加熱養護環氧瀝青在鋼橋面鋪裝中的應用

□文/趙付星 劉 軍 劉亞楠 劉蓓洪

工程概況

白沙洲大橋鋼箱梁為高強螺栓拼接結構，采用環氧瀝青混凝土鋪裝，維修工程在既有的結構上采用環氧瀝青混凝土鋪裝，為提早通車采用大面積加熱養護方案。此次維修采用的是技術成熟、質量穩定的美國進口的環氧瀝青，其作為一種熱固性材料有2種組分組成，A組分為環氧樹脂，Bv組分為均勻穩定的多組分混合物；所用的石料為優質鋼橋面專用玄武巖并經特殊方法加工而成的集料。通過檢測，所用原材料均符合要求，為生產出合格的混合料奠定了良好的基礎。

養護方案的確定

美國環氧瀝青混凝土正常的自然養護周期為45～60 d，待環氧瀝青完全固化后才能開放交通，而根據施工工期計劃和安排，施工完畢后到開放交通只有16 d時間，靠自然養護不可能達到開放交通的條件。由于環氧瀝青是一種熱固性材料，其固化過程是不可逆的化學變化，在這個過程中溫度是影響其化學反應的主要因素，提高養護溫度可以加快其固化過程。根據資料，環氧瀝青在121℃的環境中，4 h可以完成固化。為此在不同的溫度條件下，養護不同時間后，測定試件的馬歇爾穩定度和流值，來確定合理的養護溫度。

為減少試驗誤差，所有試驗均采用同一批次制作的試件，所有試件在同一個能自動控溫烘箱中養護并且由同一個人來完成試驗操作，另外一人監督試驗過程，嚴格控制各溫度指標。養護時預先將烘箱升到設定溫度并從試件放入烘箱中開始計時，試驗數據見表1。

表1 不同養護溫度、時間與穩定度的關系

通過表1的分析，可以得出：隨著溫度的升高，可以顯著提高試件的穩定度；在環氧瀝青完全固化前，同樣的養護溫度條件下，隨著養護時間的增加，試件的穩定度也增加；試件的流值均符合要求的20～50（0.1 mm）；環氧瀝青在121℃環境中需要4 h才能完全固化，但由于本次試驗從試件放入烘箱中開始計時，所以在120℃的烘箱中需要5 h環氧瀝青才能完全固化，達到終極強度。

在80℃條件下養護10 h，試件的穩定度才達到37.45 kN，環氧瀝青并沒有完全固化；在100℃的條件下養護8 h后其強度基本上就達到了極限強度，表明此時環氧瀝青已經完全固化了；在121℃的條件下需要養護5 h才行。而根據工期計劃和現場施工情況，在80℃條件下進行加熱養護需要的時間太長，不能滿足工期要求；在120℃條件下進行加熱養護，雖然可以縮短養護時間，但在施工現場大面積養護時達到這么高的溫度太困難，而且安全隱患太大不易控制；在100℃條件下養護僅需8 h就可以使環氧瀝青基本到達終極強度，而且養護時間也充足，具有可操作性，所以綜合考慮各方面情況，決定采用100℃的溫度進行加熱養護8 h的方案。

養護方案模擬

根據確定的養護方案，在室外進行模擬試驗來驗證加熱養護效果。接上可以自動控溫在100℃的加熱源并在周圍用耐高溫隔熱棉進行封閉，在最外面用棉被包裹不使溫度散失并在下面放入試件，試件到加熱源垂直距離為35 cm，不能太近以防試件局部升溫過快。預先將試件擺好，接通電源后開始計時并每隔1 h記錄試件表面溫度，在養護6 h和8 h時，取出加熱源下面和加熱邊緣處各一塊試件測定其馬歇爾穩定度，測定結果見表2。

表2 不同養護時間下試件表面溫度及穩定度

由表2可知，最后試件表面溫度基本維持在100℃左右，因為試件是在此溫度下養護的，但由于試件表面吸熱，所以溫度略高于設定溫度；對照表1，在同樣養護時間下，其穩定度小于烘箱中養護的試件，因為在烘箱中的試件，從其一開始就在100℃的環境中養護，而且烘箱中的試件是全面均勻受熱，而這里的試件的環境溫度是逐漸升溫的，比較符合實際情況，而且這里的試件由于是放在地上，試件底部不能吸收到熱量，所以是正常的；從養護8 h的最終穩定度看，均符合穩定度＞45 kN的通車條件。

養護方案實施

現場制作兩套加熱養護設備平行移動，全橋整幅同時養護。養護設備以鋼性支架做支撐，下面等間距焊接能支撐重載的滾輪作為移動設備，鋼性支架寬度比橋梁半幅寬度略窄以順利移動（支架寬度11.5 m，半幅寬度12 m），支架上滿布可散熱排管，排管距環氧瀝青鋪裝35 cm，導熱油在排管中循環，排管上面滿鋪隔熱棉，在最外面覆蓋棉被保溫，用導熱油爐對導熱油加熱并能夠自動控制溫度，導熱油爐和養護支架一同移動，另外要隨時監控養護設備內的空氣溫度，使其維持在100℃左右這樣就保證了加熱的連續性和均勻性。養護時應有專人管理監控，做好養護防水，防高溫設施并配有電工值守，隨時做好溫度記錄。

實施養護時，測定橋面上不同試件馬歇爾穩定度來檢驗實際的養護效果，測定結果見表3。

表3 實際養護試件穩定度

從表3看，所測試件的穩定度都符合要求，也與室內試驗很好地統一，說明此次加熱養護方案是成功的，達到了預期目標。

建議

（1）加熱養護后由于鋪裝層溫度較高，環氧瀝青混凝土較軟，此時要嚴格限制人員車輛通行，無關人員不能進入施工現場，要待環氧瀝青混合料完全冷卻后才可以通行。

（2）由于是高溫作業，要制定嚴密的防火措施，加強現場安全監督檢查。

（3）密切注意觀察白沙洲大橋通行后環氧瀝青橋面鋪裝的情況，做好數據統計。