宝天高速老虎沟大桥桥面铺装施工指南2.doc
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1、甘肃省交通厅甘肃省交通厅 宝天高速公路老虎沟特大桥梁宝天高速公路老虎沟特大桥梁 SBS 岩沥青复合改性沥青桥面铺装岩沥青复合改性沥青桥面铺装 施工技术指南施工技术指南 重庆交通大学重庆交通大学 陇东地区高速公路桥梁沥青混凝土桥面铺装关键技术研究与应用陇东地区高速公路桥梁沥青混凝土桥面铺装关键技术研究与应用课题组课题组 2011 年年 5 月月 20 日日 前 言 前前 言言 宝天高速公路天水过境段是国家高速公路网连云港至霍尔果斯的重要组成路段, 同时也是甘肃省规划的“四纵四横四重”公路网主骨架的重要组成部分。东接宝天高速 公路,是联系甘、陕的主要公路通道之一,是打通连霍高速在天水市境内的“瓶颈
2、”, 连接甘肃省通往东南部经济发达地区的出口。其中,老虎沟特大桥是宝天高速公路天 水过境段关键控制性工程,桥梁上部共分为 9 联,为 3-5x25m3-6x25m+5x30m+2- 7x25m 预应力混凝土连续箱梁,下部结构桥台为肋板式台配桩基础,桥墩为柱式墩配 桩基础。 桥梁区属北温带半干旱半湿润大陆性季风气候,区内多年平均气温 11, 7 月平均气温 22.8,多年平均降水量 491.6mm,降水年际及年内分配不均,多集中 在 5-9 月,占年降水量的 73.5%,且多以暴雨形式出现。 由于大桥梁所处地区气候具有夏季气温高、冬季气温低,温差较大的特点,桥面 线形位于长陡坡段落,桥面铺装将承
3、受较大的车辆荷载和温度应力的作用,桥面铺装 在行车荷载和温度的双重作用下, 极易产生车辙、层间滑移(脱离)等破坏,为了避 免老虎沟特大桥特大土桥梁桥面铺装出现此类桥面铺装早期损害问题,重庆交通大学 陇东地区高速公路桥梁沥青混凝土桥面铺装关键技术研究与应用课题组根据课题 研究成果,将 SBS+天然岩沥青复合改性桥面铺装技术应用于老虎沟特大桥,并推荐 铺装防水粘结层材料和施工方案,提出宝天高速公路老虎沟特大桥桥面铺装施工指 南 由于我国 SBS+天然岩沥青复合改性技术应用还不多,应用时间也不长,因此, 本指南还会随着工程实践经验的总结积累和科研工作的深入不断修改完善。 3 目 录 目目 录录 1
4、概述概述.1 2 术语、符号与代号术语、符号与代号.1 3 道路工程中适用道路工程中适用 SBS 岩沥青复合改性沥青的情况岩沥青复合改性沥青的情况2 4 原材料要求原材料要求.3 4.1 SBS 改性沥青3 4.2 天然岩沥青 .4 4.3 粗集料 .4 4.4 细集料 .5 4.5 填料 .6 5 SBS 岩沥青复合改性沥青混合料技术指标岩沥青复合改性沥青混合料技术指标6 6 桥面水泥混凝土基面要求桥面水泥混凝土基面要求8 6.1 技术要求8 6.2 标准 .9 7 防水粘结层材料与施工要求防水粘结层材料与施工要求9 7.1 建议采用防水粘结层材料 .9 7.2 防水粘结层施工工艺10 7.
