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摘要：由于桥面铺装层不仅要具有抵抗外界荷载, 适应桥梁变形的能力, 而且要具有平整抗滑耐磨的特性, 所以铺装层使用普通沥青材料施工, 过了不久就要修补。近几年随着钢箱桥梁建设事业的蓬勃发展, 钢桥面铺装成为专家学者们的研究热点。本文探讨了钢桥面沥青混凝土铺装施工技术。
关键词：钢桥面；沥青混凝土；铺装；施工技术
中图分类号：TU528.42文献标识码： A 文章编号：
环氧沥青混凝土具有强度高、刚度大, 耐疲劳性强, 抗腐蚀性良好等特性, 是优良的钢桥铺装材料。但其性能受施工温度、成型时间、施工条件等因素影响很大,环氧沥青混凝土的材料选择、配制、生产、施工控制对铺装层使用性能起决定性作用。
一、 环氧沥青铺装层的特性
1、 强度高、刚度大。热拌环氧沥青混凝土有很高的强度, 其马歇尔稳定度可高达40 kN~ 60 kN, 冷拌环氧沥青也能达到25 kN~ 30 kN, 而一般的沥青混凝土马歇尔稳定度仅为8 kN~12 kN。壳牌石油公司对环氧沥青混凝土进行三点弯曲试验, 荷载频率10 Hz, 分别在不同温度求得试件的劲度模量 , 并与普通混凝土相比较, 可见, 在0℃时, 环氧沥青混凝土与普通沥青混凝土的劲度模量相差不大, 但在20 ℃ 常温时则要高出3 倍, 而在40℃ 的夏季高温下则是普通沥青混凝土的8 倍, 温度越高, 劲度模量相差越大。这表明环氧沥青混凝土不仅有较高的强度, 而且低温下并不比普通沥青混凝土显得更加脆硬, 而在高温下却比普通沥青混凝土抗变形能力高得多, 表现出非常好的稳定性。
2、良好的耐久性。普通沥青混凝土桥面如有柴油等燃油渗入, 将会使沥青失去粘结力而松散。环氧沥青混凝土却不怕燃油的侵蚀。将环氧沥青混凝土马歇尔试件浸泡在柴油中, 观察试件状态的变化。经过两周的浸泡, 试件棱角无任何脱粒、松散现象,试件仍然十分坚硬, 测试其馬歇尔稳定度仍达到30 kN, 是普通沥青混凝土的3 倍。因此, 用环氧沥青混凝土作为大跨径钢桥面的铺装材料可以避免因汽车用油的渗入而产生病害。
3、优良的疲劳性能。环氧沥青混凝土由于强度高, 故在同样的荷载作用下, 表现出极其优良的耐疲劳性能。因此采用环氧沥青作钢桥面铺装, 能够大大延长桥面的使用寿命。
4、 突出的层间结合能力
使用环氧沥青摊铺的粘结层, 具有很好的粘结能力。在23℃温度下, 以500mm/ min 的延伸率对环氧沥青粘结层材料进行拉伸试验, 其拉伸强度可达8. 1MPa,断裂延伸率达230%。
5、良好的温度稳定性
环氧沥青是一种热固性材料, 在高温下会变软, 但不会流动。用环氧沥青混凝上摊铺的桥面铺装具有良好的高温稳定性, 一般不会出现车辙或推挤拥包等病害; 而在低温下它也不过分脆硬, 强度反而低于普通沥青混凝土。
环氧沥青混凝土在0 ℃ 和70℃ 下的车辙试验结果是: 60 ℃ 动稳定度高达11925 次/ mm, 70 ℃的动稳定度为7891 次/ mm, 这是普通沥青混凝土远不能达到的。这一结果也表明环氧沥青混凝土具有优良的高温稳定性。
采用《日本铺装试验法遍览》中的试验方法对环氧沥青混凝土进行低温弯曲试验, 测得其弯拉应变为7. 15 @ 10- 3。这一应变值满足日本环氧沥青混合料标准中大于5 @ 10- 3 的要求; 表明在低温条件下, 环氧沥青混凝土具有良好的变形能力。
