南京鐵心橋鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝技術

周金霞

（中鐵十五局集團有限公司，江蘇南京 210000）

南京鐵心橋鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝技術

周金霞

（中鐵十五局集團有限公司，江蘇南京 210000）

結合南京鐵心橋鋼橋面環(huán)氧鋪裝實體工程，對熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結構形式、熱拌環(huán)氧瀝青性能與混合料配合比設計、路用性能評價以及施工工藝進行了系統(tǒng)研究，全面比較了熱、溫拌環(huán)氧瀝青鋪裝施工工藝的區(qū)別，研究得出熱拌環(huán)氧瀝青混凝土具有高強度、出色的高溫穩(wěn)定性以及便捷的施工可操作性，非常適用于大跨鋼橋鋪裝工程。研究內容為熱拌環(huán)氧瀝青材料性能研究、鋪裝結構設計以及工程應用提供參考與支撐。

熱拌環(huán)氧瀝青；鋼橋面鋪裝；性能評價、施工工藝

0　引言

鐵心橋采用三跨變截面連續(xù)鋼箱梁，跨徑布置為39 m+75 m+39 m，全長153 m，最外側兩幅橋寬8.0 m，內側兩幅橋梁寬13.0 m。橋梁分四幅建造，分別為左左幅、左幅、右幅、右右幅，單幅主梁采用單箱單室截面，橋面縱坡3.0%,橫坡2.0%，鋼橋采用正交異性鋼箱梁，面層鋼板厚度為16 mm。作為寧丹公路的重要跨河通道，2014年日高峰交通量為48 728輛/d。鋼橋面采用“下層熱拌環(huán)氧瀝青混凝土+上層高粘SMA”鋪裝結構，總厚度為8.0 cm（下面層3.0 cm，上面層5.0 cm）。鋪裝下層與鋼板之間以及鋪裝上下層均使用環(huán)氧樹脂粘層油材料作為粘結層，涂布量為0.4 kg/m2。

熱拌環(huán)氧瀝青混凝土是一種特殊的熱固性材料，固化后具有高強度、優(yōu)良抗疲勞性及密水性等優(yōu)點，是一種性能優(yōu)異的鋼橋面鋪裝材料[1～5]。熱拌環(huán)氧瀝青材料的最大優(yōu)勢在于：改變了溫拌環(huán)氧瀝青混凝土施工中受溫度、時間等因素的制約，只需要采用與普通熱拌瀝青路面施工工藝相近的方式進行施工即可。此外，熱拌環(huán)氧瀝青混凝土所規(guī)定的165℃～190℃拌合溫度高于溫拌環(huán)氧瀝青混凝土110℃～130℃拌合溫度[6]，有利于集料的選擇。本文結合南京鐵心橋鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝工程，對原材料性能、配合比設計以及施工工藝等鋪裝技術予以介紹。

1　原材料

1.1KD-HYP熱拌環(huán)氧瀝青結合料

KD-HYP環(huán)氧樹脂粘結劑是由主劑和硬化劑混合而成。主劑和硬化劑的基本物理性能和技術指標見表1、表2。將主劑和硬化劑分別加熱到50℃～60℃，以1:1的質量比例混合后攪拌5 min使其充分混合，養(yǎng)生固化后的環(huán)氧樹脂粘結劑性能見表3。

表1　KD-HYP主劑的物理性能和技術指標

表2　KD-HYP硬化劑的物理性能和技術指標

表3　KD-HYP環(huán)氧樹脂粘結劑養(yǎng)生后的物理性能和技術指標

1.2KD-BEP熱拌環(huán)氧瀝青結合料

KD-BEP熱拌環(huán)氧瀝青結合料是一種三組分材料，由基質瀝青、環(huán)氧樹脂主劑、硬化劑組成。主劑和硬化劑按照56:44的質量比例混合后形成的混合物，再與基質瀝青按照45:55的質量比例混合，在一定溫度條件下固化成型，形成環(huán)氧瀝青。基質瀝青為70號瀝青，需滿足表4所要求的各項技術指標；環(huán)氧樹脂主劑、硬化劑以及按比例混合固化后的環(huán)氧樹脂的基本物理性能和技術指標見表5、表6。