5、2.1 施工方法与设备10 7.2.2 施工注意事项.10 8 SBS 岩沥青复合改性沥青桥面铺装施工技术要求岩沥青复合改性沥青桥面铺装施工技术要求11 8.1 SBS 岩沥青改性沥青制备11 8.1.1 试验室制备11 8.1.2 施工现场制备.12 8.2 混合料拌和、运输 .13 8.3 混合料摊铺14 8.4 混合料碾压 .14 8.5 接 缝16 9 质量控制质量控制.16 9.1 材料 .16 9.2 路面压实度评定 .19 9.3 科研检测要求 .20 宝天高速公路老虎沟特大桥 SBS 岩沥青复合改性沥青桥面铺装施工技术指南 1 1 概述概述 1.1 掺加天然岩沥青对 SBS 沥
6、青进行复合改性,可以提高沥青路面的高温抗车辙性能, 抗水损坏性能,抗老化性能和混合料的强度。为了在工程应用制订科学经济合理的技 术方案,提高和控制施工质量,特编写本指南。 1.2 本指南在借鉴国外相关技术规范、国内外工程应用经验的基础上,主要根据重庆 交通大学科研项目陇东地区高速公路桥梁沥青混凝土桥面铺装关键技术研究与应用 科研成果编写。 1.3 本指南适用于不同等级公路路面应用国内外不同种类天然岩沥青和 SBS 改性沥青 复合改性的情况。 1.4 执行除本技术指南规定外,还应参照和执行公路沥青路面施工技术规范(JTG F402004)等现行规范和宝天高速公路专用技术规范。 1.5 根据宝天高
7、速公路老虎沟特大桥现场采用成品 SBS 改性沥青的实际情况,本指南 建议现场采用“干法”施工工艺,本指南主要针对“干法”施工工艺提出相关技术要求。 2 术语、符号与代号术语、符号与代号 2.1 天然沥青 石油在自然界长期受地壳挤压、变化,并与空气、水接触逐渐变化而形成的、以 天然状态存在的石油沥青,其中有的混有一定比例的矿物质。按形成的环境可以分为 湖沥青、岩沥青、海底沥青、油页岩等。 2.2 岩沥青 岩沥青是石油在岩石夹缝经过长达亿万年的沉积、变化,在热、压力、氧化、触 媒、细菌的综合作用下生成的沥青类物质。岩沥青是天然沥青中的一种。 2.3 SBS 岩沥青复合改性沥青 岩沥青通常不直接使用
8、,而是作为化工炼制沥青的改性材料,将岩沥青与 SBS 改 性沥青混合、掺配,进一步提高改性沥青的路用性能。 2.4 Gilsonite 北美天然岩沥青商品名,产于美国犹他州。 2.5 BRA Buton Rock Asphalt 的词首字母缩写,布敦岩沥青是印度尼西亚苏拉威西省布敦岛 2 产的天然岩沥青。 2.6 TLA Trinidad Lake Asphalt 的词首字母缩写,特立尼达湖沥青是世界上最有名的一种天然 沥青,产于南美洲特立尼达岛。 2.7 CBL 指由广元圣通矿业有限公司生产的川北天然岩沥青品牌,产于四川川北地区龙门 山沥青矿,本指南推荐采用。 2.8 “干法”工艺 dry
9、process 在沥青混合料拌和设备进行矿料干拌时,将岩沥青作为添加剂投入拌合设备,适 当延长岩沥青与矿料的拌合时间,然后喷入基质沥青和矿粉制备岩沥青改性混合料, 称为“干法”工艺。 2.9 “湿法”工艺 wet process 用人工、机械搅拌或高速剪切工艺,将岩沥青作为改性剂与加热到合适温度的基 质沥青搅拌混合,制成成品岩沥青改性沥青,然后与矿料拌合生产岩沥青改性混合料, 称为“湿法”工艺。 3 道路工程中适用道路工程中适用 SBS 岩沥青复合改性沥青的情况岩沥青复合改性沥青的情况 3.1 一般情况 通常有使用改性沥青要求的道路路面工程和桥面铺装均可考虑使用 SBS 岩沥青复 合改性材料,
