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2.2桥面结构方案
施工路段桥梁原则上严禁增加恒载,如桥面铺装完好,以桥面高程为控制点,两头接线调顺;
如桥面铺装损坏,在不增加恒载的前提下对原桥面进行处治,处治结构:
5cm16型橡胶沥青混凝土+橡胶沥青碎石粘层+原桥面铺装整修、凿毛。
图2-2:
桥梁段生产方案结构示意图
1)与桥梁铺装之间设置橡胶沥青防水粘结层(其洒铺量为1kg/m2)的目的;
其一是改善沥青面层与原铺装层结构整体的粘结性,加强层间结合,改善重载交通条件下沥青面层与铺装层整体受力;
其二是在沥青混凝土层底形成一个富油层,有利于桥面防水。
2)若原桥面是水泥混凝土,必须凿毛至一定的构造深度,防止面层在荷载作用下滑移,变形。
3材料技术要求
3.1原材料
3.1.1废胎胶粉
1、选用常温研磨粉碎的斜交胎级配胶粉,其级配范围见表3-1。
表3-1:
级配胶粉的级配范围
粒径(mm)
2
1.18
0.6
0.3
0.075
通过率(%)
100
92~100
40~100
0~40
0~5
2、废胎胶粉的物理技术指标见表3-2。
表3-2:
胶粉的物理技术指标
项目
相对
密度
水分
金属
含量
纤维
单位
-
%
技术标准
1.10~1.30
<1
<0.05
<
1
3、废胎胶粉的化学技术指标见表3-3。
表3-3:
胶粉的化学技术指标
检测项目
灰分
≤%
天然橡胶含量≥%
丙酮抽出物≤%
碳黑含量≥%
橡胶烃含量≥%
8
30
22
28
42
试验方法
GB4498
GB/T3516
GB/T14837
3.1.2沥青混合料用粗集料
粗集料必须采用分级锤式破碎设备加工,禁止用压板式破碎设备。
粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙,质量应符合表3-4和表3-5中的规定,其具体的技术要求见表3-4所示。
表3-4:
石灰岩粗集料质量技术要求
指标
技术要求
石料压碎值不大于
%
T0316
洛杉矶磨耗损失不大于
T0317
表观相对密度不小于
t/m3
2.50
T0304
吸水率不大于
3.0
对沥青粘附性不小于
5级
JTJ052-2000T0616
坚固性不大于
12
T0314
针片状颗粒含量(混合料)不大于
其中粒径大于9.5mm不大于
其中粒径小于9.5mm不大于
18
15
20
T0312
水洗法<
0.075mm颗粒含量不大于
T0310
软石含量不大于
5
T0320
根据本工程所采用的沥青混合料类型及材料组成,确定各种沥青混合料的粗集料规格分档如下:
ARAC16橡胶沥青混合料:
5-10、10-15;
ATB-30沥青碎石混合料:
5-10、10-30。
各规格石料的级配范围见表3-5。
说明:
由于该层摊铺厚度较大,为提高混合料的高温性能根据规范要求,选择较粗的石料(大粒径基层和面层的要求)。
表3-5:
各种规格石料生产时的级配要求范围
规格
名称
公称粒径
(mm)
通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)
37.5
31.5
26.5
19.0
13.2
9.5
4.75
2.36
S7
10~30
90-100
-
0-15
0-5
S10
10~15
0-15
S12
5~10
所有石料在采石场的生产过程中必须彻底清除覆盖层及泥土夹层,粗集料加工时,必须用人工精选块片石,认真剔除风化软石及石英、长石、方解石等侵入杂石,禁止用装载机或反铲喂料;
不同来源、不同规格的粗集料均应隔开堆放,不得混杂,集料应分层平堆,每层设10°
~15°
斜坡,汽车紧靠斜坡卸料,然后用装载机往上推成斜坡,用传送带输送碎石,每堆高2m左右即应将其转开或推成平台,不得无限制地从圆锥体顶端往下溜堆,集料成品不得堆放在泥土地上。
3.1.3沥青混合料用细集料
细集料指粒径小于5mm的矿料,分为两档5~3mm和小于3mm。
对于本工程采用的ARAC16橡胶沥青混合料和ATB-30沥青碎石混合料,细集料宜分为0~3mm和3~5mm两档。
其细集料的级配要求见表3-6。
表3-6:
细集料的级配要求
粒径
水洗法通过各筛孔的质量百分率(%)
0.15
S14
3~5
90~100
