平勝大橋鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝養(yǎng)護技術(shù)研究

李 俊

(佛山市路橋建設(shè)有限公司，廣東佛山 528313)

環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝近年在我國工程應(yīng)用中逐漸增加，但其在我國應(yīng)用時間還不長，在重載交通、氣候環(huán)境下的性能表現(xiàn)還有待觀察和檢驗，目前國內(nèi)多座環(huán)氧瀝青橋面鋪裝出現(xiàn)不同程度的病害。與一般瀝青混凝土不同，環(huán)氧瀝青混凝土開裂后不具有自愈合特性，裂縫端部應(yīng)力集中，裂縫容易快速發(fā)展和擴大，造成維修困難，并影響鋪裝外觀［1-3］。

環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝由于行車荷載、原有缺陷或其他因素使橋面鋪裝產(chǎn)生裂縫或出現(xiàn)鼓包，使雨水進(jìn)入橋面鋪裝內(nèi)部，在車輛荷載作用下形成動水壓力，鋪裝層中結(jié)合料和粘結(jié)料易被沖走，導(dǎo)致鋪裝層脫層破壞，甚至鋼板銹蝕。因此，及時修補病害和損傷，做好環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝預(yù)防性養(yǎng)護工作，對延長環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝使用壽命和提高環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝路用性能相當(dāng)重要。本文結(jié)合平勝大橋鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝養(yǎng)護定期檢查和檢測，對環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的使用性能及發(fā)展變化規(guī)律進(jìn)行分析，闡述了環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝局部維修技術(shù)及效果，為鋼橋面鋪裝維修養(yǎng)護提供參考依據(jù)。

1 鋼橋面鋪裝調(diào)查情況分析

1.1 表面抗滑檢查分析

環(huán)氧瀝青鋪裝表面構(gòu)造、摩擦性能檢測統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1，檢測分析數(shù)據(jù)反映出2010年7月鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝表面構(gòu)造深度平均為0.34 mm，擺式儀摩擦系數(shù)平均為53 BPN，與2009年5月檢測結(jié)果相比略有增加，分析主要由于車輛行駛的輪胎磨擦，增加鋪裝表面的構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)，這也是環(huán)氧瀝青鋪裝與普通瀝青路面的一個差異，環(huán)氧瀝青鋪裝初始表面較光滑，隨著運行時間延長，表面粗糙度逐漸增加。

表1 環(huán)氧瀝青鋪裝表面構(gòu)造、摩擦性能檢測統(tǒng)計數(shù)據(jù)

1.2 溫度檢測分析

為了確定平勝大橋鋼橋面鋪裝所處的溫度區(qū)間，分別于高溫季節(jié)和低溫季節(jié)對橋面溫度進(jìn)行了檢測。2009年8月21日檢測了高溫季節(jié)鋪裝層表面溫度情況，采用高精度紅外線溫度計檢測，當(dāng)日最高氣溫35℃，橋面鋪裝最高溫度63℃，據(jù)佛山南海氣象臺資料顯示2009年7月18日最高氣溫高達(dá)38.9℃，推測此時橋面鋪裝溫度接近70℃，橋面鋪裝最高溫度還要受到日照、風(fēng)、空氣濕度等綜合因素影響。2010年12月16日檢測了冬季低溫季節(jié)橋面鋪裝溫度，當(dāng)日最低氣溫2℃，冬季低溫季節(jié)最低氣溫出現(xiàn)在夜間，橋面鋪裝溫度基本與氣溫相同，橋面最低溫度為2℃，因此橋面鋪裝最低溫度主要受氣溫影響。

根據(jù)平勝大橋高溫季節(jié)、低溫季節(jié)橋面鋪裝溫度檢測情況，基本可以確定平勝大橋鋼橋面鋪裝使用溫度范圍為0～70℃，在此范圍內(nèi)考慮鋪裝材料的高溫、低溫、疲勞等性能。

1.3 病害統(tǒng)計分析

重點檢查了鋪裝的使用狀態(tài)和病害情況，并跟蹤分析了橋面鋪裝病害發(fā)展、維修效果情況，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。數(shù)據(jù)表明2010年7月檢查到的病害數(shù)量較2009年5月增加13.9%，2010年7月檢查到的病害面積較2009年5月增加23.6%。分析病害數(shù)量增加的原因主要是一些輕微病害在2009年5月檢查時沒有反映出來，經(jīng)過1 a的運行病害有所發(fā)展，這些病害在2010年7月檢查中發(fā)現(xiàn);另一方面原因是部分病害的面積進(jìn)一步擴大和延伸，綜合導(dǎo)致2010年7月檢查的病害面積有所增加。

