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沥青混凝土桥面铺装防水技术

发布时间:2019-02-21 15:26所属分类:理工论文浏览:1

摘要:文章从沥青混凝土桥面铺装质量的主要影响因素入手进行分析,进而分别从不同层间接触状态、沥青铺装体系最不利荷载位置、沥青铺装层不同厚度的层间应力、行车超载等影响因素对桥面铺装层间应力特性进行分析与了解。对防水材料的实际运用效果进行了铺装

  摘要:文章从沥青混凝土桥面铺装质量的主要影响因素入手进行分析,进而分别从不同层间接触状态、沥青铺装体系最不利荷载位置、沥青铺装层不同厚度的层间应力、行车超载等影响因素对桥面铺装层间应力特性进行分析与了解。对防水材料的实际运用效果进行了铺装实验,在这基础上总结出了桥面柔性防水层的施工工艺和质量检测验收方法。

  关键词:沥青混凝土桥面,桥面铺装,桥面铺装病害,防水施工

  1沥青混凝土桥面铺装病害分析

  通常沥青混凝土桥面作为桥梁建设的组成部分,一方面是桥梁的共同受力层,需要具有较强的完整性,另一方面还需具备足够的抗压、抗裂、抗拉伸性能。

  此外桥面铺装层还有一项重要的功能,即对桥梁主体的保护功能,保证桥面铺装层的完整性对保护桥梁具有重要作用[1]。据有关调查结果显示,沥青混凝土桥面会随着使用时间的增加而表现出越来越严重的病害,这些病害多是由防水粘结层出现问题而导致的。沥青混凝土桥面铺装病害因素:桥面铺装材料主要包括沥青混凝土与水泥混凝土,二者在模量方面具有极大的差异性,如果沥青混凝土厚度不足,其抗剪强度就不足以抵抗路面荷载引起的剪应力,造成沥青混凝土桥面发生较大的剪切变形,外在表现为推移、拥包或车辙[2]。

  防水粘结层是柔性沥青层与刚性桥面板之间的平稳过渡,当防水粘结层的粘结力不足时,在长时间的行车荷载作用下,防水粘结层的粘结力逐渐消失,导致层间的抗剪强度下降,无法抵抗行车引起的剪应力,导致沥青层与桥面板间应力失衡,外在表现为撕裂、脱皮等。从桥梁外在因素分析,行车超载将会造成更大的铺装层内、层间剪应力,使沥青混凝土桥面出现车辙、推移、拥包现象。

  2桥面铺装层间应力分析

  2.1不同层间接触状态的铺装层间力学分析

  对于普通沥青混凝土桥面铺装层间接触条件,层间标准剪切弹性柔量滑动系数α的计算公式为:

图1

  其中,AK为标准剪切弹性柔量;E为桥面铺装上层的弹性模量;μ为泊松比;δ为双圆荷载半径;通过该公式的计算,可以明显的表征出铺装层间的接触状态,并且从α值的不同可以看出层间接触状态的变化情况,比如α值越大,说明层间在单位剪应力的作用下相对滑动越大,层间的粘应力越小,粘结性越差。相反,α值越小,说明铺装层间的摩阻力越大,粘结性能越好,层间趋于连续状态。

  研究不同接触状态对层间剪应力的影响,能够分析出不同材料铺装层间结合的性能,进而能够设计出相对应的施工工艺和技术,提高施工质量。在普通的沥青混凝土桥面中,柔性沥青混凝土与刚性水泥混凝土铺装层间的活动系数较大,说明二者之间的接触状态容易出现不连续状况,并且不连续状态的出现以及具体接触状态都会直接影响到防水粘结层的铺装质量。

  2.2沥青铺装体系最不利荷载位置力学分析

  对横桥向不利荷载位置力学影响的界定,分别从层间最大剪应力τmax、桥面上、下铺装层内的最大主应力σ1、横桥向最大拉应力σmax、在行车荷载应力作用下产生的最大竖向位移μy四个因素进行分析。国内外相关实验结果显示,在桥面的任何一个横桥向荷位加载位置上,处于桥面最上层的沥青层的纵向拉应力均大于横向拉应力,这会造成桥面在行车荷载的应力作用下产生横桥向的疲劳裂缝病害。

  荷载位置通过车轮移动可以发现,从桥的边缘向中心移动的过程中,沥青面层的横桥向最大拉应力是不断减小的,此时下层的最大主应力及纵向最大拉应力均逐渐变大。当确定了数值最大处,即为横桥向最不利荷载位置。对纵桥向最不利荷载位置的力学分析中,层间最大剪应力τmax、桥面上、下铺装层内的最大主应力σ1、横桥向最大拉应力σmax、在行车荷载应力作用下产生的最大竖向位移μy四个因素仍然为主要分析指标因素。

  2.3沥青铺装层厚度的层间力学分析

  沥青铺装层厚度对下层的防水粘结层底最大剪应力的影响可由二次回归方程进行计算,τmax=a·1h2n-b·1hn+c1,沥青铺装层厚度对防水粘结层底竖直压应力的力学影响可由二次回归方程进行计算,σmax=a·2h2n-b·2hn+c2,其中τmax为防水粘结层底最大剪应力,σmax为防水粘结层底竖直压应力,为铺装层厚度hn,a、b、c为相应属性数值。

