鋼橋面瀝青鋪裝技術研究

1、    鋼橋面瀝青鋪裝技術研究    胡建峰+楊維摘 要：文章主要從容桂特大橋鋼橋面的瀝青鋪裝方案必選入手，詳盡闡述了雙層環(huán)氧瀝青技術、澆筑式鋪裝瀝青技術及國內(nèi)自主研發(fā)的ers鋪裝，三種瀝青鋪裝技術其各自的優(yōu)缺點，通過對比分析以尋求適合擬施工的容桂特大橋鋼橋面的瀝青鋪裝技術，提高施工質(zhì)量。關鍵詞：鋼橋面；瀝青鋪裝；技術1 工程概況倫桂路是佛山市重要組團間聯(lián)系道路“5縱5橫”中主縱1的一部分，路線全長11.953km，其中容桂特大橋上跨容桂水道主橋采用整體式鋼箱梁，設計等級為：一級道路兼城市主干道，預計建成后的車流量約為3-4萬輛/天，交通量的構成以小型轎

2、車為主，但也有重載車輛通行。2 工程特點（1）容桂特大橋主跨雖不大，但受地形和造價等因素限制，橋面最大縱坡達到3.04%，由于該橋梁通車后重載交通量較大，當重車通行，該橋面所承受的水平剪力要較坡度小的橋面大的多。（2）容桂大橋地處廣東佛山地區(qū)，日照和雨水均較為充沛。橋面鋪裝材料需具有有效的防水性能及高溫穩(wěn)定性。結(jié)合本橋施工特點，容桂特大橋主橋瀝青鋪裝工藝選擇需注意以下幾種因素：a.由于鋼橋面抗滑性能較差，其鋪裝材料因具有較好的抗剪性能，鋪裝完成后瀝青面層因具有較強的抵抗車轍的能力，避免產(chǎn)生路面產(chǎn)生推移、開裂及車轍等病害。b.橋面鋪裝應具有良好的防滲水能力，保護橋面鋼板不發(fā)生銹蝕，橋面鋪裝不能因

3、雨水充沛過早發(fā)生水損害。c.鋼橋面鋪裝施工應簡潔方便，受氣候條件約束較小，以利如期施工。3 鋼橋面瀝青鋪裝工藝分析鋼橋面瀝青混凝土鋪裝是一直在探討的一個話題，其瀝青鋪裝施工均在不斷研究，其瀝青鋪裝之所以被稱之為難題，其一，因鋼橋面粗糙度相對較小，很多時候其瀝青鋪裝無法與鋼板之間形成很好的粘結(jié)；其二，在兼顧粘結(jié)性能的同時還要具有優(yōu)良的防水及防腐性能，其三，也是最主要的一點，要在鋪裝層與鋼板間產(chǎn)生足夠的抗剪性，防止重車制動時產(chǎn)生滑移?，F(xiàn)選取目前鋼橋面瀝青施工主要采用的三種鋪裝方式：即由美國引進的雙層環(huán)氧瀝青鋪裝技術、由英國和日本引進的澆筑式瀝青鋪裝技術和國內(nèi)自主研發(fā)的ers鋪裝技術，經(jīng)研究和收集國

4、內(nèi)外施工的相關數(shù)據(jù)，其各自施工的優(yōu)缺點分析如下：3.1 美國雙層環(huán)氧瀝青鋪裝技術即由滿足一定使用要求的級配料經(jīng)高溫加熱后與環(huán)氧瀝青集中拌合而成的復合型材料，其具有一定的高、低溫穩(wěn)定性及耐腐蝕性能。其固化主要是通過在原脂瀝青中添加環(huán)氧樹脂使其具有一定的固化作用，再加入固化劑兩者共同作用使其形成不可逆的固化物。因其良好的穩(wěn)定性及工作性能，使其作為道路及橋梁面層施工的首選材料，尤其在重交通量的橋梁及道路上。（1）其優(yōu)點在于：雙層環(huán)氧瀝青鋪裝施工最早在美國推廣使用，其技術核心是瀝青材料、固化劑、集料等相應材料的選取。其結(jié)構形式主要為：首先施工橋面防水粘結(jié)層，待檢測合格后在進行環(huán)氧瀝青混凝土的施工，其鋪

5、裝總厚度不超過5.5cm，避免過厚在重交通下產(chǎn)生車轍及破壞。環(huán)氧瀝青中的膠凝材料主要是環(huán)氧樹脂，當其與所添加的固化劑產(chǎn)生化學反應產(chǎn)生固化作用，生成具有分子鍵連接的膠結(jié)料，可最大發(fā)揮高溫穩(wěn)定性，抵抗車轍及防腐性能，優(yōu)于其他常規(guī)瀝青混凝土的性能。其研究數(shù)據(jù)顯示可滿足橋面防水、抗車轍、抗剪切等相關使用要求，在我國南京長江二橋的鋪裝首次應用并取得了很好的使用效果，后續(xù)施工的杭州灣跨海大橋、潤揚大橋等均采用了該施工技術。（2）其缺點在于：a.由于環(huán)氧瀝青中的固化劑在混凝土拌合、攤鋪過程中對溫度的要求較高，故整個施工環(huán)境相對于普通瀝青混凝土施工要求較為苛刻，因為在溫度不滿足要求的條件下，環(huán)氧瀝青混凝土固化

