雙層異質環氧瀝青復合型橋面鋪裝SEC-DECK

陳先華，厲學武,2

（1.東南大學,江蘇南京 2 0018;2.南京朝科路橋工程技術有限公司,江蘇南京 210018）

0 引言

雙層異質復合鋪裝近些年來在國內鋼橋面鋪裝工程中受到高度重視。實踐證明，與單層鋪裝結構或雙層同質鋪裝結構相比，經合理設計的雙層異質復合鋪裝結構可充分發揮不同特性材料的優點，實現橋面鋪裝的結構性與功能性要求的綜合平衡，對于加快施工進度、降低工程建造成本等亦具有重要意義。

東南大學在鋼橋面鋪裝的研究過程中，考慮國內的交通軸載狀態與鋼橋面鋪裝技術特點，提出了鋼橋面鋪裝的結構性與功能性綜合設計理念，并針對性地發展了以環氧瀝青混凝土材料為基礎的多種雙層異質復合鋪裝結構譜系，以滿足不同區域、橋型結構及交通軸載條件等對橋面鋪裝的使用要求[1-2]。本文介紹“下層環氧瀝青混凝土+上層瀝青瑪蹄脂碎石混合料”（SEC-DECK）的新型鋪裝結構特點、性能及其應用情況，供國內同行橋面鋪裝設計參考。

1 國內的鋼橋面鋪裝概況

我國自20 世紀90年代中期開始興起大跨徑鋼橋的建設熱潮，鋼橋瀝青混凝土鋪裝技術的系統研究也始于該時期。經過十多年的研究與建設，國內已形成了澆注式瀝青混凝土、環氧瀝青混凝土與改性瀝青SMA 等多種鋪裝材料和結構并存的局面。各種鋪裝材料與結構的實施難易程度與使用狀況等均存在較大差異，以環氧瀝青混凝土類鋪裝的使用狀況較好，服役年限較長。許多大跨鋼橋的瀝青混凝土鋪裝層在運營早期便出現了疲勞開裂、車轍、推擠、滑移與脫層等病害，部分橋梁的鋪裝層短時間內經歷多次大修，個別橋梁的鋼橋面板構件局部已見明顯的疲勞裂紋。

綜合國內外的研究成果，車轍、推移、坑洞、松散等病害可通過合適的材料設計與嚴格的施工控制等措施加以避免，而鋼橋面鋪裝的開裂與層間失效則需要聯合鋪裝材料與鋪裝結構組合設計等手段。因正交異性鋼橋面板的局部剛度差，在車輛荷載作用下，其必然會產生如圖1所示的局部反彎，縱、橫隔板附近亦產生差異變形，同時因鋪裝層與鋼材的模量差異較大，層間界面受力也是主控因素之一；反過來，橋面鋪裝亦對鋼橋面板有一定的加勁作用。因此，合理的橋面鋪裝設計需將瀝青鋪裝層視為鋼橋面系的有機整體進行系統設計，從一方面考慮增強鋼橋面系的局部剛度，從另一方面亦需要增加鋼橋面鋪裝的變形適應性。

圖1 輪載作用下鋼橋面鋪裝的局部反彎變形

2 SEC-DECK 鋪裝結構與基本特點

2.1 雙層異質復合鋪裝的設計理念

依據東南大學鋼橋面鋪裝課題組的雙層異質復合鋪裝結構的設計理念，SEC-DECK 的鋪裝下層為永久性聯結保護層，應具備優良的防腐、抗滲性和變形追從能力，以及荷載分散能力，為橋面板提供良好的保護；鋪裝上層為磨耗型行車功能層，需具備良好的抗車轍性能與低溫抗裂性，以及優良的抗滑能力，便于后期維護；鋪裝上下層以及鋪裝下層與橋面鋼橋之間采用環氧瀝青粘結，以增強界面安全性；粘結層同時兼作防水層，與經合適的抗滲設計的鋪裝下層及鋪裝上層瀝青混合料構成完善的鋼橋面鋪裝立體防水體系。

2.2 鋪裝結構

SEC-DECK 總厚度60～90 mm，鋪裝下層采用多組份環氧瀝青混凝土鋪筑，厚度30～45 mm 鋪裝上層采用改性瀝青SMA 鋪筑，厚度30～45 mm，各結構層的厚度及鋪裝總厚度需綜合當地的環境氣候條件、橋型結構、交通軸載條件等技術條件及工程經濟性等因素確定[1]。SEC-DECK 具體結構如表1 所示，橋面鋼橋推薦采用噴砂除銹與噴涂環氧富鏡漆的防護處理。

