TST 彈塑體材料在瀝青路面裂縫修補(bǔ)中的應(yīng)用

　　摘 要: 交通是城市的脈搏，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展、我國(guó)對(duì)交通建設(shè)的大力投入，促使國(guó)內(nèi)道路橋梁建設(shè)迅速發(fā)展。但公路投入使用的年限越長(zhǎng)，出現(xiàn)的各類(lèi)病害就越多，路面裂縫是出現(xiàn)最頻繁的主要病害之一。路面病害處理材料及施工工藝多樣，依托宜昌市三江橋中修工程施工，通過(guò)對(duì) TST 彈塑體材料特性的了解，結(jié)合施工針對(duì) TST 彈塑體材料修補(bǔ)瀝青路面裂縫實(shí)用性進(jìn)行分析，介紹了 TST 彈塑體材料性能及修補(bǔ)裂縫施工工藝，施工完成后效果及后期車(chē)輛通行反應(yīng)良好。

　　關(guān)鍵詞: 公路;路面裂縫;TST 彈塑體材料;病害處理

　　引言

　　TST 彈塑體( TST 為彈塑體首拼音字母) 材料是一種常溫下呈彈塑狀態(tài)，高溫?zé)崛酆箫@液態(tài)的復(fù)合材料，具有較強(qiáng)的黏附性和較高的阻尼性，可注入路面裂縫內(nèi)部起黏結(jié)作用確保接口界面的強(qiáng)度。TST 彈塑體材料施工簡(jiǎn)單、舒適性好、使用壽命長(zhǎng)，常與碎石拌合后用作橋梁無(wú)縫伸縮縫的施工材料，在路面裂縫修補(bǔ)施工中應(yīng)用相對(duì)較少，本文結(jié)合宜昌市三江橋中修工程項(xiàng)目，對(duì) TST 彈塑體材料在路面裂縫修補(bǔ)中的施工進(jìn)行了分析，對(duì)類(lèi)似工程具有一定的指導(dǎo)意義[1 - 3]。

　　1 工程概況

　　宜昌市三江橋建造于 1981 年，是三三〇工程的附屬工程，原是葛洲壩水利樞紐建設(shè)的工程專(zhuān)用橋，主要承擔(dān)重載交通及建筑材料轉(zhuǎn)運(yùn)。工程結(jié)束后，該橋轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘袠蛄�，承�?dān)市區(qū)與西壩的日常交通。該橋連接了宜昌市和長(zhǎng)江中心的西壩島，成為城區(qū)和西壩島之間的關(guān)鍵通道。宜昌市三江橋橋梁全長(zhǎng) 762. 61 m，由葛洲壩側(cè)引橋( 170 m) 、主橋( 346 m) 和西壩側(cè)引橋( 226. 34 m) 等三部分組成。橋梁全長(zhǎng) 762. 61 m，橋梁總寬 15 m = 11 m( 行車(chē)道) + 2 × 2 m( 人行道) 。三江橋自建成至今已歷時(shí) 30 余載，在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的重負(fù)之下，橋梁日益出現(xiàn)多處病害。

　　根據(jù) 2020 年 6 月的檢測(cè)報(bào)告，結(jié)合歷次檢測(cè)與調(diào)查情況，總結(jié)橋梁出現(xiàn)主要病害有: 蜂窩、麻面、泛堿、裂縫，橋墩混凝土磨損，人行道、欄桿混凝土少量剝落、破損、露筋，防排水系統(tǒng)缺陷，混凝土保護(hù)層厚度不足、剝落露筋，支座破損偏移，伸縮縫破損堵塞等。三江橋上下游路基段均存在路面裂縫，分布較為規(guī)則，間距 4 m 左右 1 道橫向貫穿性裂縫，縫寬約 5 mm ～10 mm。2 病害形成的原因及危害根據(jù)以往對(duì)瀝青路面破損情況的統(tǒng)計(jì)及分類(lèi)，裂縫主要分為路面橫向裂縫、路面縱向裂縫、路面網(wǎng)狀裂縫及路面反射裂縫[4]。

