美國Ⅸ型環氧瀝青混凝土在武漢天興洲長江大橋的生產應用與溫度控制方法

（重慶市智翔鋪道技術工程有限公司，重慶 401336）

環氧瀝青混凝土是一種由環氧樹脂、固化劑與基質瀝青經復雜的化學改性所得到的混合物，具有良好的高低溫變形能力和抗疲勞性能，適合作為重載交通條件下大跨度鋼結構橋梁的橋面鋪裝材料。目前，國內鋼橋面鋪裝常用的環氧瀝青材料主要有美國環氧、日本環氧和國產環氧三種類型，其中美國環氧瀝青材料研發較早且性能穩定，在我國應用時間也最早。

2019年，武漢天興洲長江大橋道路整治項目引進美國最新Ⅸ型環氧瀝青用于鋼橋面鑿除重鋪，其材料性能、組分比例、容留時間等較之前所用Ⅴ型環氧瀝青有較大變化，本文結合工程實際情況，對美國Ⅸ型環氧瀝青的生產控制方法進行分析和總結。

一、工程概況

武漢天興洲長江大橋于2009年建成，是世界上第一座按照4線鐵路修建的公鐵兩用斜拉橋，橋梁全長4657m，主跨504m，荷載等級為公路Ⅰ級，公路橋面主梁中部756m正交異性鋼橋面板原設計采用雙層國產環氧瀝青混凝土鋪裝結構，本次鋼橋面行車道鑿除重鋪采用雙層美國Ⅸ型環氧瀝青混凝土鋪裝結構方案。具體鋪裝結構如圖1所示。

二、美國Ⅸ型環氧瀝青混凝土生產

（一）生產設備添加

常規瀝青拌和站主要為普通熱拌瀝青混合料生產設計，為滿足美國溫拌環氧瀝青的生產要求，需要對拌和站進行相應生產設備的添加，主要包括：環氧瀝青脫桶設備，A組份、BIX及BIF專用瀝青儲存罐，MM3.13環氧瀝青計量混合機（采用3相230V電源），瀝青及導熱油相應管道等。

圖1.鋼橋面鑿除重鋪結構形式

（二）材料儲存與添加

美國環氧瀝青混凝土的所有集料采用鎮江茅迪生產的玄武巖專用集料及普通石灰石礦粉，所有集料生產后均采用袋裝方式進行裝運，到場后儲存在封閉的倉庫中，避免受潮。生產時，1#～5#料采用裝載機將袋裝集料吊運至冷料倉上方，安排專人進行破袋處理；使用6#料時，需將其添加到礦粉車中，然后再通過礦粉車泵入玄武巖礦粉儲罐。

（三）冷料標定及生產配合比設計

熱篩前，需先對各冷料倉上料速度進行標定，并根據目標配合比和預定的每小時生產量設定各檔集料上料速度。根據熱料及礦粉篩分結果，配制與目標配合比相近的生產配合比，各檔具體比例為(6～14mm): (3～6mm) : (0～3mm) :玄武巖礦粉:石灰巖礦粉=19:14:55:6:6，級配合成曲線如圖2所示。

圖2.環氧瀝青混合料目標及生產級配合成圖

（四）混合料生產控制

混合料出料溫度控制是美國環氧瀝青混合料生產控制的關鍵，需充分考慮不同溫度下混合料的容留時間、運輸距離、運輸過程中溫度變化幅度及前場施工工況等綜合因素。

經逐車統計，武漢天興洲長江大橋鋼橋面施工期間，運料車從拌和站行駛至攤鋪現場的平均時間約30min；運輸過程中，混合料在熱傳導及環氧瀝青聚合反應等綜合因素影響下，到達攤鋪現場時的溫度較出廠時的溫度增長0～6℃，其中約80%的混合料溫度增長幅度在2～5℃之間。

考慮拌和生產、篷布覆蓋、運輸、前場等待及攤鋪等各工序的時長需求，每輛運輸車從開始裝料至完成卸貨所需的理論時間在60min左右，增加10～30min的風險調整時間，理想的混合料容留時間為70～90min，對應的混合料到場溫度為111～117℃，根據運輸過程中溫度變化規律，拌和站理想出料溫度宜按109～112℃控制。

根據橋面單次鋪裝寬度、鋪裝厚度和攤鋪速度要求，武漢天興洲長江大橋瀝青拌和站按照90～100t/h的速度進行環氧瀝青混合料生產。先加入集料、礦粉干拌15s，再加入環氧結合料濕拌45s，放料過程中安排專人逐盤檢測混合料出料溫度。

三、集料溫度調整控制方法

常規瀝青拌和站在進行熱拌混合料生產時，其集料加熱溫度一般控制在190℃以上，要使拌和站將集料加熱溫度降至120～130℃，以滿足美國環氧混凝土生產往往難以實現。針對此類問題，本文總結了拌和生產時降低集料溫度的方法：

1.適當加大各檔集料的冷料上料速度。

2.采用柴油作為拌和站燃料油。重油或輕質燃油的熱值在10000～11000kcal/L之間，而柴油的熱值僅有9200kcal/L左右。

3.降低燃燒器單位時間內的進油量。方法包括：減小燃燒器噴嘴尺寸；在供油管路上增加回油管路和回油閥，進行供油量的分流；對采用變頻器進行轉速調整的油泵，進一步調低變頻器下限；更換效率更低的油泵。

4.在集料進入干燥筒前，在上料皮帶末端設置噴水裝置。噴水裝置由儲水池、水泵、水管、閥門、噴嘴及供電線路5個部分組成，噴水量的計算方式如下：

W燃燒器：燃燒器單位時間內產生的熱量值；C石：石料比熱容，按0.94kJ/（kg*℃）計；m石：單位時間內進入到干燥筒中的石料質量；△T石：石料溫度變化；Q水：水從常溫到蒸發所需的熱量；Q散熱：干燥筒散熱及其他熱量損失；C水：水的比熱容，按4.2kJ/（kg*℃）計；m水：單位時間內進入到干燥筒中的水的質量；△T水：水的溫度變化；r水蒸氣：一個大氣壓下，水的汽化熱，按2260kJ/kg計。

以本項目為例，石料的進料速度約為90t/h，噴水初始溫度25℃，經計算可得，若需石料溫度降低10℃，則噴水量為328kg/h。

四、結語

美國Ⅸ型環氧瀝青混凝土在生產過程中，需充分考慮不同溫度下混合料的容留時間、運輸距離、運輸過程中溫度增長幅度及施工工況等綜合因素，合理組織混合料的生產控制，確保混合料質量滿足設計指標及前場施工要求。通過實踐發現，在實際生產過程中，根據拌和站的不同情況，通過增加冷料上料速度、更換燃油類型、調整燃燒器進油量等多種措施，可有效滿足環氧瀝青混凝土生產對集料加熱溫度的要求。