  由二次元方程可知,随着沥青桥面铺装层厚度的增加,层间最大剪应力逐渐减小,整体的抗剪能力提高。沥青铺装层厚度变化时,由竖向压力所产生的层间摩阻力直接影响了层间的抗剪强度,即竖向压应力越大,层间抗剪强度越大,防水粘结层的粘结性能越好,桥面稳定性越好。但是随着沥青桥面层厚度的增加,防水粘结层的竖直压应力减小,造成防水粘结层与下层水泥桥面板层间的剪应强度降低,进而影响防水粘结层的铺装质量。

  2.4行车超载对桥面铺装层的力学影响分析

  从行车超载对层间剪应力与层内剪应力的影响来看,随着超载比例的增加,沥青铺装层与防水粘结层间的剪应力逐渐增加,另外,铺装层间与层内的剪应力也随着行车超载比例的增加而增大。在各层间剪应力变化中,沥青铺装层内、防水粘结层内、水泥混凝土桥面板层内的剪应力变化相对较小,沥青混凝土铺装层与防水粘结层之间、防水粘结层与水泥混凝土桥面板层间剪应力变化相对较大,这说明车辆超载所产生的水平荷载应力与超载应力共同作用下,层间剪应力变化加大,进而造成层间剪切破坏较为严重,容易发生铺装拥包、撕裂和搓板现象。

  3沥青混凝土桥面防水施工工艺

  防水粘结层的防水材料选择、施工工艺标准及施工过程都要与桥面情况、气象条件等因素相互结合,建立完善的防水施工和质量控制体系具有积极的意义[3]。

  3.1防水设计施工准备及材料参数

  为使防水粘结层的防水效果达到标准要求,防水施工需要符合基本要求[4]:

  (1)桥面板采用细粒式级配水泥混凝土,在桥面板内布设纵横钢筋网,增强应力扩散能力,桥面铺装坡度与路拱坡度需符合设计要求,以保证桥面铺装面层厚度均匀。

  (2)防水粘结层施工前,需要确保水泥混凝土桥面板的干燥度与强度符合设计要求,干燥度与强度的判断,多采用观察与手触的方式实现。

  (3)为确保防水粘结层在设计标准与要求范围以内,施工时需要考虑天气因素,风速适度、温度高于5℃,天气良好,避免雨、雪、大雾、大风等天气施工。

  (4)施工技术人员需要具备防水粘结层施工经验和专业知识,确保防水粘结层的完整性与施工质量,防水层固化之前采取相应保护措施,避免污物污染。施工设备的配备要具有专业性。防水粘结层在施工前要对桥面进行清理,确保水泥混凝土桥面板达到足够强度、平整度、干燥度、清洁度等,桥面高程误差严格控制在10mm以内。

  采用喷砂与钢刷处理水泥混凝土桥面板的浮浆、掉皮和松散现象,采用苏打水清除桥面油污,彻底清除桥面灰尘、石屑及砂砾,采用打磨机或石锤处理桥面凸起,凹陷处用环氧树脂或C40玻璃纤维混凝土填平,通过对水泥混凝土表面的凿毛处理提高其粗糙度,增强摩擦力,确保防水粘结层的稳定性。

  3.2防水系统施工工艺

  3.2.1施工设备及步骤

  确保桥面清洁,保证桥面干燥,天气条件良好,温度、风速适宜,符合施工要求后进行洒布施工。洒布完成后进行防水层施工,经过实验路验证后,符合施工要求再进行施工,喷洒时严格控制沥青温度区间为180℃~190℃。

  防水层的施工过程中,严格按照施工工程标准及设计要求,采用专用沥青碎石封层洒布车,确保沥青与集料洒布均匀。沥青喷洒与集料洒布施工完成后,采用6~8t轻型滚筒压路机或12~16t胶轮压路机碾压一遍。防水层施工过程中要特别关注桥面伸缩缝、泄水孔、连续缝等位置,采用涂刷改性沥青的方式进行处理。

  3.2.2施工养护

  防水层施工及施工养护结束后,应对防水粘结层进行性能实验,测试其防水效果与粘结层厚度是否合格,防水效果检测使用仪器为不透水仪,厚度检测仪器为针入度仪。

  3.3施工质量检测与验收

  防水粘结层在施工过程中,需要全程跟踪检测,加强施工的外观评价,做到洒布均匀,无漏洒、滴漏油等现象;防水粘结层成膜后检测其与桥面板粘结的牢固度,是否有脱皮,桥梁端头、泄水孔是否合理等。对于施工质量的验收,首先要检测防水粘结层的厚度和不透水性能,通常的检测方式是:用针入度仪检测厚度,确保其厚度大于1.2mm,用不透水仪检测不透水性能,以57mm无渗透为合格;防水施工完成后,在防水层没有最终稳定之前,应加强涂膜养护工作,禁止车辆通行,防治车辆碾压而破坏防水粘结层。

  参考文献:

  [1]徐世发.沥青混凝土铺装层病害防治与典型实例[M].北京:人民交通出版社,2005,1:29.

  [2]赵继祖.沥青混凝土桥面铺装层病害的地质雷达诊断技术研究[D].重庆交通大学,2013,5.

  [3]王笃喜.水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装防水粘结层的性能研究[D].重庆交通大学,2014,4.

  [4]张秀华,倪剑锋.浅谈桥梁桥面的防排水技术[J].中国建筑防水,2011,10:28-30.

  相关期刊推荐:中国建筑防水报道建筑防水材料科研成果;介绍建筑防水材料生产、检测与应用技术;交流与探讨建筑防水设计与施工技术;分析建筑防水行业各领域发展现状与趋势;宣传建筑防水行业产业政策;传播建筑防水行业信息与动态。

  

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