環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝施工技術(shù)分析

摘" 要：該文以清云高速公路肇云大橋的鋼橋面鋪裝工程為例，探究環(huán)氧瀝青混凝土的鋪裝工藝及技術(shù)要點(diǎn)。正式鋪裝前需要做好鋼橋面的噴砂除銹和清潔處理，營造良好的鋪裝環(huán)境。然后，灑布黏結(jié)層和噴涂環(huán)氧富鋅防銹漆。拌和環(huán)氧瀝青混凝土，由運(yùn)輸車將混合料從拌和站運(yùn)送到施工現(xiàn)場完成攤鋪后，分別進(jìn)行初壓、復(fù)壓、終壓，保證攤鋪料的密實(shí)度達(dá)標(biāo)。最后，根據(jù)天氣情況確定養(yǎng)護(hù)時(shí)間，養(yǎng)護(hù)完畢后開放通車。

關(guān)鍵詞：鋼橋面鋪裝;環(huán)氧瀝青;黏結(jié)層灑布;攤鋪;碾壓

中圖分類號(hào)：U445.4" " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）09-0158-04

Abstract： This article takes the steel deck paving project of Zhaoyun Bridge of Qingyun Expressway as an example to explore the paving process and technical points of epoxy asphalt concrete. Before the formal paving， it is necessary to do a good job of sandblasting rust removal and cleaning treatment of steel bridge deck to create a good paving environment. Then spread the bonding layer and spray epoxy zinc-rich anti-rust paint. For mixing epoxy asphalt concrete， the mixture is transported from the mixing station to the construction site by the transport vehicle after paving， and the initial pressing， repressing and final pressing are carried out respectively to ensure that the compactness of the paving material meets the standard. Finally， the maintenance time is determined according to the weather conditions， and the maintenance is opened to traffic after completion.

Keywords： steel bridge deck pavement; epoxy asphalt; adhesive layer spreading; to spread a bed; rolling

使用環(huán)氧瀝青混凝土進(jìn)行鋼橋面鋪裝，解決了傳統(tǒng)瀝青材料在高溫環(huán)境下容易軟化和在低溫環(huán)境下容易脆裂的問題，降低了橋面松散、坑槽、車轍等質(zhì)量病害的發(fā)生概率，對(duì)改善行車體驗(yàn)、延長橋梁壽命、降低維護(hù)成本有顯著效果。本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面的鋪裝流程和技術(shù)要點(diǎn)展開了分析。

1" 工程概況

清云高速公路肇云大橋的鋼橋面全長940 m，主橋?yàn)檫吙?10 m（清遠(yuǎn)側(cè)）+主跨738 m的雙塔雙跨吊懸索橋，為雙向六車道。行車道鋪裝面積25 400 m2，鋪裝材料主要為熱拌環(huán)氧瀝青混凝土，采用雙層鋪裝方式。在鋼橋面的基礎(chǔ)上噴涂防腐防銹層和二階環(huán)氧樹脂防水黏結(jié)層，然后鋪裝一層30 mm厚的EA-10F環(huán)氧瀝青混凝土，繼續(xù)噴涂環(huán)氧樹脂黏結(jié)層，最后攤鋪30 mm厚的EA-10C環(huán)氧瀝青混凝土。鋪裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2" 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝施工工藝

2.1" 鋼橋面噴砂除銹與防腐層施工

本工程中使用拋丸除銹機(jī)清理鋼橋面上的銹跡，為保證噴砂除銹效果，對(duì)作業(yè)環(huán)境提出以下要求：氣溫超過10 ℃，鋼板表面溫度超過15 ℃;空氣濕度低于85%。除銹前施工人員檢查橋面是否干凈，發(fā)現(xiàn)毛刺、飛邊等情況后立即使用砂輪進(jìn)行打磨;油污、積垢等也要一并處理干凈。完成上述準(zhǔn)備工作后開始噴砂除銹，所用機(jī)械為拋丸機(jī)，采用往返作業(yè)模式清除鋼板表面銹跡，完成除銹后檢查施工效果，為保護(hù)橋梁鋼結(jié)構(gòu)的耐久性，對(duì)照GB/T 8923.3—2009/ISO 8501-3：2006《涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評(píng)定 第3部分：焊縫、邊緣和其他區(qū)域的表面缺陷的處理等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)，鋼板表面清潔度達(dá)到Sa2.5級(jí)、粗糙度達(dá)到80～140 μm為合格[1]。對(duì)于行車道邊角和側(cè)面可采用手扶式噴砂拋丸機(jī)進(jìn)行噴砂除銹處理。經(jīng)檢查鋼橋面清潔度、粗糙度均滿足施工標(biāo)準(zhǔn)后，開始進(jìn)行鋼橋面防腐層的噴涂作業(yè)。為了防止鋼橋面出現(xiàn)二次污染，要求防腐層施工需要在噴砂除銹后的4 h內(nèi)進(jìn)行，按照相同順序噴涂環(huán)氧富鋅漆防腐層，要求膜層厚度必須均勻，干燥后的涂層厚度應(yīng)當(dāng)控制在80～120 mm。

