钢桥面沥青铺装技术研究

1、    钢桥面沥青铺装技术研究    胡建峰+杨维摘 要：文章主要从容桂特大桥钢桥面的沥青铺装方案必选入手，详尽阐述了双层环氧沥青技术、浇筑式铺装沥青技术及国内自主研发的ers铺装，三种沥青铺装技术其各自的优缺点，通过对比分析以寻求适合拟施工的容桂特大桥钢桥面的沥青铺装技术，提高施工质量。关键词：钢桥面；沥青铺装；技术1 工程概况伦桂路是佛山市重要组团间联系道路“5纵5横”中主纵1的一部分，路线全长11.953km，其中容桂特大桥上跨容桂水道主桥采用整体式钢箱梁，设计等级为：一级道路兼城市主干道，预计建成后的车流量约为3-4万辆/天，交通量的构成以小型轿

2、车为主，但也有重载车辆通行。2 工程特点（1）容桂特大桥主跨虽不大，但受地形和造价等因素限制，桥面最大纵坡达到3.04%，由于该桥梁通车后重载交通量较大，当重车通行，该桥面所承受的水平剪力要较坡度小的桥面大的多。（2）容桂大桥地处广东佛山地区，日照和雨水均较为充沛。桥面铺装材料需具有有效的防水性能及高温稳定性。结合本桥施工特点，容桂特大桥主桥沥青铺装工艺选择需注意以下几种因素：a.由于钢桥面抗滑性能较差，其铺装材料因具有较好的抗剪性能，铺装完成后沥青面层因具有较强的抵抗车辙的能力，避免产生路面产生推移、开裂及车辙等病害。b.桥面铺装应具有良好的防渗水能力，保护桥面钢板不发生锈蚀，桥面铺装不能因

3、雨水充沛过早发生水损害。c.钢桥面铺装施工应简洁方便，受气候条件约束较小，以利如期施工。3 鋼桥面沥青铺装工艺分析钢桥面沥青混凝土铺装是一直在探讨的一个话题，其沥青铺装施工均在不断研究，其沥青铺装之所以被称之为难题，其一，因钢桥面粗糙度相对较小，很多时候其沥青铺装无法与钢板之间形成很好的粘结；其二，在兼顾粘结性能的同时还要具有优良的防水及防腐性能，其三，也是最主要的一点，要在铺装层与钢板间产生足够的抗剪性，防止重车制动时产生滑移。现选取目前钢桥面沥青施工主要采用的三种铺装方式：即由美国引进的双层环氧沥青铺装技术、由英国和日本引进的浇筑式沥青铺装技术和国内自主研发的ers铺装技术，经研究和收集国

4、内外施工的相关数据，其各自施工的优缺点分析如下：3.1 美国双层环氧沥青铺装技术即由满足一定使用要求的级配料经高温加热后与环氧沥青集中拌合而成的复合型材料，其具有一定的高、低温稳定性及耐腐蚀性能。其固化主要是通过在原脂沥青中添加环氧树脂使其具有一定的固化作用，再加入固化剂两者共同作用使其形成不可逆的固化物。因其良好的稳定性及工作性能，使其作为道路及桥梁面层施工的首选材料，尤其在重交通量的桥梁及道路上。（1）其优点在于：双层环氧沥青铺装施工最早在美国推广使用，其技术核心是沥青材料、固化剂、集料等相应材料的选取。其结构形式主要为：首先施工桥面防水粘结层，待检测合格后在进行环氧沥青混凝土的施工，其铺

5、装总厚度不超过5.5cm，避免过厚在重交通下产生车辙及破坏。环氧沥青中的胶凝材料主要是环氧树脂，当其与所添加的固化剂产生化学反应产生固化作用，生成具有分子键连接的胶结料，可最大发挥高温稳定性，抵抗车辙及防腐性能，优于其他常规沥青混凝土的性能。其研究数据显示可满足桥面防水、抗车辙、抗剪切等相关使用要求，在我国南京长江二桥的铺装首次应用并取得了很好的使用效果，后续施工的杭州湾跨海大桥、润扬大桥等均采用了该施工技术。（2）其缺点在于：a.由于环氧沥青中的固化剂在混凝土拌合、摊铺过程中对温度的要求较高，故整个施工环境相对于普通沥青混凝土施工要求较为苛刻，因为在温度不满足要求的条件下，环氧沥青混凝土固化

