橋面環(huán)氧瀝青材料鋪裝施工工藝分析

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摘要:環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝被廣泛應用在鋼箱梁橋面系中，其力學特性、耐久性及工程經(jīng)濟性均處于各類鋪裝層前列。本文先分析了常見鋼箱梁橋面鋪裝系的工程特性及分層結構，以環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝為主要研究對象，就環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝系施工工藝進行深入分析，加深了對環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結構的整體認識。

關鍵詞:環(huán)氧瀝青混合料;鋪裝系特性;分層結構;施工工藝

前言

在大跨徑斜拉、懸索等復雜橋型結構中，為了降低全橋主梁自重，并保證較高的承載性能和抗彎、扭變形剛度，鋼箱梁節(jié)段被廣泛應用。但在全橋合龍后和正式通車前，必須在鋼箱梁橋面鋪設橋面鋪裝系，一方面能更好地實現(xiàn)上部車輛荷載的傳遞和擴散，另一方面能夠提高鋼箱梁表面的密封性和耐久性，最大程度保護鋼箱梁節(jié)段，延長鋼箱梁結構的服役壽命。在橋面鋪裝工程中，技術人員經(jīng)過長期的工程實踐，開發(fā)了諸如澆筑式瀝青混凝土鋪裝系、SMA瀝青混凝土鋪裝系、改性瀝青混凝土鋪裝系及環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝系等眾多成熟、可靠的鋼箱梁橋面鋪裝層結構及配套施工技術。在具體應用過程中，不同鋪裝系的性能各具優(yōu)勢且也存在不同的缺陷;相較于其他鋪裝層結構，環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層結構在強度剛度、耐久性、溫穩(wěn)性及抗疲勞性等方面顯示出較高的綜合優(yōu)勢，被廣泛應用在不良環(huán)境條件下的大跨徑鋼箱梁結構中，并取得較好的工程應用反饋。由于環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層在施工過程中對外界環(huán)境變化要求較為苛刻，且現(xiàn)場施工難度較高，為了保證環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層的施工質(zhì)量，確保環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層能夠充分發(fā)揮出自身優(yōu)勢，必須制定一套行之有效的施工方案，并應做好現(xiàn)場施工質(zhì)控工作。

1鋪裝系特性及分層結構形式

1．1鋼箱梁橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝系特性

由于鋼箱梁橋面的設計高程一般較高，加之鋼材的導熱性明顯高于混凝土材料，在極端天氣條件下，鋼箱梁局部溫度可達80℃，環(huán)氧瀝青混凝土在高溫環(huán)境下仍然可以保持較高的穩(wěn)定性，且穩(wěn)定性與時間之間呈現(xiàn)出明顯的正相關關系，因此，非常適用于鋼箱梁橋面。同樣，在極端低溫條件下，鋼箱梁連同橋面鋪裝系將出現(xiàn)不同程度的收縮變形，由于材料模量差異較大，協(xié)調(diào)變形程度較低，層間出現(xiàn)內(nèi)應力，環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝在低溫條件下的內(nèi)應力值總體較低，低溫性良好。分析疲勞試驗研究結果發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧瀝青混凝土的疲勞壽命反映良好，除了能夠更好地實現(xiàn)荷載傳遞和擴散外，還能補強正交異型鋼板。但與傳統(tǒng)瀝青混凝土鋪裝材料相比，環(huán)氧瀝青混凝土在拌和、運輸及攤鋪壓實過程中對溫度和時間要求苛刻，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均會影響瀝青混合料質(zhì)量。此外，為了提高瀝青混凝土的各項性能，環(huán)氧瀝青混凝土中需要添加大量的改性劑，改性劑價格高于瀝青混合料本身，導致環(huán)氧瀝青混合料的綜合成本明顯高于一般瀝青混合料，雖然首次投資較大，但環(huán)氧瀝青混凝土路面的耐久性和抗疲勞特性較好，后續(xù)養(yǎng)護費用較低，因此，環(huán)氧瀝青混凝土路面的長期成本較低。

1．2鋼箱梁橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝系分層結構形式

根據(jù)鋼箱梁橋面鋪裝系的設計要求差異，結合橋面車輛荷載特點及設計等級，綜合考慮交通量及工程成本等因素，橋面鋪裝系可分為單層鋪裝和雙層鋪裝兩種，極個別特殊橋梁會出現(xiàn)多層鋪裝結構，但較為少見，本文不做探討。根據(jù)層間材料差異性，可細分為同質(zhì)雙層和異質(zhì)雙層兩種。常見的單層鋪裝、同質(zhì)雙層鋪裝及異質(zhì)雙層鋪裝結構形式見圖1。分析圖1可知，同質(zhì)單層橋面鋪裝系最為常見，也是應用范圍最廣的鋪裝形式之一，同質(zhì)單層鋪裝結構和同質(zhì)雙層鋪裝結構一般應用在跨徑小于1km的橋梁結構中;異質(zhì)雙層鋪裝結構一般多見于瀝青瑪蹄脂混凝土層和澆筑式瀝青混凝土層組合結構中，由于環(huán)氧瀝青混凝土材料的特性與一般瀝青混凝土材料的特性差異較大，因此，環(huán)氧瀝青混凝土組合結構層基本應用在同質(zhì)雙層鋪裝結構形式中。目前，國內(nèi)大跨徑橋梁橋面鋪裝結構中，同質(zhì)雙層環(huán)氧瀝青混凝土結構層最為常見，且層間粘結材料也使用環(huán)氧瀝青材料。從使用功能和后續(xù)養(yǎng)護角度分析，雙層橋面鋪裝結構在后續(xù)養(yǎng)護過程中，一般僅限于養(yǎng)護上面層，面層養(yǎng)護施工不會傷及防滲粘結層和防銹層，因此，長期服役狀態(tài)下的性價比較高;相反，單層鋪裝結構在后續(xù)養(yǎng)護過程中，均會傷及防銹及抗?jié)B粘結層，工程經(jīng)濟性較差。

