鋼橋面瀝青鋪裝技術(shù)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(shù)、澆筑式鋪裝瀝青技術(shù)及國內(nèi)自主研發(fā)的ERS鋪裝，三種瀝青鋪裝技術(shù)其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，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(shù)，提高施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鋼橋面；瀝青鋪裝；技術(shù)

1 工程概況

倫桂路是佛山市重要組團(tuán)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(shè)計(jì)等級(jí)為：一級(jí)道路兼城市主干道，預(yù)計(jì)建成后的車流量約為3-4萬輛/天，交通量的構(gòu)成以小型轎車為主，但也有重載車輛通行。

2 工程特點(diǎn)

（1）容桂特大橋主跨雖不大，但受地形和造價(jià)等因素限制，橋面最大縱坡達(dá)到3.04%，由于該橋梁通車后重載交通量較大，當(dāng)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(diǎn)，容桂特大橋主橋?yàn)r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(qiáng)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(yīng)具有良好的防滲水能力，保護(hù)橋面鋼板不發(fā)生銹蝕，橋面鋪裝不能因雨水充沛過早發(fā)生水損害。c.鋼橋面鋪裝施工應(yīng)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(gè)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(shí)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(shí)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(diǎn)，要在鋪裝層與鋼板間產(chǎn)生足夠的抗剪性，防止重車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滑移。

現(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(jìn)的雙層環(huán)氧瀝青鋪裝技術(shù)、由英國和日本引進(jìn)的澆筑式瀝青鋪裝技術(shù)和國內(nèi)自主研發(fā)的ERS鋪裝技術(shù)，經(jīng)研究和收集國內(nèi)外施工的相關(guān)數(shù)據(jù)，其各自施工的優(yōu)缺點(diǎn)分析如下：

3.1 美國雙層環(huán)氧瀝青鋪裝技術(shù)

即由滿足一定使用要求的級(jí)配料經(jīng)高溫加熱后與環(huán)氧瀝青集中拌合而成的復(fù)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(diǎn)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(shù)核心是瀝青材料、固化劑、集料等相應(yīng)材料的選取。其結(jié)構(gòu)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(jìn)行環(huán)氧瀝青混凝土的施工，其鋪裝總厚度不超過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(dāng)其與所添加的固化劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)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(guān)使用要求，在我國南京長江二橋的鋪裝首次應(yīng)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(yáng)大橋等均采用了該施工技術(shù)。（2）其缺點(diǎn)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(gè)施工環(huán)境相對于普通瀝青混凝土施工要求較為苛刻，因?yàn)樵跍囟炔粷M足要求的條件下，環(huán)氧瀝青混凝土固化反應(yīng)時(shí)間拉長，其最長的養(yǎng)護(hù)期約45天，就這一點(diǎn)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(shí)間的要求，有時(shí)候?yàn)r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(jìn)行，就容易產(chǎn)生攤鋪機(jī)打滑，甚至出現(xiàn)防水面被撕裂等諸多問題，因此導(dǎo)致橋面防水層脫落，長時(shí)間車輛荷載及雨水作用下出現(xiàn)脫層、剝落，致使結(jié)構(gòu)層破壞。c.由于其鋪裝結(jié)構(gòu)缺乏防水層，鋪裝結(jié)構(gòu)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(shí)間導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層完全失去作用，又因其鋪裝造價(jià)較高，后期維護(hù)工藝復(fù)雜，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較高。

3.2 澆筑式瀝青鋪裝技術(shù)

澆注式瀝青施工技術(shù)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(dòng)性及自密性能，免于碾壓。

（1）其優(yōu)點(diǎn)在于：a.澆筑式瀝青因其本身自密實(shí)特點(diǎn)，具有較好的防水性及粘附性，又由于其造價(jià)較低，與環(huán)氧瀝青相比價(jià)格優(yōu)勢比較明顯。b.澆注式瀝青引起流動(dòng)性要求，其細(xì)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(dòng)性，由于其較小的空隙率，更進(jìn)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(diǎn)在于：為確保澆筑式瀝青的密實(shí)性其在拌合中添加了大量的粘稠材料，為滿足其流動(dòng)性澆筑式瀝青的施工及拌和溫度要求較高，即在240～260℃溫度下才可滿足施工要求，所以其運(yùn)輸需要有專門的加熱拌合運(yùn)輸車，以確保運(yùn)輸過程中熱量的補(bǔ)給，又由于其較強(qiáng)的流動(dòng)性，鋪裝施工工藝較為復(fù)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(diǎn)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(jǐn)慎選用。

3.3 國內(nèi)自主研發(fā)的ERS鋪裝技術(shù)

鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生破壞的主要因素是鋼橋面與結(jié)構(gòu)層的粘結(jié)，當(dāng)結(jié)構(gòu)層與橋面粘結(jié)層出現(xiàn)脫落，結(jié)構(gòu)層就無法應(yīng)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(gòu)進(jìn)行粘結(jié)層施工，即采用樹脂瀝青混合材料作為粘結(jié)層施工，上面層采用瀝青瑪蹄脂（SMA）作為路面面層結(jié)構(gòu)，滿足行車要求。

（1）ERS的優(yōu)點(diǎn)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(qiáng)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(fù)作用而產(chǎn)生橋面鋪裝層整體推移。d.采用S

MA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(jià)較低。（2）其缺點(diǎn)在于：SMA作為上面層有可能會(huì)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(yīng)用實(shí)踐較短，可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)較少。

4 瀝青鋪裝結(jié)構(gòu)選定

通過對以上三類鋪筑方式的綜合研究可已看出，各類鋪裝技術(shù)在國內(nèi)很多橋梁中均有應(yīng)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(diǎn)，無法直白的去評(píng)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(hù)費(fèi)用較少，就算比較成功了。

經(jīng)反復(fù)參考各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)及對各自優(yōu)缺點(diǎn)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(gòu)，其理由如下：（1）選用環(huán)氧瀝青混凝土的強(qiáng)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?fù)衿溟L避其短，用于下面層的鋪設(shè)。（2）面層采用SMA混凝料進(jìn)行鋪設(shè)，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，且后續(xù)養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用較低，在鋪裝完成后開放交通主要面層SMA的要求，減少了養(yǎng)護(hù)時(shí)間，可滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求。

5 結(jié)束語

通過對鋼橋面瀝青施工技術(shù)的深入研究，對于進(jìn)一步促進(jìn)不同環(huán)境因素影響下鋼橋面施工具有推動(dòng)意義，在今后的鋼橋面瀝青施工中，可突破常規(guī)施工理念，善于去挖掘各類材料的優(yōu)點(diǎn)，以提高施工質(zhì)量。