南京鐵心橋鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝技術(shù)

周金霞

（中鐵十五局集團(tuán)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(shù)

周金霞

（中鐵十五局集團(tuán)有限公司，江蘇南京 210000）

結(jié)合南京鐵心橋鋼橋面環(huán)氧鋪裝實(shí)體工程，對(duì)熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)形式、熱拌環(huán)氧瀝青性能與混合料配合比設(shè)計(jì)、路用性能評(píng)價(jià)以及施工工藝進(jìn)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(qiáng)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?jī)?nèi)容為熱拌環(huán)氧瀝青材料性能研究、鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工程應(yīng)用提供參考與支撐。

熱拌環(huán)氧瀝青；鋼橋面鋪裝；性能評(píng)價(jià)、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(zhǎng)153 m，最外側(cè)兩幅橋?qū)?.0 m，內(nèi)側(cè)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(jié)構(gòu)，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(jié)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(qiáng)度、優(yōu)良抗疲勞性及密水性等優(yōu)點(diǎn)，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(shì)在于：改變了溫拌環(huán)氧瀝青混凝土施工中受溫度、時(shí)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(jìn)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(jié)合南京鐵心橋鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝工程，對(duì)原材料性能、配合比設(shè)計(jì)以及施工工藝等鋪裝技術(shù)予以介紹。

1　原材料

1.1KD-HYP熱拌環(huán)氧瀝青結(jié)合料

KD-HYP環(huán)氧樹脂粘結(jié)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(shù)指標(biāo)見表1、表2。將主劑和硬化劑分別加熱到50℃～60℃，以1:1的質(zhì)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(jié)劑性能見表3。

表1　KD-HYP主劑的物理性能和技術(shù)指標(biāo)

表2　KD-HYP硬化劑的物理性能和技術(shù)指標(biāo)

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

1.2KD-BEP熱拌環(huán)氧瀝青結(jié)合料

KD-BEP熱拌環(huán)氧瀝青結(jié)合料是一種三組分材料，由基質(zhì)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(zhì)量比例混合后形成的混合物，再與基質(zhì)瀝青按照45:55的質(zhì)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(zhì)瀝青為70號(hào)瀝青，需滿足表4所要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)；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(shù)指標(biāo)見表5、表6。

表4　70號(hào)基質(zhì)瀝青檢測(cè)結(jié)果

表5　養(yǎng)生后的環(huán)氧樹脂改性劑檢測(cè)結(jié)果

表6　養(yǎng)生后的熱拌環(huán)氧瀝青檢測(cè)結(jié)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(xì)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(shù)要求見表7。

2　環(huán)氧瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)

2.1配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)礦料篩分結(jié)果和推薦級(jí)配范圍，先后通過馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行環(huán)氧瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，級(jí)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(píng)價(jià)

表7　各種礦料檢測(cè)結(jié)果

依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）的相關(guān)要求，采用60℃車轍試驗(yàn)、-15℃小梁彎曲試驗(yàn)以及凍融劈裂試驗(yàn)對(duì)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(jìn)行高溫抗變形、低溫性能以及水穩(wěn)定性試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

圖1　熱拌環(huán)氧瀝青混合料目標(biāo)配比設(shè)計(jì)礦料級(jí)配圖

圖2　熱拌環(huán)氧瀝青混合料生產(chǎn)配比設(shè)計(jì)礦料級(jí)配圖

由表9試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，熱拌環(huán)氧瀝青混凝土60℃動(dòng)穩(wěn)定達(dá)到18 278次/mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于改性瀝青SMA混凝土的動(dòng)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(yīng)變達(dá)到6506微應(yīng)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(shí)施流程為：備料→清理橋面→涂布防水粘結(jié)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(jié)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(jié)層。如采用噴砂除銹后直接涂布環(huán)氧樹脂粘結(jié)層，在噴砂除銹后4 h內(nèi)必須進(jìn)行環(huán)氧樹脂粘結(jié)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(huì)接觸到鋪裝材料的部位均應(yīng)涂覆粘結(jié)層，粘結(jié)層涂布量一般為0.4 kg/m2，粘結(jié)層用量也可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。按分區(qū)面積進(jìn)行用量控制，可采用滾筒刷進(jìn)行涂布粘結(jié)層。環(huán)氧樹脂粘結(jié)層涂覆前應(yīng)根據(jù)每組環(huán)氧樹脂質(zhì)量、灑布量、路幅寬度計(jì)算出涂覆范圍并做好劃線標(biāo)記，確保涂覆施工的快速、均勻。

環(huán)氧樹脂粘結(jié)層養(yǎng)生期間，應(yīng)定時(shí)進(jìn)行觸按檢測(cè)，根據(jù)指干狀態(tài)進(jìn)行環(huán)氧瀝青混凝料攤鋪，環(huán)氧樹脂粘結(jié)層一般需要等待24～36 h可達(dá)到指干狀態(tài)。環(huán)氧樹脂粘結(jié)層涂布后，也可直接進(jìn)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(chǎn)前對(duì)拌合樓加裝了自動(dòng)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(chǎn)基本相似，干拌時(shí)間5～10 s，濕拌時(shí)間45～50 s，混合料出料溫度應(yīng)控制在165℃～190℃，超出溫度范圍應(yīng)當(dāng)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(jī)攤鋪前應(yīng)提前預(yù)熱到165℃以上。設(shè)專人計(jì)算并控制攤鋪速度，以達(dá)到不停機(jī)、不超時(shí)、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(shè)置應(yīng)能保證攤鋪的順利進(jìn)行，并盡可能的減少料車及機(jī)械在已鋪的環(huán)氧瀝青面層或粘結(jié)層上行駛。攤鋪機(jī)若有打滑現(xiàn)象，可沿輪跡帶撒一層熱拌混合料。攤鋪機(jī)無法攤鋪的部位，應(yīng)隨攤鋪機(jī)采用人工攤鋪。攤鋪過程中設(shè)專人對(duì)螺旋布料器及料斗中的“死料”進(jìn)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(guān)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(shí)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(fù)壓和終壓，鋪裝下層按照“膠輪-鋼輪-膠輪”的順序進(jìn)行碾壓，鋪裝上層按照“鋼輪-膠輪-鋼輪”的順序進(jìn)行碾壓，每臺(tái)壓路機(jī)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(shí)際的“粘輪”情況進(jìn)行調(diào)整。碾壓過程中對(duì)溫度進(jìn)行了嚴(yán)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(hù)方式，養(yǎng)生期間禁止車輛通行。鋪裝層養(yǎng)護(hù)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(shì)

目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸工程的進(jìn)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(jié)合南京鐵心橋鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝工程，對(duì)熱拌環(huán)氧瀝青材料的鋪裝結(jié)構(gòu)形式、材料性能以及施工工藝進(jìn)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(qiáng)的強(qiáng)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。

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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。