青混合料的各项性能检测结果均满足设计要求,试验段整体实施效果较好。

4 结论

(1) 直馏硬质浇注式沥青混合料的高低温稳定性、施工和易性和疲劳性能良好,满足人行及非机动车道钢桥面铺装设计要求;

(2) 实体工程验证结果表明,直馏硬质浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工工艺合理,可满足大面积施工要求,且各项性能检测结果均满足设计要求,整体实施效果良好;

(3) 类似工程中可对直馏硬质浇注式沥青混合料性能进行跟踪观测,为后续将其应用于行车道钢桥面铺装提供数据储备。