不利氣候條件下鋼橋面環氧瀝青混凝土應用

張曉鋒 李培峰 范新榮 陳鈺 封志佼

摘要：鋼箱梁橋具備構件質量輕，運輸與架設施工便捷，周期短等特點，應用廣泛。但鋼箱梁橋面對鋪裝層的變形協調能力、抗剪切推移及抗疲勞開裂等指標要求高。文章結合云南某高速公路項目低溫、潮濕多雨不利條件下，環氧瀝青后摻法施工質量控制，介紹如何結合工程特點及環境條件組織施工，以確保工程質量。可為其他類似工程項目提供借鑒和指導。

關鍵詞：環氧瀝青;氣候;后摻未能;施工質量

引言

云南屬高原山區省份，地形、地質條件復雜，氣候差異大。各向異性正交鋼橋面板橋梁以其構件質量輕、運輸與架設方便、施工周期短等特點，應用較廣。但正交異性鋼橋面對鋪裝要求較高。目前，鋼箱梁橋面主要有三種鋪裝方式：環氧瀝青、澆筑式瀝青混凝土及SMA三種混合料類型的組合[1]。其中，澆筑式瀝青混凝土所需拌合溫度較高（220～240℃），運輸過程中也需要進行攪拌，需采用專業的運輸車輛進行運輸[2];溫拌環氧瀝青施工溫度一般為110℃，熱拌環氧瀝青混凝土為175℃，溫拌環氧瀝青較熱拌環氧瀝青混凝土具有節約燃油、減少有毒有害氣體排放量等優勢[3-5]。

項目跨越鐵路淺埋隧道，結構布置為45m+65m+45m的三孔連續鋼箱梁，所處區域群山林立，海拔差異較大，具有高原季風立體氣候特征。濕度多大于80%，施工期濕度大于90%，晴天不到30天，雨天超過220天，但年降雨量僅為900-1100毫米之間。加之受進度影響，鋼橋面施工季節為冬季，氣溫相對較低，為5-10℃。因氣溫低、濕度大，澆筑式面臨濕度下降過快及濕度大導致的鼓包風險，而雙層SMA因SMA封水效果及抗變形能力不足未考慮。結合氣候條件、鋼橋面特點，最終確定方案采用最終確定為：

但溫拌環氧瀝青容留時間短且受溫度的影響較大，施工質量風險高，難度大[6-8]。因此，環氧瀝青施工工藝采用兩階段拌和后摻法工藝，該工藝特點如下：

（1）在拌合站先將環氧瀝青B組分與礦料拌合均勻;

（2）將環氧瀝青B組分混合料運輸至攤鋪現場;

（3）在攤鋪過程中通過專用攤鋪機實現環氧瀝青A組分的霧狀添加，并通過專用攤鋪機的多級強制攪拌裝置實現環氧A組分與B組分二次均均拌和;

（4）攤鋪、碾壓。

后摻法工藝的特點是影響施工容留所需的周期短，時間緊湊。核心是解決環氧A組分添加量及二次拌和的均勻性問題。

1 原材料控制

1.1膠結料

環氧瀝青膠結料采用云南某公司的雙組分環氧瀝青：環氧瀝青A組分為雙酚A型環氧樹脂;環氧瀝青B組分為瀝青、固化劑、增溶劑及其他助劑的共混物。環氧瀝青B組分采取在瀝青拌合站加工的方式進行生產，其中瀝青為70號殼牌基質瀝青，其技術指標如表1所示。按A組分與B組分比例為A：B=100：725比例制備環氧瀝青試件，測試其技術指標，測試結果如表2所示。

1.2 集料及填料

粗集料為路面施工單位采購的石子溝采石場玄武巖，細集料為施工單位自產馬鞍山石料場石灰巖，礦粉采用2石灰巖粗集料加生主工。粗、細集料及礦粉技術指標分別見表3、表4及表5所示。

2配合比設計

鋼橋面環氧瀝青混凝土配合比設計分目標配合比、生產配合比及配合比驗證三個階段。生產配合比在外委目標級配的基礎上，結合熱篩分結果進行擬合，并通過性能檢驗和驗證確定。考慮項目氣候溫度相對較低，濕度大，為避免水分殘留在混合料內而出現鼓包等隱患，結合后摻法施工緊湊的特點，適當提高拌合和出料溫度，按施工碾壓完成周期為10分鐘進行控制，將環氧瀝青B組分混合料溫度范圍調整為140℃～150℃，根據熱料篩分結果及目標配合比各檔料的通過率計算后確定熱料倉各檔料比例。室內混合料按后摻法工藝分兩個階段拌和，所需B組分混合料一次性拌和，制件時再將適宜數量的B組分混合料添加相應的A組分材料進行二次拌和并在容許時間內完成制件。成型的試件放置在120℃烘箱養生4小時后放置常溫。

玄武巖粗集料分為9.5-16㎜、4.75-9.5mm兩種規格，石灰巖細集料規格為2.36-4.75、0-2.36㎜兩檔規格;礦粉采用自磨。生產配比為：9.5-16㎜：4.75-9.5mm：2.36-4.75：0-2.36㎜：礦粉=23%：32%：0%：38%：7%，環氧瀝青用量為5.6，油石比為6.0%。礦料級配通過率及范圍如表6。