2.2" 黏結(jié)層灑布

在交通和溫度荷載的作用下，橋面鋪裝層與鋼板要同步變形，這使得各結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生彎拉應(yīng)力，層間產(chǎn)生剪切應(yīng)力，可導(dǎo)致層間脫離，引起鋪裝層破壞。因此，要求鋪裝層與鋼橋面板之間必須具有良好的層間結(jié)合力。

本次工程中在鋼橋面與第一層環(huán)氧瀝青混凝土之間，以及第一層和第二層環(huán)氧瀝青混凝土之間均設(shè)置了環(huán)氧樹脂黏結(jié)層。在灑布黏結(jié)層前做好以下準(zhǔn)備工作：制備黏結(jié)劑，本工程中所用環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑包括主劑和固化劑，在黏結(jié)層灑布前按照1∶1的比例配制，材料放入攪拌桶內(nèi)機(jī)械攪拌3 min，使兩者均勻混合;黏結(jié)劑的使用溫度保持在20～30 ℃，溫度太低會(huì)導(dǎo)致黏結(jié)劑主劑與固化劑相容性變差、灑布難度增加、固化速率降低和黏結(jié)效果變差。完成準(zhǔn)備工作后，現(xiàn)場采用機(jī)械涂布為主、局部人工涂布的方式進(jìn)行施工，防水黏結(jié)層用量為0.4 kg/m3、層間黏結(jié)層用量為0.6 kg/m3，避免噴涂量過大出現(xiàn)流淌情況或者是噴涂料太少出現(xiàn)漏涂情況。現(xiàn)場作業(yè)人員嚴(yán)格按照安全管理要求佩戴護(hù)目鏡、口罩，保證作業(yè)安全。黏結(jié)層灑布完成后立即開展養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間與天氣有關(guān)，溫度在30 ℃以下，養(yǎng)護(hù)天數(shù)為1 d;溫度超過30 ℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為0.5 d。在養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的3 d內(nèi)進(jìn)行鋪裝層作業(yè)，如果超過3 d需要重新噴灑黏結(jié)劑，噴灑量可以適當(dāng)降低，在0.2 kg/m3即可。

2.3" 混合料的拌制與運(yùn)輸

在制備混合料前對(duì)環(huán)氧瀝青混合料的各基礎(chǔ)材料進(jìn)行檢查，除了要保證質(zhì)量、性能達(dá)標(biāo)外，還要檢查數(shù)量是否足夠，保證有足夠的儲(chǔ)備量滿足現(xiàn)場鋪裝作業(yè)的使用需求。為了保證混合料的拌制質(zhì)量，環(huán)氧瀝青混合料的集料、瀝青、環(huán)氧樹脂結(jié)合料必須要提前預(yù)熱。本次工程中，集料的預(yù)熱溫度為190～200 ℃、70#基質(zhì)瀝青預(yù)熱到140～145 ℃、環(huán)氧樹脂結(jié)合料主劑和固化劑加熱到60 ℃。按照設(shè)定好的配合比將集料和礦粉倒入拌和樓的拌缸中干拌10～15 s。同時(shí)，將環(huán)氧樹脂結(jié)合料主劑和固化劑按照56∶44比例混合后得到環(huán)氧樹脂混合液，環(huán)氧瀝青中環(huán)氧樹脂結(jié)合料與70#基質(zhì)瀝青添加量按重量比50∶50，噴入集料、礦粉、瀝青的混合料中[2]繼續(xù)拌和55 s后，得到環(huán)氧瀝青混凝土。拌制流程如圖2所示。

按照上述流程完成混合料的拌制后，安排專人進(jìn)行出料檢查。檢查內(nèi)容包括外觀質(zhì)量檢查和出料溫度檢查。要求出料溫度在170～185 ℃之間，溫度不符合該區(qū)間的一律做廢棄處理。經(jīng)檢查，混合料馬歇爾穩(wěn)定度大于等于40 kN、60 ℃動(dòng)穩(wěn)定度大于等于10" 000（次/mm）、環(huán)氧瀝青混合料下面層與鋼板黏結(jié)強(qiáng)度（25 ℃）大于等于2.5 MPa、孔隙率1.2%，符合施工要求。