6、抗腐蚀性强
一般沥青路面有柴油渗入时, 会使得沥青失去粘结力而松散。然而环氧沥青却能抗拒燃油侵蚀, 将冷拌环氧沥青混凝土马歇尔试件浸泡在柴油中, 观察试件形态变化。经过两周浸泡, 试件棱角无任何脱粒、松散现象,仍然十分坚硬, 测得其马歇尔稳定度仍达到30kN, 该结果是普通沥青混凝土稳定度的3 倍。
二、钢桥面沥青混凝土铺装施工技术
环氧沥青混合料的拌制和摊铺是钢桥面环氧沥青施工的关键，必须做到精心组织，精心施工。由于环氧沥青掺有固化剂及施工温度的要求，各个环节必须连贯作业，在有效的作业时间段（一般不大于2h）内完成。
1、 施工准备
桥面应干燥、清洁，且确认当天施工期间不出现雨雾天气，方可进行黏结料的喷涂。凡与铺装层接触的部位都属喷洒区，当天的喷洒要与次日铺装层的施工相对应，且喷洒区边缘要比铺装区边缘多出2～3cm。黏结料的洒布量为0.5L/m2，在黏结层终凝完成后，应在48h 内进行铺装作业，防止黏结层粘上异物，影响与环氧沥青铺装层的黏结质量。
2、环氧沥青混合料的配制
热拌环氧沥青混合料的配制与普通沥青混合料相似，但由于增加了环氧树脂和固化剂，且对剂量、温度和时间的控制比较严格，这就增加了配制工艺的复杂性。
拌制环氧沥青混合料时，先将沥青与固化剂预混，并保持150～155℃的温度， 再将环氧树脂加热至8 0～8 5℃左右，最后将其加入预热至大于1 3 5 ℃ 的集料中加以拌和，拌和均匀后即可出料， 出料温度为113～131℃。在这样的温度下，环氧沥青混合料可以有2h的操作时间，超过2h混合料开始硬化。因此，环氧沥青混合料与水泥混凝土十分相似，存在着“初凝”特性。
由于环氧沥青的化学反应开始于环氧树脂、固化剂改性沥青和集料在拌制过程中的混合时刻。在拌制温度下，该反应使结合料粘度逐渐增加，故要求环氧沥青混合料在温度下降至规定最小值以下之前即被摊铺并压实。如果不能遵守这些规定并将混合料温度维持在规定拌和温度范围内，将导致混合料变成硬化、不可操作的块体。因此在环氧沥青混合料的拌和过程中，温度控制和时间控制极为重要。
3、 环氧沥青混凝土的摊铺
环氧沥青混凝土采用常规摊铺机和压路机摊铺并压实. 但对每辆运料车中的混合料都有严格的时间和温度要求. 对应于不同的混合料温度, 都有一个最小允许时间和最大允许时间. 混合料从开始拌和到倒入摊铺机中, 所花的时间必须介于这两时间之间, 如果超出了最大允许时间, 则混合料必须废弃.为保证混合料在摊铺时温度在规定范围内, 摊铺机上的熨平板在放下之前, 可先用板上的燃烧器加热,但其温度不能超过铺装用混合料自身的温度( 113~131 e ) . 初压必须紧跟着铺装层的摊铺. 初压完成之前摊铺层的温度不得低于83 e . 终压必须在摊铺层温度下降至66 e 之前完成. 故复压压路机和终压压路机应紧跟在初压压路机后面完成碾压操作.纵向接缝应与交通车道边缘错开15 cm, 或位于一条车道中央的1/ 3 区内. 为使摊铺道上面层间的接缝牢固顺直, 可以用锯将摊铺道的斜坡部分切开, 并清除斜坡部分的材料. 环氧沥青混凝土面层冷却至室温2 h 后, 即可开放交通, 但其最终强度的形成需在5~ 7 周后.