表2 環(huán)氧瀝青鋪裝病害檢測統(tǒng)計數(shù)據(jù)

2 病害分類及對策

根據(jù)平勝大橋鋼橋面鋪裝病害情況，基本可以把環(huán)氧瀝青鋪裝病害分為3種類型，需要針對不同環(huán)氧瀝青橋面病害類型特點采取相應(yīng)的處治措施，以保證橋面鋪裝整體性能和使用壽命。

2.1 嚴(yán)重鼓包開裂病害

嚴(yán)重的鼓包開裂病害主要由于鋪裝層內(nèi)或?qū)娱g在施工中進(jìn)入較多的水分，在高溫情況下鋪裝層內(nèi)部鼓起，鋪裝層內(nèi)部、鋪裝層間或鋪裝層與鋼板間脫空，可造成鋪裝混凝土破裂，在車輛輪胎沖擊碾壓下鋪裝層產(chǎn)生開裂。此種情況下開裂部位鋪裝層材料整體上強度顯著降低，內(nèi)部已發(fā)生明顯的損傷，在雨水及輪載沖擊作用下很快將產(chǎn)生坑槽病害，對此種病害必須完全切除病害鋪裝，重新回補適當(dāng)?shù)匿佈b材料才能得到徹底修復(fù)，回補材料需要具有與原鋪裝材料相近的物理力學(xué)性能。

2.2 輕微鼓包開裂病害

輕微的鼓包開裂病害主要由于鋪裝層內(nèi)或?qū)娱g在施工中進(jìn)入少量的水分，在高溫情況下鋪裝層環(huán)氧瀝青混凝土局部鼓起，產(chǎn)生輕微開裂，由于環(huán)氧瀝青混凝土本身具有很強的韌性和強度，該病害位置鋪裝層在輕微開列后還能保持較高的整體性和強度，因此開裂病害發(fā)生后該位置橋面鋪裝病害發(fā)展較慢或基本保持穩(wěn)定。此種病害維修主要可采用封縫方法，密閉裂縫防止雨水進(jìn)入和裂縫擴展，并定期檢查此類橋面鋪裝病害發(fā)展情況和趨勢，以制定進(jìn)一步的維修養(yǎng)護措施。

2.3 鋪裝縱向接縫開裂病害

鋪裝層縱向接縫施工中壓實不足、不平順等問題，造成接縫處粘結(jié)不足或局部進(jìn)入水分，在鋪裝層縱向接縫處產(chǎn)生開裂病害。由于一般鋪裝層縱向接縫不在輪跡帶區(qū)域，而且一般此類病害不是很嚴(yán)重，因此對此類病害一般可采用封縫方法處理，當(dāng)局部嚴(yán)重開裂情況也需要進(jìn)行挖補處治。

3 局部維修技術(shù)方案

3.1 坑槽或嚴(yán)重開裂位置維修施工方案

首先劃定修補范圍，并用捶擊檢驗是否脫層，徹底切除全部脫層鋪裝。先切割至上面層深度，檢查坑槽、裂縫發(fā)生位置，如果只發(fā)生在上面層，則徹底清理松散鋪裝，并用帶砂紙砂輪打磨各界面;如果坑槽、開裂發(fā)生至下面層，則徹底清除鋪裝和粘結(jié)層，并用帶砂紙砂輪打磨各界面，打磨鋼板表面，清除雜物和銹跡。用熱風(fēng)筒吹各界面，在需修補處周圍鋪上橡膠布等，防止施工污染周圍鋪裝。之后在切割的底面和側(cè)面涂布TAF冷補樹脂材料0.5 kg/m2，最后補回專用常溫拌和的環(huán)氧樹脂鋪裝材料，表面撒布1.18～2.36機制砂細(xì)料，養(yǎng)生完成(12 h)清掃表面沒有粘結(jié)固定的碎石，之后可開放交通。

3.2 專用常溫拌和環(huán)氧樹脂鋪裝材料配比及施工程序

修補用樹脂的主劑、硬化劑的配合比為主劑∶硬化劑=5∶4(重量比)，樹脂混合料配比見表3，施工工序如下:

1)集料攪拌:根據(jù)修補面積確定混合料重量，將干燥后的集料按照規(guī)定的配合比例，添加到拌鍋中干拌。

2)樹脂攪拌:計算所需的樹脂數(shù)量，將環(huán)氧樹脂主劑、硬化劑按照所定比例進(jìn)行正確的計量，拌和后攪拌均勻(攪拌4 min)。

3)混合料攪拌:將拌和好的樹脂混合液倒入干拌集料的拌鍋中，拌和后攪拌均勻(攪拌3 min)。

4)鋪筑混合料:將拌和好的混合料迅速搬運至鋪設(shè)地點，按照比原鋪裝厚度略高出1 mm的厚度均勻進(jìn)行鋪設(shè)，然后使用金屬棒、鏟子等進(jìn)行壓實摸平，表面撒布1.18～2.36機制砂細(xì)料。樹脂混合料的可使用時間約為20～30 min，溫度高則可工作時間短，在最短時間內(nèi)完成鋪筑作業(yè)。

表3 樹脂混合料配合比(重量比例)

樹脂混合料在混合后2～3 h就開始硬化，但是養(yǎng)生過程中，仍然需要在鋪設(shè)區(qū)域進(jìn)行交通管制，防止車輛通行。另外，還要考慮并避免養(yǎng)生過程以及施工過程中可能受到的雨水等的影響。用手指觸摸施工后場地的樹脂混合料的表面情況，若其表面未留下手指碰觸的痕跡，則可以認(rèn)為已經(jīng)完全凝固，建議養(yǎng)生12 h以上，可以開放交通。

4 鋼橋面鋪裝維修材料試驗評價及應(yīng)用效果

目前鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝冷補修復(fù)材料種類較少，對TAF樹脂冷補料(日本產(chǎn))、Sikafloor156材料(瑞士產(chǎn))制作的混凝土進(jìn)行了對比評價試驗，以比較兩種材料的變形性能、高溫穩(wěn)定性，并根據(jù)工程應(yīng)用效果綜合評價這兩種材料對環(huán)氧瀝青橋面鋪裝修補的適用性，試驗結(jié)果見表4。結(jié)果表明TAF樹脂冷補料具有優(yōu)良的變形性能和強度特性，其變形性能是 Sikafloor156的4.7倍，該試驗結(jié)果也表明Sikafloor156材料的脆性較明顯，而TAF樹脂冷補料具有優(yōu)良的韌性和變形協(xié)調(diào)性。

表4 15℃小梁彎曲試驗數(shù)據(jù)

對TAF樹脂冷補料、Sikafloor156材料制作的混凝土高溫性能進(jìn)行了對比車轍試驗，試驗結(jié)果見表5，結(jié)果表明兩種材料的混凝土均屬于熱固型材料，均具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性。

經(jīng)過近2 a的運營，TAF樹脂冷補料在鋼橋面鋪裝維修中表現(xiàn)良好，一方面TAF樹脂冷補料自身沒有發(fā)生開裂病害;另一方面TAF樹脂冷補料與原鋪裝接縫緊密，沒有出現(xiàn)間隙或裂縫。說明TAF樹脂冷補料具有良好的韌性變形性能以及與原鋼橋面鋪裝的變形相容追隨性。而Sikafloor156材料修補則出現(xiàn)開裂和與原鋪裝收縮間隙，Sikafloor156材料表現(xiàn)出明顯的脆性，由于鋼橋面鋪裝的變形和振動沖擊較大，要求鋪裝維修材料具有良好的韌性和強度，這也說明Sikafloor156材料不適合用于環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝修補。

表5 ChemCo環(huán)氧瀝青混凝土車轍試驗數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

1)試驗評價和工程應(yīng)用效果表明，TAF樹脂冷補料是一種性能較好的常溫橋面鋪裝專用修補材料，其柔韌性和強度與原鋪裝材料較接近，適用于環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝病害修補。

2)對嚴(yán)重的開裂坑槽病害建議采用挖補方法。對開裂坑槽病害區(qū)域進(jìn)行徹底挖補維修，切割挖出所有已經(jīng)脫層鋪裝，挖補過程中注意切割區(qū)域的形狀和外觀整體性。

3)對于輕微開裂病害建議采用純TAF樹脂封縫方法，維修中應(yīng)注意表面處理，撒布適當(dāng)碎石，避免出現(xiàn)光滑表面影響鋪裝整體外觀。

［1］徐 偉，張肖寧，涂常衛(wèi).虎門大橋鋼橋面鋪裝修復(fù)方案研究與施工［J］.公路，2010(5):67-71.

［2］周旭東.TAF環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝技術(shù)在虎門大橋鋼橋面鋪裝維護上的運用［J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2011，8(11):52-55.

［3］王潤壽，余文科，洪 丹，等.環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝病害的原因分析與處治［J］.石油瀝青，2011，25(1):13-16.