10、尤其是存在重载交通和慢速交通条件;或工程项目所处地区有高温和多 雨气候条件;或工程项目所处地区的现有铺面存在较多的车辙、推移等变形类病害问 题。 3.2 从交通荷载条件考虑,道路工程中适用 SBS 岩沥青复合改性材料的情况包括: 1)道路存在重载交通条件; 2)道路存在高轮压荷载条件,如矿区、港口地区的交通荷载; 3)慢速交通路段,如山区公路上坡路段,经常出现交通拥堵的道路; 4)水平荷载作用较多的路段,如道路的交叉路口、收费站附近、公交车站、急 转弯路段; 5)重荷载特大桥桥面铺装中下层 宝天高速公路老虎沟特大桥 SBS 岩沥青复合改性沥青桥面铺装施工技术指南 3 3.3 SBS 岩沥青复合
11、改性材料适用的气候条件包括夏炎热区和夏热区;或年降雨量 800mm 以上的气候区使用;在冬季严寒区应用时必须要经过论证和室内实验检验。 3.4 SBS 岩沥青复合改性材料的应用层位 3.4.1 对于 3 层沥青混凝土结构层组成的沥青路面,SBS 岩沥青复合改性材料优先在中 面层使用; 3.4.2 对于 2 层沥青混凝土组成的沥青路面,SBS 岩沥青复合改性材料优先在上面层使 用; 3.4.3 对于重荷载特大桥桥面铺装,SBS 岩沥青复合改性材料优先在铺装下层使用。 3.5 在路面结构设计或验算分析中,SBS 岩沥青复合改性混合料的路面结构设计参数 应通过实际试验测定。 4 原材料要求原材料要求
12、 沥青路面使用的各种材料运至现场后必须取样进行质量检验,取样频率按宝天高 速公路专用技术规范要求执行,材料经检测评定合格后方可使用,不得以供应商提供 的检测报告或商检报告代替现场检测。 沥青路面使用的各种材料除满足本施工技术指南要求外,均应满足国家相关行业 标准及宝天高速公路设计文件和专用技术规范要求。 4.1 SBS 改性沥青 沥青采用宝天高速公路规定采购的 SBS 改性沥青,质量至少应符合表 4-1 规定相 关沥青技术要求。 表表 4-1 SBS 改性沥青技术要求改性沥青技术要求 SBS类(I类) 指 标单位 I-AI-BI-CI-D 试验方法1 针入度 25,100g,5s 0.1mm1
13、0080-10060-8030-60T 0604 针入度指数PI 不小于-1.2-0.8-0.40T 0604 延度 5,5cm/min不小于cm50403020T 0605 软化点 TR另一方面由于桥面板表面有水分,也会减少粘结防水层涂料浸润到桥面板表层,进 而会降低粘结强度; 3)由于混凝土桥面板表面存在一定程度的凸凹不平,对特殊位置宜采用滚筒刷涂 施工,滚筒刷涂防水剂必须分布均匀,并保证现场涂刷量,这样才能保证防水粘结层厚 度均匀,粘结可靠; 4)对防水粘结层的充分养护是粘结层性能的保证, 具体养护时间因空气湿度、温 度、风力、日照等因素的不同而异。防水层施工完成后至少封闭交通 48h,
14、让防水剂充 分浸润进桥面混凝土; 5)涂刷完防水剂的桥面应防止污染,严禁车辆在其上行驶和人员踩踏,严禁机油、 柴油等油类污染,并应对防水粘结层进行保护,防止潮湿和污染; 6)雨、雪天严禁防水粘结层施工; 8 SBS 岩沥青复合改性沥青桥面铺装施工技术要求岩沥青复合改性沥青桥面铺装施工技术要求 8.1 SBS 岩沥青改性沥青制备 本研究所选用的改性剂岩沥青为黑色、深棕色粉末,在干燥状态下不固结,采用 干法施工和湿法施工,可使改性剂与 SBS 改性沥青达到均匀混合的效果。 8.1.1 试验室制备 1)干法制备)干法制备 按常规马歇尔试验方法进行混合料的配合比设计,包括原材料的检验、沥青混合 料级配
15、确定、最佳油石比确定和性能检验等。对于已确定的沥青混合料最佳油石比中 的用油量,外掺 5的岩沥青改性剂(沥青质量比例) ,对 SBS 岩沥青复合改性混合 料进行各种性能检验。 具体拌和方法是:先将预热的目标级配集料加入室内试验用的小拌合机中,然后先将预热的目标级配集料加入室内试验用的小拌合机中,然后 按掺配比例将岩沥青加入拌合锅中,拌合按掺配比例将岩沥青加入拌合锅中,拌合 25s30s;再加入;再加入 SBS 沥青拌合沥青拌合 12 60s90s、然后暂停拌和,单独加入矿粉拌和、然后暂停拌和,单独加入矿粉拌和 90s,制备混合料。,制备混合料。试验中各环节温度 控制见下表。 表表 8-1 岩沥