　　1) 路面橫向裂縫形成原因及危害。主要形成原因?yàn)闉r青混凝土路面的縱向應(yīng)力超出瀝青路面材料的極限抗拉強(qiáng)度所產(chǎn)生，縱向應(yīng)力因路面材料隨溫度變化伸縮產(chǎn)生，當(dāng)收縮拉應(yīng)力超出材料極限抗拉強(qiáng)度后將路面材料拉裂產(chǎn)生裂縫。路面材料在長(zhǎng)時(shí)間投入使用的過(guò)程中，隨著溫度反復(fù)變化，瀝青混凝土路面也會(huì)產(chǎn)生疲勞裂縫。

　　2) 路面縱向裂縫形成原因及危害�？v向路面裂縫產(chǎn)生的主要原因?yàn)樽饔糜诼访娴暮奢d超過(guò)了路面的最大承載力，其次為路基發(fā)生沉降，均會(huì)導(dǎo)致路面產(chǎn)生縱向裂縫。3) 路面網(wǎng)狀裂縫形成原因及危害。網(wǎng)狀裂縫形成的主要原因?yàn)楣�路路面老化及長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)過(guò)車(chē)輛荷載的反復(fù)作用所產(chǎn)生，每條公路都有設(shè)計(jì)使用年限及最大承受荷載，當(dāng)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降后所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應(yīng)力小于作用荷載時(shí)，使路面產(chǎn)生裂紋，發(fā)生疲勞斷裂破壞。

　　4) 路面反射裂縫形成原因及危害。反射裂縫為裂縫中最為嚴(yán)重的一種，當(dāng)瀝青混凝土下承層因溫度、環(huán)境、施工質(zhì)量等原因產(chǎn)生裂縫后，向公路路面擴(kuò)展，從而形成反射裂縫，需對(duì)公路下承層及路面同時(shí)進(jìn)行維修。宜昌市三江中修工程修復(fù)路面裂縫主要為路基段橫向裂縫( 垂直于路面中心線(xiàn)的裂縫) ，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，并將路面橫向裂縫鑿除鋪裝層瀝青混凝土后，查探得知裂縫形成的主要原因?yàn)闇囟茸兓瘜?dǎo)致的收縮裂縫。

　　3 TST 彈塑體材料的特性

　　在各類(lèi)公路裂縫修補(bǔ)所采取的施工措施中，應(yīng)用最為廣泛的方法有熱熔型灌縫膠修補(bǔ)、貼縫帶修補(bǔ)及熱再生修補(bǔ)三種，根據(jù)宜昌市三江橋中修工程特點(diǎn)，為保證裂縫修補(bǔ)質(zhì)量，達(dá)到按期恢復(fù)交通的目的，修補(bǔ)方法為使用TST 彈塑體材料對(duì)裂縫進(jìn)行熱熔灌縫修補(bǔ)處理。在工程實(shí)踐中熱熔型灌縫膠修補(bǔ)是使用最為廣泛、效果最優(yōu)的路面裂縫處理方式，且具有施工便利、經(jīng)濟(jì)效益好、工期短等特點(diǎn)[5]。

　　根據(jù)使用熱熔型灌縫措施對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)的工藝特點(diǎn)，為達(dá)到修補(bǔ)要求，所使用的填充材料需具備以下要求:1) 流動(dòng)性: 熱熔后填充材料能夠在裂縫內(nèi)部阻力自由流動(dòng)。2) 填充性: 填充材料能夠通過(guò)自身重力在裂縫的每個(gè)角落達(dá)到填充效果。3) 穿透性: 隨著裂縫深入，寬度會(huì)逐漸減小，填充材料能夠在狹小的裂縫中流動(dòng)。4) 穩(wěn)定性: 填充材料能夠在雨水、空氣、碾壓等外部環(huán)境的作用下，具備抵抗老化的特性[6]。