2鋼箱梁橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝施工工藝

2．1施工前期關鍵施工工藝分析

由于環(huán)氧瀝青混合料屬于溫度敏感型材料，在拌和及運輸過程中必須嚴格控制溫度，在拌和前應將不同組分分別提前泵送至儲油罐內(nèi)，儲油罐必須具備恒溫控制功能，不同組分材料分別加熱并恒溫控制在85℃～90℃和125℃～130℃，拌和礦粉材料應恒溫控制在110℃～125℃的熱料倉內(nèi)，保證組分拌和前的質(zhì)量可靠性;拌和過程中，單盤拌和時間應控制在1min左右，且拌和前應先充分干拌，干拌時間不能少于5s，礦粉應均勻地裹覆在成型的環(huán)氧瀝青混合料上，不能出現(xiàn)“花料”和“死料”。運輸過程應保證通暢性和連續(xù)性，拌和完成的環(huán)氧瀝青混合料運輸時間不能超過0.5h，為了防止環(huán)氧瀝青混合料集料離析，裝載后的環(huán)氧瀝青混合料不能中途換車，運輸至施工現(xiàn)場的環(huán)氧瀝青混合料應及時與攤鋪機械對接，保證運輸和攤鋪施工的無縫銜接。由于環(huán)氧瀝青混合料攤鋪需要運輸車輛和攤鋪機械聯(lián)合作業(yè)，運輸車輛在經(jīng)過尚未凝固的抗?jié)B粘結層時，會產(chǎn)生車轍，為了保護抗?jié)B粘結層，應提前在車輪行進面上鋪設板材。

2．2施工階段關鍵施工工藝分析

環(huán)氧瀝青混合料攤鋪應在其尚未凝固之前完成，以保證攤鋪施工的和易性，攤鋪作業(yè)全程應做好施工溫度監(jiān)控，保證施工全程溫度不低于160℃，攤鋪作業(yè)面應根據(jù)車道數(shù)量和攤鋪機械攤鋪寬度綜合確定，攤鋪過程應伴隨松鋪厚度校核，校核基準為10m，保證攤鋪面的平整性，攤鋪機械的螺旋灑料器應與攤鋪面保持較小的間距，盡量防止“死料”。尤其應控制好初壓實時機，保證初壓實環(huán)節(jié)能夠在最合理的時間間隔內(nèi)完成，以正常施工作業(yè)條件和攤鋪標準為例，圖2為外界溫度與初壓實施工時間相關關系。從圖2可知，外界環(huán)境溫度與初壓實施工時間存在明顯的正相關關系，因此，在外界環(huán)境溫度較高的情況下，對初壓實施工作業(yè)的時間要求較為寬泛。相反，如果外界環(huán)境溫度較低，必須強化現(xiàn)場施工組織能力，提高施工作業(yè)效率，保證在容許時間限值內(nèi)完成初壓實作業(yè)。此外，復壓實和終壓實環(huán)節(jié)與普通瀝青混凝土路面壓實施工基本一致，本文不再贅述;對于壓實過程中大型機械無法有效覆蓋的區(qū)域，應配合人工手持小型振動壓實機械完成壓實施工，保證全橋鋪裝結構的壓實質(zhì)量。

2．3施工后期關鍵施工工藝分析

主體施工作業(yè)完工后，應做好后續(xù)的消泡和養(yǎng)護工作，環(huán)氧瀝青混凝土路面壓實完工后，應在3天內(nèi)連續(xù)定期檢查路面是否有鼓包病害，一旦出現(xiàn)路面鼓包，應及時刺穿泄氣，泄氣后使用夯錘擊實，并使用環(huán)氧粘膠填充;如果鼓包出現(xiàn)時間較長，應將相同組分的環(huán)氧瀝青混合料注入包內(nèi)，并及時擊實整平。環(huán)氧瀝青混凝土路面強度與樹脂固化反應進程呈正比，在固化反應初期，為了防止路面承受過大荷載，應徹底封閉交通，在施工溫度處于15℃～25℃時，養(yǎng)生時間應控制為5～6天。

3總結

環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝系的綜合優(yōu)勢顯著，為了保證環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝系在鋼箱梁橋面上的應用成效，必須加強對環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝系工程特性的認識深度，掌握關鍵施工工藝，制定針對性的施工方案，以確保環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝系的施工質(zhì)量。

參考文獻:

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作者：高琦 單位：山西省公路局大同分局