表4　70號基質瀝青檢測結果

表5　養(yǎng)生后的環(huán)氧樹脂改性劑檢測結果

表6　養(yǎng)生后的熱拌環(huán)氧瀝青檢測結果

1.3集料及填料

鐵心橋鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝所用粗、細集料為玄武巖破碎料，填料采用石灰?guī)r礦粉，其性能與主要技術要求見表7。

2　環(huán)氧瀝青混合料配合比設計及性能評價

2.1配合比設計

根據(jù)礦料篩分結果和推薦級配范圍，先后通過馬歇爾試驗進行環(huán)氧瀝青混合料目標配合比設計和生產配合比設計，級配曲線見圖1、圖2，確定了鐵心橋鋼橋面鋪裝工程環(huán)氧瀝青混合料的最佳油石比為6.5%，24 h自然固化試件馬歇爾穩(wěn)定度為14.6 kN，60℃烘箱固化4 d試件的馬歇爾穩(wěn)定度為76.1 kN，空隙率為1.3%。

2.2熱拌環(huán)氧瀝青混凝土路用性能評價

表7　各種礦料檢測結果

依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）的相關要求，采用60℃車轍試驗、-15℃小梁彎曲試驗以及凍融劈裂試驗對采用最佳油石比6.5%成型的熱拌環(huán)氧瀝青混凝土固化試件進行高溫抗變形、低溫性能以及水穩(wěn)定性試驗研究，試驗結果見表8。

圖1　熱拌環(huán)氧瀝青混合料目標配比設計礦料級配圖

圖2　熱拌環(huán)氧瀝青混合料生產配比設計礦料級配圖

由表9試驗數(shù)據(jù)可以看出，熱拌環(huán)氧瀝青混凝土60℃動穩(wěn)定達到18 278次/mm，遠遠大于改性瀝青SMA混凝土的動穩(wěn)定度，表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫抗變形能力。此外-10℃下的極限彎曲應變達到6506微應變，表明熱拌環(huán)氧瀝青混凝土具有良好的低溫抗開裂性能。

3　鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝施工工藝

鐵心橋鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的正式實施流程為：備料→清理橋面→涂布防水粘結層→熱拌環(huán)氧瀝青混合料的拌合→攤鋪→碾壓→養(yǎng)生開發(fā)交通。

3.1環(huán)氧樹脂粘結層涂布

鋼橋面板可噴涂防銹漆，也可噴砂除銹后直接涂布環(huán)氧樹脂粘結層。如采用噴砂除銹后直接涂布環(huán)氧樹脂粘結層，在噴砂除銹后4 h內必須進行環(huán)氧樹脂粘結層的施工。鋼橋面板、已攤鋪鋪裝層、施工接縫的垂直面以及其他會接觸到鋪裝材料的部位均應涂覆粘結層，粘結層涂布量一般為0.4 kg/m2，粘結層用量也可根據(jù)需要進行設計。按分區(qū)面積進行用量控制，可采用滾筒刷進行涂布粘結層。環(huán)氧樹脂粘結層涂覆前應根據(jù)每組環(huán)氧樹脂質量、灑布量、路幅寬度計算出涂覆范圍并做好劃線標記，確保涂覆施工的快速、均勻。

環(huán)氧樹脂粘結層養(yǎng)生期間，應定時進行觸按檢測，根據(jù)指干狀態(tài)進行環(huán)氧瀝青混凝料攤鋪，環(huán)氧樹脂粘結層一般需要等待24～36 h可達到指干狀態(tài)。環(huán)氧樹脂粘結層涂布后，也可直接進行混合料攤鋪施工，但需要采取措施避免粘輪、滑移等問題。

3.2熱拌環(huán)氧瀝青混合料拌合

鐵心橋熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝工程采用的斯貝柯4000型拌和樓，在生產前對拌合樓加裝了自動式泵送拌合缸，用于環(huán)氧樹脂的投入。拌合其他過程與普通熱拌混合料生產基本相似，干拌時間5～10 s，濕拌時間45～50 s，混合料出料溫度應控制在165℃～190℃，超出溫度范圍應當廢棄處理。