4、压实
混合料摊铺后立即进行压实作业, 压实分为初压、复压和终压三个阶段。初压温度不低于82℃,并且只有追进摊铺机时才后退,碾压速度控制在不产生推移及横裂纹为原则;终压温度不低于65℃。每次碾压作业面长度不小于25m,每次碾压重叠1/3轮宽,压路机不得在未碾压成型或未冷却的路段上转向、制动或停留, 同时采用有效措施防止油料、润滑脂、汽油及杂质在压路机操作期间落在路面上。压路机碾压过程中每次压停位置不能再一条线上, 必须错开。
5、 后期处理与养护
混合料铺装完成后一天内，派专人对铺装表面进行检查，检查铺装表面有无因水汽产生的鼓包或因混合料混入异物而产生的表面隆起病害。对于此类病害，应将隆起部位的混合料挖除，重新采用冷拌高强度环氧混合料将空缺处填补，以防止行车荷载作用下导致坑洞进一步恶化。
环氧沥青混凝土的养护一般采取自然养护方式，如环境温度很低时，为不影响交通，可采用手推式移动红外灯或其他加热设备加热铺装层，直到达到设计固化状态为止。施工过程中必须在混合料拌制的同时取样成型马歇尔试件，在同条件下养护，不定期检测其马歇尔稳定度，达到固化强度的50%（一般稳定度30kN 左右），即可开放交通。
虽然环氧沥青混凝土的总造价高于普通沥青混凝土, 但随着大家认识到环氧沥青混凝土的强度、高温稳定性、低温抗裂性、抗腐蚀性等力学性能的优越性及性价比之高, 越来越多钢桥面铺装采用环氧沥青混凝土。
参考文献：
[1] 樊叶华,王敬民,谭志龙,王建伟.江阴大桥钢桥面浇注式沥青混凝土铺装车辙破坏分析[J]. 公路交通科技. 2005(05)
[2] 李兴龙,黄卫.环氧沥青混凝土钢桥面铺装的施工质量控制[J]. 施工技术. 2005(05)
[3] 李洪涛,黄卫.润扬大桥钢桥面铺装实桥试验研究[J]. 公路交通科技. 2005(04)
[4] 曹玫,杨若冲.钢桥面铺装轴载换算研究[J]. 公路. 2005(01)
关键词：钢桥面；沥青混凝土；铺装；施工技术
中图分类号：TU528.42文献标识码： A 文章编号：
环氧沥青混凝土具有强度高、刚度大, 耐疲劳性强, 抗腐蚀性良好等特性, 是优良的钢桥铺装材料。但其性能受施工温度、成型时间、施工条件等因素影响很大,环氧沥青混凝土的材料选择、配制、生产、施工控制对铺装层使用性能起决定性作用。
一、 环氧沥青铺装层的特性
1、 强度高、刚度大。热拌环氧沥青混凝土有很高的强度, 其马歇尔稳定度可高达40 kN~ 60 kN, 冷拌环氧沥青也能达到25 kN~ 30 kN, 而一般的沥青混凝土马歇尔稳定度仅为8 kN~12 kN。壳牌石油公司对环氧沥青混凝土进行三点弯曲试验, 荷载频率10 Hz, 分别在不同温度求得试件的劲度模量 , 并与普通混凝土相比较, 可见, 在0℃时, 环氧沥青混凝土与普通沥青混凝土的劲度模量相差不大, 但在20 ℃ 常温时则要高出3 倍, 而在40℃ 的夏季高温下则是普通沥青混凝土的8 倍, 温度越高, 劲度模量相差越大。这表明环氧沥青混凝土不仅有较高的强度, 而且低温下并不比普通沥青混凝土显得更加脆硬, 而在高温下却比普通沥青混凝土抗变形能力高得多, 表现出非常好的稳定性。