6、反应时间拉长，其最长的养护期约45天，就这一点在很多工程的施工上是无法满足工期要求。b.环氧沥青混凝土的防水完全依赖环氧沥青与桥面的粘合性能，又因其固化对温度和时间的要求，有时候沥青摊铺需要在未完全固化的沥青表面的环氧沥青界面上进行，就容易产生摊铺机打滑，甚至出现防水面被撕裂等诸多问题，因此导致桥面防水层脱落，长时间车辆荷载及雨水作用下出现脱层、剥落，致使结构层破坏。c.由于其铺装结构缺乏防水层，铺装结构层一旦损害将直接作用于钢桥面，继而对桥面防锈图层产生破坏，使氧富锌漆剥落与桥面锈迹形成粉末，长时间导致结构层完全失去作用，又因其铺装造价较高，后期维护工艺复杂，养护费用较高。3.2 浇筑式沥青

7、铺装技术浇注式沥青施工技术是依照施工工艺而划分的一种，其油石比含量大于摊铺式混凝土，主要采用的是高性能改性沥青，具有很好的流动性及自密性能，免于碾压。（1）其优点在于：a.浇筑式沥青因其本身自密实特点，具有较好的防水性及粘附性，又由于其造价较低，与环氧沥青相比价格优势比较明显。b.浇注式沥青引起流动性要求，其细集料、矿粉、沥青等含量较高，碎石粒径要求较小以满足其骨料处于悬浮状态，从而获得较好的流动性，由于其较小的空隙率，更进一步凸显了浇注式沥青优良的水稳定性、低温抗裂性和耐久性。（2）其缺点在于：为确保浇筑式沥青的密实性其在拌合中添加了大量的粘稠材料，为满足其流动性浇筑式沥青的施工及拌和温度要

8、求较高，即在240260温度下才可满足施工要求，所以其运输需要有专门的加热拌合运输车，以确保运输过程中热量的补给，又由于其较强的流动性，铺装施工工艺较为复杂。尽管拌合过程中添加了大量的粘稠性材料，能在一定程度上提高耐高温性能，但粘附力有所下降，这一点不可避免。对于南方地区常年温度较高且属于重载交通量的桥梁来说，需谨慎选用。3.3 国内自主研发的ers铺装技术钢桥面铺装结构层产生破坏的主要因素是钢桥面与结构层的粘结，当结构层与桥面粘结层出现脱落，结构层就无法应对铺装层在桥面上的剪切变形，产生滑移，致使桥面开裂，甚至脱落。所以，ers主要选用树脂粘结性能较优的结构进行粘结层施工，即采用树脂沥青混合

9、材料作为粘结层施工，上面层采用沥青玛蹄脂（sma）作为路面面层结构，满足行车要求。（1）ers的优点在于：a.树脂材料可满足常温施工条件的要求，施工便捷。b.树脂具有较强的粘附性，可满足防水性能，即可产生有效约束，避免产生滑移。c.由于树脂沥青混凝土其本身的性能，可有效抵抗高温作用下车轮荷载反复作用而产生桥面铺装层整体推移。d.采用sma作为面层，可极大发挥sma沥青所具有的行车舒适性，且其综合造价较低。（2）其缺点在于：sma作为上面层有可能会在高温、重载下产生车辙，所以其铺装厚度不能大于4cm，而ers国内应用实践较短，可借鉴的施工经验较少。4 沥青铺装结构选定通过对以上三类铺筑方式的综合

10、研究可已看出，各类铺装技术在国内很多桥梁中均有应用，因所处的环境因素，交通流量等因素，又因其本身所具有的优缺点，无法直白的去评判谁更优，一般来说在高温、重载、交通量大的桥面铺装，其工作性能在满足通车要求的前提下，年养护费用较少，就算比较成功了。经反复参考各项检测数据及对各自优缺点的比对，在容桂特大桥钢桥面沥青铺装施工中采用了日本环氧+sma铺装组合结构，其理由如下：（1）选用环氧沥青混凝土的强粘附性及稳定性，可极大的提高钢桥面的防水性能，满足其高温稳定性、抗燃油腐蚀、抗水损害性，综合必择其长避其短，用于下面层的铺设。（2）面层采用sma混凝料进行铺设，即避免了双层sma在长期高温重载作用下出现车辙，又因其本身的优势可提供优良的行车舒适性，