　　宜昌市三江橋中修工程路面裂縫修補(bǔ)材料選用 TST彈塑體材料施工，TST 彈塑體材料是一種由橡膠、熱縮性彈性體、石油瀝青及其他配合劑均化而成的復(fù)合材料，其能夠加熱后融化、冷卻后塑形既有彈性又具有塑性。能夠徹底裹覆于石料外表，具有較強(qiáng)的黏結(jié)力，塑形后能夠通過(guò)依靠路面碎石間的空隙嵌擠鎖結(jié)及自身的黏結(jié)力效果構(gòu)成修補(bǔ)強(qiáng)度[7 - 10]。TST 彈塑體材料除具備上述 4 點(diǎn)要求外還具備以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1) 彈性恢復(fù)力高: 在經(jīng)過(guò)不斷重復(fù)的溫度變化導(dǎo)致的變形和車(chē)輛行駛過(guò)程中作用的縱向荷載位移后仍能夠恢復(fù)原狀。2) 低溫柔性和高溫穩(wěn)定性好: TST 彈塑體材料能夠在零下 40 ℃時(shí)仍能保證柔性，在 80 ℃ 的高溫下不會(huì)活動(dòng)失效。因此，能適用于我國(guó)所有氣候區(qū)。

　　3) 高溫黏附性好: 經(jīng)過(guò)高溫熔融后的 TST 彈塑體材料，在涂刷到路面表層后能夠與清理后的路面結(jié)實(shí)黏結(jié)，材料常溫冷卻后不帶黏性，且不被表面的粘黏物黏結(jié)帶走。4) 施工方便、靈敏: 熟練的施工隊(duì)伍( 3 人 ～ 4 人) 每天可使 TST 彈塑體材料對(duì)裂縫修補(bǔ) 60 m，而且為保證不阻斷交通，可在交通疏導(dǎo)維護(hù)后的情況下進(jìn)行半幅施工。

　　5) 恢復(fù)交通迅速: TST 彈塑體材料對(duì)裂縫修補(bǔ)完成后，在常溫下冷卻 2 h 即可恢復(fù)交通，若為提前恢復(fù)，可采用噴水的方式加速冷卻，1 h 后即可恢復(fù)交通。6) 使用年限長(zhǎng): 嚴(yán)格依照施工工藝要求熱熔施工，TST 彈塑體材料使用年限是一般改性瀝青路面的兩倍左右。7) 舒適性好: TST 彈塑體材料在常溫下具備柔性，車(chē)輛行駛過(guò)程中能夠充分吸收振動(dòng)沖擊，使車(chē)輛行駛過(guò)程舒適平穩(wěn)。8) 經(jīng)濟(jì)效益好: TST 彈塑體材料價(jià)格較低，施工中材料投入費(fèi)用少。

　　4 施工工藝

　　根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，TST 彈塑體材料裂縫修補(bǔ)主要步驟為: 施工準(zhǔn)備→清理→灌縫→養(yǎng)護(hù)。

　　4. 1 施工準(zhǔn)備

　　1) 檢查施工中需使用的材料及工機(jī)具情況，進(jìn)行資源配資，有效合理地安排作業(yè)。2) 提前做好施工工序的交底，向工人做好技術(shù)培訓(xùn)，以便施工時(shí)工人做到心中有數(shù)，保證施工質(zhì)量。3) 在施工前，根據(jù)裂縫線(xiàn)形對(duì)修補(bǔ)范圍進(jìn)行定位，定位界線(xiàn)要橫平豎直，垂直或平行于線(xiàn)路中線(xiàn)，確保修補(bǔ)的外觀(guān)質(zhì)量。界線(xiàn)為病害表觀(guān)范圍面積外擴(kuò) 10 cm ～15 cm，并在界線(xiàn)處使用砂輪切出 2 mm ～ 3 mm 深縫隙，防止 TST 彈塑體材料溢出界定范圍外，且使 TST 彈塑體材料能夠與原路面更好的黏結(jié)。

　　4. 2 清理先使用小型工具對(duì)縫內(nèi)雜物、碎石進(jìn)行清理，后使用鋼刷對(duì)裂縫界定范圍內(nèi)的原路面進(jìn)行清理，除去松動(dòng)碎石及頑固雜物，最后使用高壓水槍將裂縫內(nèi)部及表面附著的砂石及泥土清理干凈，人工將破碎的原瀝青碎塊清除，使 TST 彈塑體材料與路面有效黏結(jié)。

　　4. 3 灌縫裂縫修補(bǔ)時(shí)間的選擇很大程度上關(guān)系到修補(bǔ)質(zhì)量，TST 彈塑體材料修補(bǔ)施工盡量選擇路面濕度較小的環(huán)境下進(jìn)行，盡量在夏季、秋季施工。