2、良好的耐久性。普通沥青混凝土桥面如有柴油等燃油渗入, 将会使沥青失去粘结力而松散。环氧沥青混凝土却不怕燃油的侵蚀。将环氧沥青混凝土马歇尔试件浸泡在柴油中, 观察试件状态的变化。经过两周的浸泡, 试件棱角无任何脱粒、松散现象,试件仍然十分坚硬, 测试其馬歇尔稳定度仍达到30 kN, 是普通沥青混凝土的3 倍。因此, 用环氧沥青混凝土作为大跨径钢桥面的铺装材料可以避免因汽车用油的渗入而产生病害。
3、优良的疲劳性能。环氧沥青混凝土由于强度高, 故在同样的荷载作用下, 表现出极其优良的耐疲劳性能。因此采用环氧沥青作钢桥面铺装, 能够大大延长桥面的使用寿命。
4、 突出的层间结合能力
使用环氧沥青摊铺的粘结层, 具有很好的粘结能力。在23℃温度下, 以500mm/ min 的延伸率对环氧沥青粘结层材料进行拉伸试验, 其拉伸强度可达8. 1MPa,断裂延伸率达230%。
5、良好的温度稳定性
环氧沥青是一种热固性材料, 在高温下会变软, 但不会流动。用环氧沥青混凝上摊铺的桥面铺装具有良好的高温稳定性, 一般不会出现车辙或推挤拥包等病害; 而在低温下它也不过分脆硬, 强度反而低于普通沥青混凝土。
环氧沥青混凝土在0 ℃ 和70℃ 下的车辙试验结果是: 60 ℃ 动稳定度高达11925 次/ mm, 70 ℃的动稳定度为7891 次/ mm, 这是普通沥青混凝土远不能达到的。这一结果也表明环氧沥青混凝土具有优良的高温稳定性。
采用《日本铺装试验法遍览》中的试验方法对环氧沥青混凝土进行低温弯曲试验, 测得其弯拉应变为7. 15 @ 10- 3。这一应变值满足日本环氧沥青混合料标准中大于5 @ 10- 3 的要求; 表明在低温条件下, 环氧沥青混凝土具有良好的变形能力。
6、抗腐蚀性强
一般沥青路面有柴油渗入时, 会使得沥青失去粘结力而松散。然而环氧沥青却能抗拒燃油侵蚀, 将冷拌环氧沥青混凝土马歇尔试件浸泡在柴油中, 观察试件形态变化。经过两周浸泡, 试件棱角无任何脱粒、松散现象,仍然十分坚硬, 测得其马歇尔稳定度仍达到30kN, 该结果是普通沥青混凝土稳定度的3 倍。
二、钢桥面沥青混凝土铺装施工技术
环氧沥青混合料的拌制和摊铺是钢桥面环氧沥青施工的关键，必须做到精心组织，精心施工。由于环氧沥青掺有固化剂及施工温度的要求，各个环节必须连贯作业，在有效的作业时间段（一般不大于2h）内完成。
1、 施工准备
桥面应干燥、清洁，且确认当天施工期间不出现雨雾天气，方可进行黏结料的喷涂。凡与铺装层接触的部位都属喷洒区，当天的喷洒要与次日铺装层的施工相对应，且喷洒区边缘要比铺装区边缘多出2～3cm。黏结料的洒布量为0.5L/m2，在黏结层终凝完成后，应在48h 内进行铺装作业，防止黏结层粘上异物，影响与环氧沥青铺装层的黏结质量。
2、环氧沥青混合料的配制
热拌环氧沥青混合料的配制与普通沥青混合料相似，但由于增加了环氧树脂和固化剂，且对剂量、温度和时间的控制比较严格，这就增加了配制工艺的复杂性。
拌制环氧沥青混合料时，先将沥青与固化剂预混，并保持150～155℃的温度， 再将环氧树脂加热至8 0～8 5℃左右，最后将其加入预热至大于1 3 5 ℃ 的集料中加以拌和，拌和均匀后即可出料， 出料温度为113～131℃。在这样的温度下，环氧沥青混合料可以有2h的操作时间，超过2h混合料开始硬化。因此，环氧沥青混合料与水泥混凝土十分相似，存在着“初凝”特性。