0~15
0~3
S16
80~100
50~80
25~60
8~45
0~25
0~10
细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质,并有适当的颗粒级配,其质量应符合表3-7的规定。
表3-7:
细集料质量技术要求
表观相对密度,不小于
T0328
坚固性(>
0.3mm部分)不小于
T0340
含泥量(小于0.075mm的含量)不大于
3
T0333
砂当量不小于
60
T0334
亚甲蓝值不大于
g/kg
25
T0349
棱角性(流动时间),不小于
s
T0345
在表面层混合料使用时,为了改善混合料的水稳定性,3mm以下细集料宜采用石灰岩石料。
若采用酸性石料、基性石料破碎的机制砂、石屑,应采用抗剥离措施,并在混合为中掺入为总质量的1-2%的消石灰粉或水泥、生石灰粉以代替矿粉,以保证沥青混合料的水稳性符合要求。
3.1.4填料
沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉,生产矿粉用石灰岩块片石中的泥土杂质(包括石英、长石、方解石等侵入体)应清除干净,应控制引风机的阀门,使拌和机排除的粉尘全部废弃,不得回收利用。
矿粉应干燥、洁净,能自由地从矿粉仓流出,其质量应符合表3-8的技术要求。
当采用消石灰或水泥代替矿粉时,消石灰和水泥也应相应的满足下表中的一些要求。
表3-8:
沥青混合料用矿粉质量要求
项目
单位
T0352
含水量不大于
T0103烘干法
粒度范围<
0.6mm
0.15mm
0.075mm
75~100
T0351
外观
无团粒结块
亲水系数
T0353
塑性指数
4
T0354
加热安定性
实测记录
T0355
3.1.5防水粘结层用石料
撒布碎石为10mm单一粒径石灰岩石料,其中超粒径颗粒含量不超过10%(重量比)。
有关技术指标同沥青混合料用石灰岩石料的要求。
碎石应保持干净、干燥状态。
撒布前应在拌和楼除尘加热,加热温度范围为150~160℃,碎石撒布时温度应不低于80℃。
3.1.6道路沥青
本工程中加工橡胶沥青的基质沥青以及沥青碎石混合料均采用道路沥青70号。
根据路面设计规范的要求,确定道路沥青70号的性能指标见表3-9。
表3-9道路沥青70号技术要求
技术指标
针入度(25℃,100g,5s)
60~70(0.1mm)
T0604
延度(5cm/min,10℃)
≥20cm
T0605
延度(5cm/min,15℃)
≥100cm
软化点(环球法)
≥46℃
T0606
闪点(COC)
≥260℃
T0611
含蜡量(蒸馏法)
≤2.2%
T0615
密度(15℃)(g/cm3)
实测
T0603
溶解度(三氯乙烯)%
≥99.5
T0607
薄膜烘箱或
旋转薄膜烘箱
质量损失
±
0.8%
T0610
针入度比
≥61
延度(10℃)cm
≥4
延度(15℃)cm
≥15
3.1.7橡胶沥青
本工程中沥青混合料中橡胶沥青和防水粘结层的橡胶沥青。
采用相同的技术标准,见表3-10。
表3-10:
橡胶沥青技术标准
180℃旋转黏度(Pa·
s)
2.0~4.0
T0625
25℃针入度(0.1mm)
35~55
软化点(℃)
>
弹性恢复%
70
T0662
5℃延度(cm)
橡胶沥青采用专门的橡胶沥青设备进行现场加工,橡胶粉掺量要求为沥青质量的22%。
随时检测橡胶沥青的黏度指标,记录橡胶沥青在储存运输过程中的指标变化。
3.2混合料配合比设计
根据拟定的材料料场取样加工后进行集料的物理力学试验,再筛选其中品质较优料场的集料按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)要求的方法,进行沥青混合料目标配合比设计。
3.2.1混合料级配范围推荐
根据路面设计规范,结合前期试验研究成果,推荐各类沥青混合料集料配合比的范围如下:
本工程面层采用湿拌工艺的橡胶沥青混合料ARAC16,为粗集料断级配密实型混合料。
表3-11为参考级配曲线。
表3-11:
湿拌法橡胶沥青混凝土密级配的参考级配曲线(通过率%)
级配
19
16
16型
95.0
79.1
57.9
30.0
22.9
17.5
13.4
10.3
7.9
6.0
级配的控制点为4.75mm和0.075mm。
