箱梁橋預制橋面鋪裝材料及施工技術研究

摘 要：為了解決瀝青橋面鋪裝現場施工質量易受環境條件影響，施工過程造成氣體污染等問題，本文以自密實環氧瀝青混凝土為材料，研究混凝土箱梁橋上預制瀝青橋面鋪裝層，用環氧瀝青膠作為預制構件組裝的接縫處理材料，并提出一套完整可行的裝配式瀝青橋面鋪裝施工工藝和裝配式混凝土箱梁橋橋面組合結構。本文使用的預制材料具有足夠的流動性和力學性能，通過采用的施工工藝可以保證接縫處理材料與前面結構具有良好的協同工作性能。

關鍵詞：預制式；箱梁橋；橋面鋪裝

中圖分類號：TU 74" " " " " " 文獻標志碼：A

在工廠制造裝配式結構，完工后運輸到預定目的地，并通過組裝建造后，具有加快施工進度、節約能源資源、減輕對環境的影響等優點。目前，預制技術在橋梁工程領域得到了迅速發展，許多預制主梁結構已經應用到實際工程中[1-2]。橋面鋪裝層是橋梁的重要組成部分，它作為橋上的道路，通常采用瀝青混凝土現場施工，但現場施工質量容易受到環境條件的影響，施工過程中大量的工程機械還會產生碳排放和污染氣體，而裝配式瀝青橋面鋪裝可以有效緩解上述問題[3-4]。本文將自密實環氧瀝青混凝土作為預制瀝青橋面鋪裝材料，采用科學的鋪裝施工工藝，研究裝配式混凝土箱梁橋橋面組合結構的工程應用。

1 預制瀝青橋面鋪裝材料準備

1.1 自密實環氧瀝青混凝土

橋面鋪裝層為薄層結構，厚度小于10cm。如果單獨制造瀝青橋面鋪裝層，那么在運輸和組裝過程中容易變形，嚴重影響橋面鋪裝層的組裝，并且預制瀝青橋面鋪裝層與預制主梁的粘結是一個很大的問題?？尚械慕鉀Q方案是在預制廠預制的主梁上鋪設瀝青橋面鋪裝層，實現瀝青路面與主梁一體化預制，將組合預制節段（包括瀝青路面和主梁）運輸到工程現場，并組裝在一起。

為滿足預制式瀝青橋面鋪裝施工和運營要求，本研究采用自密實環氧瀝青混凝土作為預制瀝青橋面鋪裝材料，該混凝土由環氧瀝青和玄武巖骨料混合而成，環氧瀝青由雙酚-A二縮水甘油醚型環氧樹脂、HX3088型固化劑和AH70級瀝青組成，質量比為1∶1∶8。通過試驗測定該瀝青混合料施工和易性，得到瀝青混合料劉埃爾流動度小于50s，抗拉強度為2.36MPa，斷裂伸長率為207%，黏度增至1Pa·s所需的時間為42min。為了體現所用材料性能的優越性，同時對自密實環氧瀝青混凝土、澆筑式瀝青混凝土和堿骨料瀝青混凝土進行劉埃爾流動度試驗、劈裂抗拉強度試驗、彎曲梁試驗和疲勞試驗。各混凝土骨料級配見表1。試驗結果見表2。

自密實環氧瀝青混凝土的流動性略弱于澆筑式瀝青混凝土，但差異不大，滿足施工和易性要求。對堿骨料瀝青混凝土的性能進行對比，發現自密實環氧瀝青混凝土具有更好的低溫抗裂和抗疲勞性能。自密實環氧瀝青混凝土的高溫穩定性雖然弱于堿骨料瀝青混凝土，但仍能滿足瀝青橋面鋪裝的技術要求。因此，所采用的自密實環氧瀝青混凝土可以作為一種合適的預制橋面鋪裝材料[5]。

1.2 接縫處理材料

從和易性、水密性和粘結性能等方面考慮，接縫處理材料應具有氣孔率低、操作方便、與預制瀝青橋面鋪裝界面粘結能力強的特點。環氧瀝青膠（EAM）因其優異的物理力學性能而被選為接縫處理材料，現已廣泛用在路面坑槽修補材料中，研究表明環氧瀝青膠坑槽修補結構與原路面結構具有良好的協同工作性[6]。