由于环氧沥青的化学反应开始于环氧树脂、固化剂改性沥青和集料在拌制过程中的混合时刻。在拌制温度下，该反应使结合料粘度逐渐增加，故要求环氧沥青混合料在温度下降至规定最小值以下之前即被摊铺并压实。如果不能遵守这些规定并将混合料温度维持在规定拌和温度范围内，将导致混合料变成硬化、不可操作的块体。因此在环氧沥青混合料的拌和过程中，温度控制和时间控制极为重要。
3、 环氧沥青混凝土的摊铺
环氧沥青混凝土采用常规摊铺机和压路机摊铺并压实. 但对每辆运料车中的混合料都有严格的时间和温度要求. 对应于不同的混合料温度, 都有一个最小允许时间和最大允许时间. 混合料从开始拌和到倒入摊铺机中, 所花的时间必须介于这两时间之间, 如果超出了最大允许时间, 则混合料必须废弃.为保证混合料在摊铺时温度在规定范围内, 摊铺机上的熨平板在放下之前, 可先用板上的燃烧器加热,但其温度不能超过铺装用混合料自身的温度( 113~131 e ) . 初压必须紧跟着铺装层的摊铺. 初压完成之前摊铺层的温度不得低于83 e . 终压必须在摊铺层温度下降至66 e 之前完成. 故复压压路机和终压压路机应紧跟在初压压路机后面完成碾压操作.纵向接缝应与交通车道边缘错开15 cm, 或位于一条车道中央的1/ 3 区内. 为使摊铺道上面层间的接缝牢固顺直, 可以用锯将摊铺道的斜坡部分切开, 并清除斜坡部分的材料. 环氧沥青混凝土面层冷却至室温2 h 后, 即可开放交通, 但其最终强度的形成需在5~ 7 周后.
4、压实
混合料摊铺后立即进行压实作业, 压实分为初压、复压和终压三个阶段。初压温度不低于82℃,并且只有追进摊铺机时才后退,碾压速度控制在不产生推移及横裂纹为原则;终压温度不低于65℃。每次碾压作业面长度不小于25m,每次碾压重叠1/3轮宽,压路机不得在未碾压成型或未冷却的路段上转向、制动或停留, 同时采用有效措施防止油料、润滑脂、汽油及杂质在压路机操作期间落在路面上。压路机碾压过程中每次压停位置不能再一条线上, 必须错开。
5、 后期处理与养护
混合料铺装完成后一天内，派专人对铺装表面进行检查，检查铺装表面有无因水汽产生的鼓包或因混合料混入异物而产生的表面隆起病害。对于此类病害，应将隆起部位的混合料挖除，重新采用冷拌高强度环氧混合料将空缺处填补，以防止行车荷载作用下导致坑洞进一步恶化。
环氧沥青混凝土的养护一般采取自然养护方式，如环境温度很低时，为不影响交通，可采用手推式移动红外灯或其他加热设备加热铺装层，直到达到设计固化状态为止。施工过程中必须在混合料拌制的同时取样成型马歇尔试件，在同条件下养护，不定期检测其马歇尔稳定度，达到固化强度的50%（一般稳定度30kN 左右），即可开放交通。
虽然环氧沥青混凝土的总造价高于普通沥青混凝土, 但随着大家认识到环氧沥青混凝土的强度、高温稳定性、低温抗裂性、抗腐蚀性等力学性能的优越性及性价比之高, 越来越多钢桥面铺装采用环氧沥青混凝土。
参考文献：
[1] 樊叶华,王敬民,谭志龙,王建伟.江阴大桥钢桥面浇注式沥青混凝土铺装车辙破坏分析[J]. 公路交通科技. 2005(05)
[2] 李兴龙,黄卫.环氧沥青混凝土钢桥面铺装的施工质量控制[J]. 施工技术. 2005(05)
[3] 李洪涛,黄卫.润扬大桥钢桥面铺装实桥试验研究[J]. 公路交通科技. 2005(04)
[4] 曹玫,杨若冲.钢桥面铺装轴载换算研究[J]. 公路. 2005(01)