4.75mm通过率的允许误差为±
2;
0.075mm通过率的允许误差为±
1,对于开级配混合料的允许误差为±
0.5。
本工程上基层采用热拌普通沥青碎石混合料ATB-30,为骨架嵌挤型沥青混合料。
表3-12为参考矿料级配范围。
表3-12:
沥青碎石混合料矿料级配范围
级配类型
通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)
ATB-30
92-98
73-82
55-65
50-60
42-55
35-45
25-35
18-27
12-20
10-16
6-11
4-8
2-6
在使用时,需要根据当地工程实际的石料特性,进行混合料的理论配合比设计优化,级配曲线可作适当调整,但混合料的技术性能应满足设计要求。
3.2.2配合比设计原则
橡胶(粉)沥青混合料ARAC16与沥青稳定碎石ATB-30沥青混合料的配合比设计过程中,应遵循现行规范关于沥青混合料的理论配合比设计、目标配合比设计、生产配合比以及混合料的试生产和试验路段铺设等四个阶段(见图3-1)。
按照沥青混合料设计空隙率的要求,由试件实际空隙率水平确定相应的油石比。
沥青混合料配合比设计过程应根据石料情况,以间断级配、骨架结构为原则,优化混合料的实际级配,并进行相关的性能验证。
图3-1:
本工程橡胶沥青混合料配合比设计流程
3.2.3配合比设计要求
本工程ARAC16橡胶沥青混合料与ATB-30沥青碎石混合料均采用马歇尔击实试验进行配合比设计。
其各项技术指标见表3-13。
表3-13沥青混合料马歇尔试验配合比设计技术标准
试验项目
ARAC16
试验规程编号
试件击实次数(次)
双面各75
击实温度(℃)
155~165
135~155
稳定度MS(KN)
>8
≥7.5
T0709-2000
设计空隙率VV(%)
3~5
3~6
T0705-2000
沥青饱和度VFA(%)
70~85
55~70
矿料间隙率VMA(%)
≥12.5
在沥青混合料配合比设计过程中,马歇尔试件的空隙率结果至关重要,其不仅影响到沥青混合料的本身性能而且对于路面的耐久性和行车舒适性也都有至关重要的影响,因此有必要对沥青混合料空隙率的测定进行进一步的规定。
由于沥青混合料马歇尔试件空隙率的测定主要是两项内容的准确测定,即:
试件的体积和沥青混合料的最大理论密度,因此对于本工程中所采用的沥青混合料在进行配合比设计试验时,在试件密度的测定中统一要求采用蜡封法进行,而最大理论密度的测定统一采用真空法。
表3-14:
橡胶沥青混合料的矿料间隙率要求
集料公称最大粒径(mm)
VMA不小于(%)
12.5
13
14
14.5
3.2.4沥青混合料技术要求
本工程沥青混合料应具有良好的高温稳定性、水稳定性和低温性能,其技术指标要求见表3-15。
表3-15:
沥青混合料技术指标要求
性能类型
性能指标
高温性能
动稳定度(98%压实度下)(次/mm)
≥4000
≥1000
T0719-2000
相对变形(%)
水稳定性
残留稳定度(%)
≥85
≥80
冻融劈裂强度比(%)
≥75
T0729-2000
低温性能
低温弯曲试验的破坏应变(μm)
≥2800
≥2300
T0728-2000
密水性能
渗水系数ml/min
≤200
T0730-2000
抗滑性能
构造深度
>0.8
T0731-2000
在进行车辙试验试件的成型时,统一按照最佳油石比下的马歇尔试件密度的0.98倍进行备料成型,其目的是可以充分的模拟现场的实际压实度,这样所得到的混合料的动稳定度更具有说服力,与实际现场的状况相关性更好。
同时,在车辙试验后,动稳定度的指标对于混合料的高温性能的评价具有一定的局限性,可以采用动稳定度和相对变形这两个指标进行综合评价。
在进行水损坏尤其是冻融劈裂试验时,现场混合料的压实度是必须考虑的因素之一,可以推荐按照最佳油石比下的马歇尔试件密度在考虑压实度下通过静压成型试件进行试验,这样对于现场混合料的状况模拟更好些。
4施工工艺要求
4.1橡胶粉的存储
1、橡胶粉应存储在通风、干燥的仓库中,并采取有效的防淋、防潮措施以及消防措施。
2、橡胶粉现场存储时间一般不超过180d。
4.2橡胶沥青的加工与存储
4.2.1橡胶沥青加工前的准备
加工橡胶沥青前,橡胶沥青加工设备中的计量装置应进行专门标定,并贴有计量标签。