環氧瀝青膠由環氧瀝青結合料、玄武巖細集料和石灰石填料組成，環氧瀝青結合料由環氧樹脂（A組分）和瀝青、固化劑及其他添加劑的均勻混合物（B組分）組成，其質量比為10∶29，抗拉強度3.26MPa，斷裂伸長率為242%，黏度增至 1 Pa·s 所需的時間為110min。假設環氧瀝青結合料能均勻地附著在集料和填料表面，顆粒吸附的環氧瀝青結合料質量與其比表面積成正比，測定EAM的環氧瀝青結合料含量為8.9%。

1.3 層間粘結材料

為保證預制主梁與預制瀝青橋面鋪裝層之間有足夠的粘結強度，應在2個構件之間設置粘結層，考慮環氧瀝青基粘結材料具有優異的粘結強度和良好的粘結性能，與環氧瀝青路面適應性好，便于機械化施工，因此本研究對象采用的環氧瀝青基材料作為層間粘結材料。該環氧瀝青基粘結材料由環氧樹脂（A組份）和瀝青、固化劑及其他添加劑的均勻混合物（B組份）組成，組分質量比為1∶3，橋面與鋪裝層之間的粘結層拉拔強度為2.37 MPa、剪切強度為1.66 MPa。

2 工程概況

某雙向四車道高速公路A3標段大橋全長294m，一共11跨，每跨為26m，全部為混凝土箱型梁橋，采用預制式裝配施工。瀝青橋面鋪裝層一般包括基層和磨耗層，如果基層和磨耗層均預制，那么拼裝后的橋面鋪裝層表面平整度會較差?；诖?，本研究設計了一種裝配式橋面組合結構型式，如圖1所示，并提出了一套完整可行的預制瀝青橋面鋪裝層施工工藝，如圖2所示。在工廠預制的主梁上預制基層，現場拼裝完成，現場鋪設耐磨層，以保證橋面鋪裝表面的平整度。

3 預制瀝青橋面鋪裝施工技術

3.1 瀝青橋面鋪層裝預制

預制瀝青橋面鋪裝層是在預制主梁上施工的，在主梁預制完成后，應將預制好的主梁牢牢固定，便于瀝青橋面鋪裝層的預制施工。預制主梁原橋面在預制后暴露在空氣中，易造成表面污染，而橋面涂覆一定粗糙度的防水粘結層可以提供更好的層間剪切強度。因此，需要對橋面進行拋丸處理，使其具有一定的粗糙度，對橋面進行清理，以便進行下一道施工工序[7]。對長10m、寬4.0m的段落進行跑完后進行粗糙度檢測，檢測結果見表3。

在預制主梁預制好后，應盡快在橋面鋪裝環氧瀝青基防水粘結材料，避免橋面二次污染。環氧瀝青基材料需要預熱，以便兩個組分能夠完全混合，將施用量控制在0.7kg/m2～0.8kg/m2，并通過機械噴嘴施加，當施用量不足時，橋面與瀝青橋面的層間粘結強度較弱，如果采用過多的防水黏結材料，就會產生滑移層，從而影響橋面與瀝青橋面之間的抗剪性能，因此，施工前應嚴格校準機械噴嘴防水黏結材料的使用率。

在涂敷防水黏結材料后，即可攤鋪自密實環氧瀝青混凝土，預制瀝青橋面鋪裝層時，應在預制廠內建造一座瀝青廠來生產瀝青混凝土，在攪拌前將骨料和環氧組分預熱至相應恒溫，根據瀝青廠在一次攪拌生產中的生產能力，計量每個環氧組分的使用量并將其添加到攪拌機中，將環氧組分混合120s以上即可得到環氧瀝青。將預干燥的集料和填料按混合料級配加入瀝青設備中，攪拌約15s，然后加入環氧瀝青，再攪拌約100s，即可完成環氧瀝青混合料生產，環氧瀝青混合料施工控制標準見表4。