性能試驗結果如表7所示：

3 鋼橋面處理

鋪筑環氧瀝青混凝土下面層前，鋼橋面板的噴砂打磨及防腐處理十分重要和關鍵，氣溫較高條件下噴砂除銹后，仍需2小時內及時施作防腐層。項目實施時，結合氣候潮濕，氣溫低，采用增加噴砂打磨設備及人工打磨相結合的方式進行鋼橋面處理，清潔處理后立即采用兩臺大風量燃油熱風機烘干及除塵，并控制半小時以內完成橋面板防腐施工。環氧瀝青粘結層采用常溫型環氧粘層瀝青，表干后固化率不高于30%，熱鋪筑后再二次固化實現鋼橋面板與環氧瀝青的緊密粘結。

4 混合料施工

4.1 混合料拌和

針對環氧瀝青存在容許施工時間限制，而施工時面臨氣溫相對較低、濕度大等情況。因此為提供施工質量的可控性，降低質量風險。項目采用后摻法工藝施工鋼橋面環氧瀝青混凝土，具體施工時間在完成各相應準備工作后，結合氣候預報及當天的情況進行確定。

現場拌和采用瑪連尼4000型拌和站拌和，環氧瀝青混合料拌和用集料均選擇儲存在防雨棚的集料，且為保障溫度的穩定性，不得將溢料混入。滾筒溫度相對恒定在145-158℃前，所有進料全部廢棄。混合料干拌時間15s，按5%用量將環氧瀝青B組分摻入后濕拌35s，拌和過程監控每盤混合料溫度。B組合混合料高于155℃直接廢棄。

運輸車輛運輸前應先清潔，車箱噴灑植物油作為隔離劑。為避免攤鋪過程中攤鋪料撒落，混合料不宜高出車箱隔板。運輸至施工現場2km已鋪瀝青混凝土路面前先用水車沖洗輪胎，并作業面前鋪筑約長50米的土工布以避免輪胎帶入水分。

4.2 攤鋪

環氧瀝青混合料后摻法工藝攤鋪采用中大大寬度、抗離析攤鋪機攤鋪改造的專用攤鋪機進行攤鋪。設備具備環氧瀝青A組分準確計量同步霧噴灑及二次拌和裝置。攤鋪前熨平板加熱至不低于100～130℃，并在攤鋪過得持續加熱。為提高層間的粘結效果，減少因濕度大導致水分不能溢出而產生鼓包風險，攤鋪前同步配備大功率大風量熱風機加熱鋼橋面板，并除塵。運料車安排專人引導，攤鋪時倒料的余料運離攤鋪現場后廢棄，不得倒至鋼橋面上。

攤鋪速度按3m/min控制，并調整攤鋪機擋板至合適高度，保持輸料刮板處于恒定速度進料，過程中實時臨制A組分噴灑量不少于設計用量的5%，當流量數值出現明顯跳動后，及時停車更換A組分添加的慮芯。且攤鋪過程在攤鋪面不同位置取未碾壓的混合料現場成型檢查混合料添加量及二次拌和均勻性。

4.3 碾壓

壓實是保證混合料質量的關鍵環節，及時在相對高的溫度完成碾壓是環氧瀝青施工組織的重點。碾壓設備采用2臺32膠輪及3臺13噸雙鋼輪，為減少環氧瀝青混合料因用油量大、填料多導致的推移，碾壓采用膠輪進行及時緊跟初壓，再用雙鋼輪振動復壓和終壓方式碾壓。 初壓及復壓均及時緊跟，終壓在溫度表面溫度不低于80℃前開展。碾壓采用植物油作隔離劑，嚴禁噴水碾壓。

4.4 熱粘結高溫養生

針對所處區域氣候低，環氧瀝青混凝土固化速度慢，為提升固化速度，增強環氧瀝青混凝土與上面層SMA的層間粘結效果，碾壓完成立即組織粘結層施工并調轉攤鋪機組織上面層SMA施工，并在SMA完成碾壓后，覆蓋土工布保溫養生。

5 質量檢驗

質量檢驗包括拌和的環氧瀝青B組分混合料級配及環氧瀝青B組分用量，B組分混合料試驗室添加相應A組分后二次拌和驗證環氧B組分混合料性能及現場二次拌和后環氧瀝青混合料均勻性及性能檢驗。施工完成后的實體質量檢驗等內容。固化物性能評價在120℃養生4h并放置常溫后開展。

為避免鉆芯過程中造成鋼箱梁橋面板產生損壞，影響環氧瀝青混凝土橋面鋪裝的整體性，現場鉆芯取樣位置選擇于伸縮縫處，檢測結果匯總表8所示：

綜上，各項指標滿足設計要求。

6結語

（1）如何針對施工項目面臨的施工條件針對性合理組織施工是保障施工質量的重要環節，施工過程的精細化管制是實現零缺陷理念的基礎。

（2）后摻法環氧瀝青施工工藝具有影響容留的環節少，施工控制容易，質量風險小，難度低等優點，可用鋼箱梁橋面鋪裝。

（3）小跨徑鋼箱梁橋面需快速開放交通時，建議采用環氧瀝青混凝土下面層，上面層采用SMA的方案，且施工時采用雙層熱鋪方式組織實施。

參考文獻

[1] JTG/T 3364-02-2019 公路鋼橋面鋪裝設計與施工技術規范（發布稿）[S].2019.

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[6] 許穎.鋼橋面鋪裝使用情況調查及病害分析[D].重慶交通大學建筑與土木工程，2014.

[7] 李興龍，黃衛.環氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝的施工質量控制[J].施工技術，2005，34（5）：59-61.

[8] 韓勁甫.基于施工適應性的環氧瀝青混合料性能研究[D].長安大學，2015.

作者簡介：張曉鋒，1972年3月，男，漢，云南楚雄人，學士，高級工程師，研究方向為公路工程管理及新材料。