6、反應時間拉長，其最長的養(yǎng)護期約45天，就這一點在很多工程的施工上是無法滿足工期要求。b.環(huán)氧瀝青混凝土的防水完全依賴環(huán)氧瀝青與橋面的粘合性能，又因其固化對溫度和時間的要求，有時候瀝青攤鋪需要在未完全固化的瀝青表面的環(huán)氧瀝青界面上進行，就容易產(chǎn)生攤鋪機打滑，甚至出現(xiàn)防水面被撕裂等諸多問題，因此導致橋面防水層脫落，長時間車輛荷載及雨水作用下出現(xiàn)脫層、剝落，致使結(jié)構層破壞。c.由于其鋪裝結(jié)構缺乏防水層，鋪裝結(jié)構層一旦損害將直接作用于鋼橋面，繼而對橋面防銹圖層產(chǎn)生破壞，使氧富鋅漆剝落與橋面銹跡形成粉末，長時間導致結(jié)構層完全失去作用，又因其鋪裝造價較高，后期維護工藝復雜，養(yǎng)護費用較高。3.2 澆筑式瀝青

7、鋪裝技術澆注式瀝青施工技術是依照施工工藝而劃分的一種，其油石比含量大于攤鋪式混凝土，主要采用的是高性能改性瀝青，具有很好的流動性及自密性能，免于碾壓。（1）其優(yōu)點在于：a.澆筑式瀝青因其本身自密實特點，具有較好的防水性及粘附性，又由于其造價較低，與環(huán)氧瀝青相比價格優(yōu)勢比較明顯。b.澆注式瀝青引起流動性要求，其細集料、礦粉、瀝青等含量較高，碎石粒徑要求較小以滿足其骨料處于懸浮狀態(tài)，從而獲得較好的流動性，由于其較小的空隙率，更進一步凸顯了澆注式瀝青優(yōu)良的水穩(wěn)定性、低溫抗裂性和耐久性。（2）其缺點在于：為確保澆筑式瀝青的密實性其在拌合中添加了大量的粘稠材料，為滿足其流動性澆筑式瀝青的施工及拌和溫度要

8、求較高，即在240260溫度下才可滿足施工要求，所以其運輸需要有專門的加熱拌合運輸車，以確保運輸過程中熱量的補給，又由于其較強的流動性，鋪裝施工工藝較為復雜。盡管拌合過程中添加了大量的粘稠性材料，能在一定程度上提高耐高溫性能，但粘附力有所下降，這一點不可避免。對于南方地區(qū)常年溫度較高且屬于重載交通量的橋梁來說，需謹慎選用。3.3 國內(nèi)自主研發(fā)的ers鋪裝技術鋼橋面鋪裝結(jié)構層產(chǎn)生破壞的主要因素是鋼橋面與結(jié)構層的粘結(jié)，當結(jié)構層與橋面粘結(jié)層出現(xiàn)脫落，結(jié)構層就無法應對鋪裝層在橋面上的剪切變形，產(chǎn)生滑移，致使橋面開裂，甚至脫落。所以，ers主要選用樹脂粘結(jié)性能較優(yōu)的結(jié)構進行粘結(jié)層施工，即采用樹脂瀝青混合

9、材料作為粘結(jié)層施工，上面層采用瀝青瑪蹄脂（sma）作為路面面層結(jié)構，滿足行車要求。（1）ers的優(yōu)點在于：a.樹脂材料可滿足常溫施工條件的要求，施工便捷。b.樹脂具有較強的粘附性，可滿足防水性能，即可產(chǎn)生有效約束，避免產(chǎn)生滑移。c.由于樹脂瀝青混凝土其本身的性能，可有效抵抗高溫作用下車輪荷載反復作用而產(chǎn)生橋面鋪裝層整體推移。d.采用sma作為面層，可極大發(fā)揮sma瀝青所具有的行車舒適性，且其綜合造價較低。（2）其缺點在于：sma作為上面層有可能會在高溫、重載下產(chǎn)生車轍，所以其鋪裝厚度不能大于4cm，而ers國內(nèi)應用實踐較短，可借鑒的施工經(jīng)驗較少。4 瀝青鋪裝結(jié)構選定通過對以上三類鋪筑方式的綜合

10、研究可已看出，各類鋪裝技術在國內(nèi)很多橋梁中均有應用，因所處的環(huán)境因素，交通流量等因素，又因其本身所具有的優(yōu)缺點，無法直白的去評判誰更優(yōu)，一般來說在高溫、重載、交通量大的橋面鋪裝，其工作性能在滿足通車要求的前提下，年養(yǎng)護費用較少，就算比較成功了。經(jīng)反復參考各項檢測數(shù)據(jù)及對各自優(yōu)缺點的比對，在容桂特大橋鋼橋面瀝青鋪裝施工中采用了日本環(huán)氧+sma鋪裝組合結(jié)構，其理由如下：（1）選用環(huán)氧瀝青混凝土的強粘附性及穩(wěn)定性，可極大的提高鋼橋面的防水性能，滿足其高溫穩(wěn)定性、抗燃油腐蝕、抗水損害性，綜合必擇其長避其短，用于下面層的鋪設。（2）面層采用sma混凝料進行鋪設，即避免了雙層sma在長期高溫重載作用下出現(xiàn)車轍，又因其本身的優(yōu)勢可提供優(yōu)良的行車舒適性，