弹性混凝土在城市高架桥维护中的应用

摘 要：弹性混凝土是把橡胶微粒作为混凝土的组成材料配置而成的新型混凝土，最早始研究始于20世纪80年代末的美国，20世纪90年代开始工程实际应用。弹性混凝土工程性能介于普通水泥混凝土和沥青混凝土之间，抗裂性能好、韧性高、变形能力强，具有较高的强度及较好的耐磨性能，在加入快凝材料后能在较短的时间内达到较高的强度。鉴于弹性混凝土的特性，某市借鉴国内外的部分地区对道路路面、桥梁桥面、伸缩缝病害的快速维修经验，将弹性混凝土应用于高架桥快速公交启停点位的快速维修中，取得了很好的效果。

关键词：弹性混凝土 桥面病害 快速维修 社会效益

1. 背景

某市二环路高架桥采用全封闭、全高架的形式，上部结构主要采用预应力箱梁及钢箱梁结构，桥面铺装采用沥青混凝土；桥上设有快速公交专用车道及站台；公交车采用专门设计的三轴10轮（1×2+2×2+2×2）加宽加长铰接城市客车，公交车进站后需停在固定点位启停以便乘客上下车，高峰时期客车进站频率为2.5min/辆。该市二环路高架桥钢箱梁段的桥面铺装结构为2.4mm厚Eliminator防水粘结层+4cm厚浇筑式沥青混凝土+3cm厚沥青玛蹄脂碎石混合料，由于快速公交车对公交站台固定启停点位的单点重复重载作用，在该市二环路投入运营半年左右，部分启停点位的沥青结构层开始出现不同程度的推挤拥包现象（见图1、图2），局部拥包点位的波谷甚至已经现出混凝土调平层。

由于目前在采用沥青混凝土为桥面结构的钢箱梁上设置快速公交启停点位尚属首次，设计时对各因素考虑不周全，病害修复无成熟经验可借鉴，且该市的二环路快速公交系统每日的休息时间为00：00～05：00，普通修复材料无法满足其快通、高强、耐久的要求，在该市建设主管部门单位组织有关专家及各相关单位进行多次专题讨论，在进行大量对比实验的基础上，确定采用BASF Wabo CreteⅡ弹性混凝土对快速公交启停点位的病害进行维修。

图1：拥包点位1 图2：拥包点位2

2. Wabo CreteⅡ弹性混凝土特性

弹性混凝土的工程性能介于普通水泥混凝土（刚性）和沥青混凝土（柔性）之间，集合了橡胶和水泥混凝土的特点，其抗裂性能好、韧性高，具有较高的强度及较好的耐磨性能，变形能力远远高于普通水泥混凝土，具有线性与非线性特征。

修复所选用的BASF弹性混凝土全称为BASF Wabo CreteⅡ弹性材料，由巴斯夫建材系统（中国）公司生产，其由A、B、C三种独立包装的组分组成，其中A、B组分为聚氨酯，C组分为特殊骨料，使用时无需通过加热来提高流动性或添加养护材料，具有自动流平性，固化速度快（2小时左右），能在较短时间内达到满足公交车通行的强度，在承受荷载后能恢复至原有形状而不至产生变形破坏。防水层采用与原防水层相同的Eliminator防水粘结层，其与基底及铺装层粘结性能优异，粘附力强，抗高温能力强，固化迅速，广泛用于钢桥面防水粘结体系。

在进行的Wabo CreteⅡ与Eliminator防水层的剪切强度、粘接强度实验中，在温度25℃、湿度50%的实验环境下其剪切强度强度为1.87 MPa，粘结强度为1.28 MPa，性能良好（见图3）。

3. 主要工序及方法

鉴于该市二环路公交系统的特殊性，每日修复时间只能固定在00：00～05：00，而Wabo CreteⅡ弹性混凝土完成施工后到达到其能供公交车通行的强度时间需2小时，故每次弹性混凝土摊铺完成时间需控制在3：00之前，有效工作时间短；另外Wabo CreteⅡ弹性混凝土各组分对水具有较高的敏感性，如在其凝固前遇水会导致弹性混凝土有较大的强度损失，无法满足行车要求，故施工前需做好施工组织设计，精确控制各工序的施工时间，协调各工序间的衔接，并预备冷拌沥青混合料、3cm厚钢板及压路机，以避免施工期间出现突况导致施工不能正常进行而影响公交车运营。

3.1 施工准备

该市二环路高架桥全封闭城市快速路，桥面车行道由2个社会车道+1个快速公交专用道组成，施工时需将公交专用道全封闭打围，故施工前1至2个工作日需向有关交通管理部门报备，确定交通疏导、现场打围方案。对施工现场所需要的防撞桶、安全锥、LED导向灯、警示标志等需提前准备，进入施工现场后立即进行打围，打围区域设上游过渡区、缓冲区、工作区、下游过渡区、终止区。其中上游过渡区及缓冲区总长120m，迎车面设施工警示牌、LED导向灯及防撞桶；下游缓冲区及终止区总长60m，工作区长度视现场实际工作而定，施工区域与其他车道的横向隔离采用安全锥隔离，间距10m，施工期间设交通协管员指挥交通。

3.2 计算拟修复点位工程量

根据拟定的方案，启停点位的维修需将破损的沥青混合料切缝全部凿除，重做防水粘结层再摊铺弹性混凝土。针对已出现拥包点位的具体情况及弹性混凝土即伴即用、单次拌合量及摊铺量不宜过大的限制，单个维修点位尺寸为2000mm（长）×1000mm（宽），单个公交站台需维修面积为6×2m×1m=12m2。具体维修点位平面布置图及维修前后桥面结构层对比见图4、图5。