表1 SEC-DECK 鋪裝結構

2.3 SEC-DECK 的基本特點

國內的研究與實踐均表明，環氧瀝青混凝土為一種優良的高性能鋪裝材料，具有結構致密、變形追從性優良、熱穩定性好、疲勞耐久等特點，特別適合于作為鋪裝下層以形成鋼橋面系的長壽命保護層；因其回彈模量顯著高于工程中常用的熱塑性的瀝青混凝土，因此，采用環氧瀝青混凝土的優點還在于有效降低因車輪荷載引起的鋼橋面板及其焊縫處的疲勞應用，從而使得鋼橋面構件出現疲勞開裂的時間大大延緩。鋪裝上層采用經特殊設計的改性瀝青SMA，其高低溫性能與抗疲勞性能較為均衡，由于采用骨架密實型結構，表面具有豐富的宏觀紋理構造，與懸浮密實型結構相比，其抗滑性能與降噪效果均較優異；從施工角度，SMA 的施工技術成熟，施工難度小，無需長時間養護，且后期維護方便。鋪裝層間采用熱固性環氧類材料進行粘結，確保了層間界面的安全性。這種雙層復合結構的應用，符合長壽命鋪裝結構的基本理念，在總體上兼顧了鋼橋面鋪裝的結構性與功能性要求，并有效降低了鋪裝工程造價，加快工程進度。

3 組成材料及技術要求

3.1 防水粘結層

防水粘結層為多組份環氧瀝青，采用全自動環氧瀝青灑布車實施。摻配好并充分反應固化的環氧瀝青防水粘結層性能應符合表2 的規定。

表2 環氧瀝青防水粘結層的技術要求

3.2 鋪裝下層

鋪裝下層采用環氧瀝青混合料，采用多組份環氧瀝青與符合技術要求的堅硬致密集料及石灰石粉配制而成，參照現行瀝青路面施工技術規范的熱拌瀝青混合料配合比設計方法[2]進行設計，環氧瀝青混合料其基本性能要求見表3。

表3 環氧瀝青結合料的技術要求

3.3 瀝青瑪蹄脂碎石混合料

鋪裝上層采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA，采用高彈改性瀝青與優質的玄武巖集料、石灰石粉，以及特種礦物纖維配制而成，參照現行瀝青路面施工技術規范的瀝青瑪蹄脂碎石混合料配合比設計方法[2]進行設計，具體指標要求見表4。

表4 鋪裝面層SMA 混合料性能要求

4 SEC-DECK 的應用簡況

SEC-DECK 最早為潤揚大橋鋼橋面鋪裝的備選方案之一，后經多次優化，目前已在國內二十多座鋼橋中得到成功應用，表5 為SEC-DECK 的典型工程應用簡況。

另外，上海昌吉東路大橋、龍華港鋼橋、蕰藻浜鋼橋，北京西關環島大橋，鄂爾多斯烏蘭木倫河4 號大橋工程，常州西繞城高速京杭運河特大橋，昆山中環快速路跨滬寧高速高架橋，沈陽繞城高速后丁香大橋，寧波明州大橋等鋼橋亦采用了此結構型式。這些已建成通車的橋梁，其SEC-DECK 的整體路用性能表現優秀，未見開裂、車轍、推移或脫層等鋼橋面鋪裝的常見病害。

表5 SEC-DECK 的典型工程應用簡況

5 結語

本文介紹了新型雙層異質復合鋪裝結構SEC-DECK 的性能、技術特點與應用情況。室內外試驗結果均證明，該鋪裝具有良好的抗疲勞開裂與抗車轍性能，鋪裝的整體性好。大量的工程實踐表明，該方案的施工風險可控，易方便快速實施，工程造價相對較低，在使用過程中路用性能良好，是值得推廣的鋼橋面鋪裝結構。

[1] 黃衛.大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設計理論與方法[M].北京:中國建筑工業出版社,2006.

[2] 吳勝東,黃衛,鐘建馳，等.潤揚長江公路大橋建設（第5 冊）[M].鋼橋面鋪裝,北京:人民交通出版社,2006.

[3] JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術規范 [ S].