16、青岩沥青“干法干法”工艺室内试验时的温度控制工艺室内试验时的温度控制 矿料加热温度175180 沥青加热温度170180 沥青混合料拌和温度170175 拌合好沥青混合料温度175 试件击实温度160170 2)湿法制备湿法制备 采用湿法在室内制备 SBS 岩沥青复合改性沥青,方法如下:在 170左右的温度 下首先将沥青融化,在搅拌的同时加入所需剂量的天然沥青,将天然沥青分三次均匀 缓慢的加入 SBS 改性沥青中,每次加入改性剂后保持在 170左右的温度下以 3000 转左右的转速剪切 10 分钟左右,然后调到 1000 转的转速剪切 5 分钟,总的剪切时间 在 45 分钟左右。最后将转速调至
17、 800 转让其发育 1 小时。发育结束后让样品自然冷 却,放置 24 小时左右制成所需的改性沥青试样,制备过程宜采用高低速变换剪切的 方法。制成所需的改性沥青试样后,再按规范方法直接进行目标配合比设计。 8.1.2 施工现场制备 1)干法制备)干法制备 (1)当沥青混合料拌合楼存在两个矿粉仓时,可将符合质量标准的岩沥青提升 到其中一个独立的矿粉仓中投放;当不具备上述条件或小规模施工,或断续使用岩沥青 改性混合料时,可考虑在拌和锅设投料口,此情况下应安装响铃装置和监控设备。 (2)按生产配合比确定各种材料的用量参数,输入控制拌合楼的计算机,设置 温度、时间等工艺参数; (3)按如下程序拌合生产
18、岩沥青改性混合料:计量好的集料先进入拌合锅,然计量好的集料先进入拌合锅,然 后是计量好的岩沥青也进入拌合锅,干拌时间比通常情况延长后是计量好的岩沥青也进入拌合锅,干拌时间比通常情况延长 57 秒,以保证矿料秒,以保证矿料 与岩沥青颗粒均匀混合。干拌结束后,将与岩沥青颗粒均匀混合。干拌结束后,将 SBS 改性沥青和矿粉喷入进行改性沥青和矿粉喷入进行“湿拌湿拌”,湿拌,湿拌 时间延长时间延长 5s。 例:施工单位拌合设备原干拌时间设定为 8s,湿拌时间为 45s,采用岩沥青时干 宝天高速公路老虎沟特大桥 SBS 岩沥青复合改性沥青桥面铺装施工技术指南 13 拌时间延长 7s,则设定总干拌时间达到
19、15s,湿拌时间 50s。 (4) 拌合后的混合料应均匀地裹覆沥青,无花白料、无结团成块或严重的粗细料 分离现象,根据现场拌合效果对初定的干拌和湿拌时间进行检查和调整。 (5) 岩沥青改性混合料的生产温度按下表控制。 表表 8-2 岩沥青改性混合料生产温度控制岩沥青改性混合料生产温度控制(单位单位) 工艺环节控制温度备注 沥青加热温度170180 矿料温度180190 拌合好的混合料温度170175超过l95废弃 混合料运输到场温度不低于160 (6) 当沥青混合料拌合楼无两个矿粉仓时,也可以采用其他机械或人工等方式将 提前计量好的岩沥青直接投入拌和锅。但必须保证投放时机,在喷入 SBS 改性
20、沥青前 通过高温矿料的剪切作用将岩沥青均匀分散。 人工方式投放岩沥青时,应在投放口设置摄像头和提示铃,在控制室进行视频 监控和铃声提醒,以保证投放准确和稳定,避免多投、漏投或投放时间偏差过大。投 放的岩沥青应提前称量和分装。 宝天高速公路老虎沟特大桥由于现场采用成品宝天高速公路老虎沟特大桥由于现场采用成品 SBS 改性沥青,因此建议采用改性沥青,因此建议采用 “干拌法干拌法”施工。施工。 2) 湿法制备湿法制备 湿法生产的主要环节是提前制备 SBS 岩沥青复合改性沥青,主要工艺与 SBS 改 性沥青的工业制备方法相同,即在基质沥青中加入 SBS 的同时,投放天然岩沥青,采 用高速剪切机或胶体磨
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