图4：维修点位示意图

图5：维修前后桥面铺装结构层对比

3.3 凿除（铣刨）原破损结构层

确定维修点位后，对每个点位的维修区域用白色标记笔平直画出维修边线（见图6），而后用砂轮切割机沿线进行切割，切割时需严格控制切割深度，避免对钢箱梁梁体产生破坏。切线完成后人工用风镐凿除维修区域内的沥青混合料，凿除的沥青废料及时装袋集中堆放，凿除完成检查边角部位，对松散石料需彻底清理干净。如现场单个点位维修面积较大，为节省施工时间，可用小型铣刨机对维修区域进行铣刨，铣刨完成后再进行人工二次清理（见图7）。

图6：标识维修边线 图7：人工二次清理

3.4 防水粘结层施工

清除原破损结构层后，用角磨机对原防水层进行打磨清理，清理完成后用高压吹风机清理粉尘，而后用棉布蘸丙酮反复擦拭新打磨面，直至新打磨面用白色棉布擦拭不再粘有粉尘颗粒为止（见图8）。擦拭完成后待丙酮挥发完成后即进行新防水粘结层施工。

Eliminator防水粘结层施工采用人工进行。施工时先进行防水涂膜的施工，分两层进行，单层涂布率控制在1.6Kg/m2左右，两层总用量控制在2.5～3.5Kg/m2，干膜总厚度不小于2.0mm。防水涂膜固化完成后进行粘接剂涂刷，涂刷量控制在0.1 Kg/m2～0.2 Kg/m2，防水涂膜的施工完成时间控制在02：00左右，防水涂膜凝固后随即进行弹性混凝土的施工（见图9）。

图8：丙酮清洗后的维修面 图9：新防水粘结层施工完成

3.5 弹性混凝土施工

弹性混凝土需控制好开始搅拌时间，搅拌完成后需立即倒入维修区域内，故施工过程中需密切关注防水粘结层的凝结时间，弹性混凝土的搅拌在防水层粘结层开始凝结后进行。

Wabo CreteⅡ弹性混凝土由独立包装的A、B、C三组分组成，其中A、B组分为聚氨酯，C组分为特殊骨料。施工时按组为单位，将组分A、B组分包装拆除后同时倒入容器中并用手持搅拌机均匀搅拌，同时准备组分C，待A、B组分充分搅拌均匀后将C组分倒入容器中并不停的搅拌，待A、B、C三组分充分搅拌均匀后迅速将混合料倒入然后倒入维修区域（见图10）。

弹性混凝土凝结前具有自流性，铺筑底层弹性混凝土时可任其流动，待其顶面接近原沥青混合料面层时，为确保弹性混凝土凝结后其顶面与原沥青混合料顶面衔接良好、坡度一致，凝结前须人工用抹刀对其表面进行收面处理，直到弹性混凝土初凝、失去流动性为止（见图11）。收面过程中应注意不能使施工部位出现局部凹陷、积渣等现象，收面完成视具体情况可采用人工压力刻痕的方式以增加弹性混凝土表面的抗滑性。收面完成后不需要专门的养护设备，但应注意在清理现场过程中避免施工人员或机械触碰到弹性混凝土。最后一组弹性混凝土的收面控制在03：00前完成。

图10：摊铺弹性混凝土 图11：弹性混凝土收面

3.6 完工清理及恢复交通

弹性混凝土收面完成后，开始对施工现场全面清理。对施工中产生的建渣或其他废弃物统一入袋装车外弃至指定地点，施工中的机具清理完成后按原装车顺序装车离开施工现场。安全设施拆除时先由背车面缓慢逐步向迎车面拆除装车，拆除过程中交通协管员在迎车面观察指挥交通。安全设施拆除完成时间控制在04：50左右，以避免社会车辆提前进入施工区域。安全设施拆除完成后随即开放交通。

图12：弹性混凝土施工完成 图13：施工完成3个月现场照片

4. 结束语

在早期进行的应急处理中，施工单位利用冷（热）拌沥青混合料和普通环氧树脂混凝土对启停点位进行处理，冷（热）拌沥青混合料在施工完成后3～5日即出现松散现象，普通环氧树脂混凝土在完成施工后10～15天即出现破碎现象，耐久性均未能满足要求。

在利用Wabo CreteⅡ弹性混凝土完成对启停点位的维修施工后，通过3～4个月的观察，维修点位并未发现拥包、车辙、明显裂缝，与沥青混合料结合面也未产生开裂现象，维修效果良好，达到快通、高强、耐久的要求。与热拌或冷拌沥青混合料、普通环氧树脂混凝土相比，弹性混凝土在材料性能上具有不可比拟的优势，但造价较为昂贵，施工投入人员、机械多，单点维修面积不宜过大，施工受天气因素影响大，这些因素将很大的制约Wabo CreteⅡ弹性混凝土的广泛使用。■

参考文献

[1] 成治刚.关于弹性混凝土应用的综述[J].山西建筑. 2012（10）：133～134；

[2] 夏秀华.弹性混凝土在城市道路快速化维修中的研究与应用[J].建材发展导向，2010（8）：10；

[3] 汪 韬. Wabo CreteⅡ弹性混凝土在桥面铺装层维修中的应用[J].西南公路，2014（3）：26～27；

[4] 朱 涵.新型弹性混凝土的研究综述[J].天津建设科技.2004（2）：35～36；

[5] 重庆中交科技股份有限公司.Eliminator防水粘结体系技术手册.2008.9。

【作者简介】田焕祥（1985 ～ ），男，广西灵山人，大学本科，工程师，主要从事公路桥梁建设及市政道路桥梁养护管理工作。