对于固定式的加工设备,按计量有效期年限的频率进行标定,对于移动式设备,每个工程开工前均需要标定。
计量标定的主要仪器或传感器有:
所有的称重设备传感器、温度传感器、流量计、搅拌器的转速。
在正式生产前,橡胶沥青设备应进行试生产,检查设备的运转情况。
4.2.2橡胶沥青的加工
橡胶沥青采用搅拌法间歇式的橡胶沥青加工工艺。
橡胶沥青的加工配方采用AH-70#沥青外掺22%的级配废胎胶粉。
橡胶沥青的加工温度宜控制在180~190℃。
橡胶沥青加工搅拌的时间,即反应时间,一般为45~60min。
在生产过程中,应及时检测每锅橡胶沥青的技术指标(主要指黏度指标)。
4.2.3橡胶沥青的存储
橡胶沥青原则上应在24h内使用完毕。
当由于不可抗力,如需临时存储时,应将橡胶沥青的温度降到145~155℃范围内存储,存储时间一般不超过3d。
在存储期间应检测橡胶沥青的技术指标。
当经过较长时间存储,再次使用前,应检测橡胶沥青的指标,是否满足技术要求。
4.3橡胶(普通)沥青防水粘结层的铺筑
4.3.1橡胶(普通)沥青施工设备的准备
应采用专业的机械化施工队伍。
橡胶沥青的洒布应采用专用的,可有效控制洒布剂量的,具有加温、保温和搅拌功能的洒布设备。
橡胶沥青碎石应力吸收防水粘结层施工应具备以下机械设备:
15-18m3的电脑自动化控制的橡胶沥青洒铺设备1台;
碎石撒布车1台;
胶轮压路机1台;
洒水车1台;
不小于3-5m3的空气压缩机1台;
吹风机3-4台;
同时,配备施工人员不少于12人,油毛毡若干卷,以及扫把、水桶等。
洒布设备在施工前应进行认真清理,将储油罐中的残油清除干净。
在正式洒布前应进行试洒。
严格清理有关的施工机械,特别是沥青洒布车和碎石撒布车的车轮,严禁将污染物带上施工断面。
4.3.2橡胶(普通)沥青的洒布量
橡胶沥青的洒布量应根据沥青的黏度水平、洒铺的层位等因素确定。
黏度越高,洒铺量越大。
桥面板顶面橡胶沥青的洒铺量一般为1kg/m2。
ATB-30热拌沥青碎石上基层顶面橡胶沥青的洒布量一般为1.5kg/m2,纵坡大的路段为防止沥青流动造成浪费,可根据现场情况适当调减。
4.3.3碎石撒布量要求
撒布碎石为10mm的单一粒径碎石,每平米撒布碎石7-8kg。
4.3.4桥面清理和基层表面清理
在粘结防水层施工前应对施工现场进行认真的清理。
应保证热拌沥青碎石基层干净、干燥、无浮尘状态。
对于桥面先将桥面大的坑槽(小坑槽,一般不予修补)进行修补,如是水泥混凝土桥面需进行人工凿毛,最后清理干净后方可喷洒橡胶沥青。
4.3.5橡胶沥青碎石应力吸收防水粘结层基本施工流程
图为(橡胶)沥青防水粘结层施工的基本工艺流程,分为(橡胶)沥青洒铺、碎石撒布以及胶轮碾压成型三个步骤。
(橡胶)沥青洒铺
胶轮压路机碾压
碎石撒布
图4-1:
橡胶沥青碎石应力吸收防水粘结层洒铺程序
4.3.6(橡胶)沥青的喷洒
在(橡胶)沥青洒铺前应对热拌沥青碎石上基层进行认真的处理,保持干净、干燥。
在施工期间,如遇下雨,应在其表面充分干燥后再洒铺。
在正式施工前,应严格按照洒铺剂量的要求进行试洒铺,当洒铺剂量满足要求后方可正式施工。
在洒铺过程中,洒布车应按照试洒确定的有关参数,保持匀速行驶,稳定转速,以保证洒铺的均匀。
橡胶沥青的洒铺温度为190~200℃。
在沥青洒铺过程中应注重接头的施工处理,具体分为横向接头和纵向接头。
在横向接头的位置,再次施工时既要与前次施工紧密的衔接,同时也要避免与前次施工断面重叠。
因此,当每次洒铺前应用油毛毡或铁皮将已洒铺的路段遮挡覆盖,避免再次洒铺时造成沥青的重叠。
b
a
d0
d
图4-2:
(橡胶)沥青喷洒示意图
在确定纵向接缝位置的施工要求时,首先分析沥青洒铺的原理。
沥青洒铺时通过喷头洒成扇形,相邻的两个喷头洒铺的沥青相互重叠,重叠后的洒铺沥青量即为设计的标准用量。
图4-2为(橡胶)沥青喷洒示意图,a、b为两个相邻的喷头,两个喷头的洒铺的沥青相互重叠,重叠的宽度为d0,该宽度范围内的沥青洒铺量为设计要求的洒铺量。
假设每个喷头沥青洒铺量相同,则外侧的b喷头未重叠的d宽度范围内的洒铺沥青仅为设计要求的一半。
因此,在第二次洒铺时,在纵向应与前次洒铺的沥青重叠宽度d。
宽度d一般为两个相邻喷头的间距。
4.3.7应力吸收防水粘结层碎石的撒布
认真准备碎石,严格按