　　1) 裂縫沖洗完成后對(duì)裂縫進(jìn)行第一次加熱烘干，需將裂縫內(nèi)部及界定范圍內(nèi)的原路面加熱至 120 ℃，蒸發(fā)內(nèi)部水分。

　　2) 第一次裂縫加熱冷卻后會(huì)出現(xiàn)返潮現(xiàn)象，需待第一次裂縫加熱冷卻 5 h 后，對(duì)裂縫進(jìn)行第二次烘干，蒸發(fā)其內(nèi)部潮氣，防止灌注過(guò)程中潮氣蒸發(fā)形成氣泡，影響TST 彈塑體材料與原路面的黏結(jié)，每道裂縫烘干時(shí)間不少于 1 h。第二次烘干完成后使用寬膠帶在已界定范圍的邊線(xiàn)黏貼一圈，便于去除外流的 TST 彈塑體材料，保證修補(bǔ)完成后表面平順，形狀規(guī)則。

　　3) 將 TST 彈塑體材料加熱至 190 ℃ ～ 210 ℃，使其具備良好的流動(dòng)性，達(dá)到灌注條件。

　　4) 待材料加熱完成后及第二次裂縫烘干完成未冷卻前，及時(shí)對(duì)裂縫灌注 TST 彈塑體材料，灌注前使用測(cè)溫槍測(cè)量灌注材料及裂縫加熱溫度是否達(dá)到要求，冬季施工為防止材料過(guò)早冷卻，需邊灌注、邊使用噴槍對(duì)其加熱。

　　5) 路面裂縫較深時(shí)，需將裂縫灌滿(mǎn)后再涂刷表面材料，裂縫灌注不能一次達(dá)到要求，需進(jìn)行反復(fù)灌注填充，待下灌的 TST 彈塑體材料滲透穩(wěn)定、無(wú)下沉后再繼續(xù)灌注上一層，不斷使用噴槍加熱，在保證 TST 材料流動(dòng)性的前提下將裂縫填充飽滿(mǎn)。裂縫灌注飽滿(mǎn)的標(biāo)準(zhǔn)為 TST 材料表面無(wú)沉降、無(wú)起泡現(xiàn)象。

　　6) 面層 TST 材料涂刷厚度宜為2 mm ～ 3 mm，需進(jìn)行兩次涂刷。第一次涂刷需將原路面石子間隙填充密實(shí)、無(wú)氣泡產(chǎn)生，待其穩(wěn)定后澆筑第二層并進(jìn)行收面，保證修補(bǔ)完成表面平順，形狀規(guī)則。

　　4. 4 養(yǎng)護(hù)灌注完成后在修補(bǔ)范圍外擴(kuò) 1 m 的位置設(shè)置警戒帶，防止踩踏等情況發(fā)生，TST 彈塑體材料灌注完成冷卻 2 h ～ 3 h 后可開(kāi)放交通，或者灑水加速冷卻1 h 后開(kāi)放交通。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　裂縫是瀝青混凝土公路路面最為普遍的缺陷，也是投入資金最多的維修項(xiàng)目，受到了建筑行業(yè)人員的廣泛關(guān)注。TST 彈塑體材料與其他類(lèi)型材料相比較，施工工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備和人員投入少，一次成型后不易損壞，后期養(yǎng)護(hù)維修少，工程成本低，綜合比較造價(jià)比其他類(lèi)型的低。TST 彈塑體材料作為一項(xiàng)新技術(shù)和新材料，在本次宜昌市三江橋中修工程路面裂縫維修工程中得以應(yīng)用，成效顯著，目前使用效果良好，為以后橋梁養(yǎng)護(hù)工作積累了經(jīng)驗(yàn)。

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　　作者簡(jiǎn)介: 宋振輝(1975 - )，男，高級(jí)工程師，從事路橋養(yǎng)護(hù)管理及科技研發(fā)工作;洪德紅(1984 - )，男，工程師，從事路橋養(yǎng)護(hù)及維修加固管理工作;萬(wàn) 里(1992 - )，男，工程師，從事公路橋梁養(yǎng)護(hù)維修工作宋振輝，洪德紅，萬(wàn) 里

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