自密實環氧瀝青混凝土是一種熱固性材料，一旦環氧樹脂和固化劑混合，就會發生不可逆固化反應，且混凝土的強度隨固化反應程度的增加而增加，從而影響自密實環氧瀝青混凝土的流動性和施工質量，因此應在生產出自密實環氧瀝青混凝土后，立即用自動攤鋪機鋪設，并對局部區域的表面進行平整處理，使用手持壓路機或平衡壓路機壓實環氧瀝青混凝土。

3.2 瀝青橋面鋪裝的組裝

在工廠預制完成瀝青橋面鋪裝后，將預制的節段運輸到工程現場并進行組裝，在預制節段在運輸過程中，應做好防護，避免損壞。預制節段（包括主梁和瀝青路面）的拼裝工藝與預制主梁采用懸臂拼裝的施工方法類似，通過移動式或固定式吊車將預制節段逐步吊裝到位。在吊裝過程中應嚴格控制裝配精度，當預制節段分段進入施工場地時，初始定位須滿足的精確度為中心偏位低于9mm，定位測量如圖3所示。采用干接縫處理法或濕接縫處理法連接預制主梁。

用環氧瀝青膠連接預制瀝青橋面鋪裝層。首先，應對關節界面進行平整和清潔，光滑干凈的界面能更好地接觸環氧瀝青膠接頭處理結構；其次，將環氧瀝青基粘結材料涂布在接縫界面上，使預制瀝青橋面鋪裝層與環氧瀝青膠接縫處理結構之間有足夠的界面粘結強度，并防止滲水。環氧瀝青基粘結材料的施用量不低于1.0 kg/m2；最后，現場攪拌生產環氧瀝青膠，并澆筑到預制瀝青橋面鋪裝之間的接縫中，使用振動壓路機將環氧瀝青膠壓實，并處理多余的材料。

3.3 磨耗層施工

上層粘結層和磨耗層為現場施工，所用材料和施工工藝與常規材料和現場施工工藝相同，采用施用量為0.6kg/m2～0.7kg/m2的環氧瀝青基粘結材料，用連續鋪設壓實磨損層，減少接縫，保證表面平整度良好。

4 結論

本文針對混凝土箱梁橋中的預制瀝青橋面鋪裝層進行研究，將自密實環氧瀝青混凝土（EAC）作為預制式路面材料，以環氧瀝青膠（EAM）為預制式組裝的接縫處理材料，設計了新型預制式混凝土箱梁橋橋面組合結構。在工廠預制主梁上鋪設自密實環氧瀝青混凝土制成預制節段，再將預制節段運至工程現場，采用懸臂拼裝施工法拼裝，預制主梁之間采用干接縫處理法或濕接縫處理法連接，預制瀝青橋面鋪裝層之間采用環氧瀝青膠接縫處理。在現場進行磨耗層施工，以消除拼裝偏差造成的預制基層高差，保證橋面鋪裝層表面良好的平整度。

參考文獻

[1] 王培玉. 橋梁工程中的裝配式預應力箱梁預制施工技術研究[J]. 建筑機械，2023（8）：127-132.

[2] 劉海彎. 裝配式預應力混凝土連續箱梁橋施工技術[J]. 中國新技術新產品， 2022（10）：143-145.

[3] 吳文軍，劉攀，譚喬，等. 高韌性環氧瀝青在韶州大橋鋼橋面鋪裝工程中的應用[J]. 公路，2021， 66（12）：60-65.

[4] 曲忠軍. 瀝青混凝土橋面鋪裝施工工藝探討[J]. 交通世界，2022（27）：45-47.

[5] 徐鷗明，向順琳，楊星皓，等. 鋼橋面鋪裝層材料應用與發展[J]. 公路，2022， 67（9）：44-50.

[6] 韓贛，高明月. 瀝青路面坑槽快速修補技術施工工藝研究[J]. 科學技術創新， 2021（8）：116-117.

[7] 張振偉. 環氧瀝青混凝土施工工藝要點與質量控制[J]. 四川水泥，2018（12）：282.

作者簡介 ：任若昆（1994—），男，漢族，河南新鄉人，畢業于河南工業大學，工程管理專業，研究方向為市政工程，城市道路與交通工程。

電子郵箱：2107471833@qq.com。

作者家庭住址：河南省輝縣市高莊鄉火岔溝村。