3.3熱拌環(huán)氧瀝青混合料攤鋪

KD環(huán)氧瀝青鋪裝可采用整幅或分幅攤鋪碾壓方式。環(huán)氧瀝青混合料的攤鋪宜采用非接觸式找平儀按厚度控制。攤鋪機攤鋪前應提前預熱到165℃以上。設專人計算并控制攤鋪速度，以達到不停機、不超時、力求勻速攤鋪為原則，攤鋪速度控制在2～3 m/min。攤鋪方向及順序的設置應能保證攤鋪的順利進行，并盡可能的減少料車及機械在已鋪的環(huán)氧瀝青面層或粘結層上行駛。攤鋪機若有打滑現(xiàn)象，可沿輪跡帶撒一層熱拌混合料。攤鋪機無法攤鋪的部位，應隨攤鋪機采用人工攤鋪。攤鋪過程中設專人對螺旋布料器及料斗中的“死料”進行清理。

3.4熱拌環(huán)氧瀝青混合料碾壓

混合料的碾壓直接關系到環(huán)氧瀝青混合料的路用性能，是熱拌環(huán)氧瀝青混凝土施工的重要環(huán)節(jié)。除了保證混合料的密實之外，碾壓還需要保證路面表面的平整、無輪跡以及在接縫處的平順。碾壓分為初壓、復壓和終壓，鋪裝下層按照“膠輪-鋼輪-膠輪”的順序進行碾壓，鋪裝上層按照“鋼輪-膠輪-鋼輪”的順序進行碾壓，每臺壓路機的碾壓遍數(shù)為3次。在施工過程中碾壓組合可以根據(jù)實際的“粘輪”情況進行調整。碾壓過程中對溫度進行了嚴格控制，保證了初壓終了溫度不小于150℃、終壓終了溫度不小于90℃的要求。

3.5養(yǎng)生開放交通

環(huán)氧瀝青混合料采用自然養(yǎng)護方式，養(yǎng)生期間禁止車輛通行。鋪裝層養(yǎng)護期一般為3～7 d，溫度越高鋪裝環(huán)氧瀝青混合料養(yǎng)生速度越快。

3.6熱拌環(huán)氧瀝青混合料施工工藝優(yōu)勢

目前在國內市場上，鋼橋面鋪裝采用的環(huán)氧瀝青材料有兩大類型：熱拌環(huán)氧瀝青與溫拌環(huán)氧瀝青。兩種不同類型環(huán)氧瀝青的鋪裝施工工藝差別見表9。

4　結語

隨著我國交通運輸工程的進一步發(fā)展，越來越多的鋼橋面采用環(huán)氧瀝青混凝土作為其鋪裝材料。本文結合南京鐵心橋鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝工程，對熱拌環(huán)氧瀝青材料的鋪裝結構形式、材料性能以及施工工藝進行了系統(tǒng)研究，不難發(fā)現(xiàn)熱拌環(huán)氧瀝青材料具有極強的強度性能、出色的高溫穩(wěn)定性、優(yōu)秀的柔變性能以及便捷的施工可操作性，為以后類似的鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝工程提供參考。

[1]黃衛(wèi).大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設計理論與方法[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.

[2]LUOSang,WANGJianwei,QIANZhendong.Researchonthe performance of locally developed epoxy asphalt mixes[C].Proceedings of the 26th Southern African Transport Conference(SATC 2007), Pretoria,South Africa,9-12 July,2007:736-744.

[3]XU W,HANG X.N.Analysis of distress characters and design of steel orthotropic bridge decks pavement in China[Z].In:Proceedings of international orthotropic bridge conference,Sacramento.Sacramento: California.American Society of Civil Engineers,2008:184-192.

[4]羅桑,蘇凱,錢振東,等.閔浦大橋環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝施工時溫節(jié)點研究[J].筑路機械與施工機械化,2010(8):66-68.

[5]LU Qing,BORS J.Alternate uses of epoxy asphalt on bridge decks and roadways[J].Construction and Building Materials,2015(78):18-25.

[6]陳春,錢振東,羅桑,等.閔浦大橋鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝施工質量控制[J].上海公路,2010(1):14-16.

[7]徐偉,李孝旭,蘇權科,等.熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝施工控制試驗研究[J].公路,2014(10):17-21.

U448.22

B

1009-7716（2016）02-0137-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.02.038

2015-10-15

周金霞（1981-），女，江蘇儀征人，工程師，從事橋梁工程施工工作。