完成混合料的制備并且經(jīng)檢查符合要求后，由運(yùn)輸車將混合料從拌和站運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。本工程中配置了15臺(tái)載重為24 t的環(huán)氧瀝青混合料運(yùn)輸車，可滿足現(xiàn)場鋪裝施工的用料需求。運(yùn)輸車的料斗具備保溫功能，防止運(yùn)輸期間混合料失溫。為了避免污染，運(yùn)輸車進(jìn)入攤鋪現(xiàn)場前要經(jīng)過一個(gè)專門的清潔區(qū)域，清洗車身灰塵，然后在現(xiàn)場調(diào)度員的指揮下將混合料卸下。運(yùn)輸過程中，駕駛員嚴(yán)格按照施工要求控制行車速度。

2.4" 混合料的攤鋪

卸料經(jīng)檢查符合攤鋪施工要求后，開始進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。攤鋪前駕駛員將攤鋪機(jī)加滿油，保證攤鋪機(jī)能夠連續(xù)作業(yè)，避免中途停機(jī)加油情況。攤鋪機(jī)提前啟動(dòng)預(yù)熱至150 ℃，確保加熱溫度均勻。本工程中采用左側(cè)帶有喂料機(jī)的履帶式瀝青攤鋪機(jī)，設(shè)定好攤鋪?zhàn)鳂I(yè)參數(shù)：松鋪系數(shù)1.15，松鋪厚度3.4 cm，攤鋪速度2～3 m/min，然后加上攤鋪機(jī)進(jìn)行混合料的攤鋪。每幅攤鋪寬度為5 m，縱向攤鋪時(shí)，攤鋪機(jī)輪跡不得與縱向攤鋪接縫重疊，保證接縫處的攤鋪效果。按照由內(nèi)向外的順序進(jìn)行攤鋪，攤鋪機(jī)每前進(jìn)10 m需要檢測一次松鋪厚度，確保在合理范圍之內(nèi)，完成攤鋪后以表面平順為宜。如果攤鋪結(jié)束后出現(xiàn)局部缺料、死料，或者是表面不平整等情況，由技術(shù)人員指導(dǎo)完成換料修補(bǔ)，新修補(bǔ)的混合料要與已經(jīng)攤鋪的混合料順接，盡量不留印跡[3]。需要注意，在氣溫不到10 ℃的低溫環(huán)境下，或者是在風(fēng)速超過10 m/s的大風(fēng)天氣下暫停攤鋪;整個(gè)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)環(huán)節(jié)，安排施工人員定期翻動(dòng)混合料，保證混合料均勻，避免出現(xiàn)“死料”而降低攤鋪質(zhì)量。

2.5" 混合料的碾壓

考慮到本工程中鋼橋面鋪裝環(huán)氧瀝青混合料的整體厚度較大，為了進(jìn)一步增強(qiáng)材料硬度、避免出現(xiàn)車轍或坑槽等質(zhì)量問題，在碾壓時(shí)采取了初壓、復(fù)壓、終壓3道工序。初壓時(shí)，選擇18 t輪胎壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，趁著攤鋪料溫度較高、易于碾壓時(shí)完成初壓。初壓共壓實(shí)3遍，除了第一遍要求控制壓路機(jī)的行駛速度外，其余2遍對(duì)碾壓速度無特殊要求，保持勻速碾壓即可。3遍初壓應(yīng)當(dāng)保證碾壓方向相同，注意壓路機(jī)不得在攤鋪面上原地掉頭，而是要駛出攤鋪面完成掉頭后，再進(jìn)行第二遍的碾壓。完成初壓后檢測混合料的溫度，要求不低于155 ℃。相鄰碾壓帶要重疊1/3輪寬，提高碾壓效果。復(fù)壓和終壓均采用12 t鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，壓路機(jī)的行駛速度和碾壓遍數(shù)見表1。

本工程中環(huán)氧瀝青混合料分為上、下2層，碾壓方式和碾壓要求基本一致。施工中要注意以下幾點(diǎn)：出料至壓實(shí)完成時(shí)間小于等于2.5 h，上面層碾壓時(shí)，終壓遍數(shù)適當(dāng)減少，在保證混合料壓實(shí)度達(dá)標(biāo)的情況下，讓路面保留一定的粗糙度;在橋梁的下坡段加強(qiáng)對(duì)碾壓速度的控制，尤其是大噸位壓路機(jī)的起步、停止要慢速，避免急加速或急減速對(duì)鋪裝面造成破壞;初壓階段局部出現(xiàn)推移或拉裂等問題，要替換成膠輪壓路機(jī)慢速碾壓，保證路面平整后再進(jìn)行復(fù)壓。

2.6" 切縫

在一幅攤鋪碾壓結(jié)束4 h后，對(duì)自由邊做切分處理，不僅能夠提高美觀度，而且還能將邊緣碾壓不密實(shí)的部分切除，提高路面整體質(zhì)量。切分前施工人員要在路面畫出切縫線，以切縫線為中線，在左右兩側(cè)分別鋪上一條寬度為50 cm的彩條布，并使用磚塊或木方壓實(shí)，沿著線條進(jìn)行切縫，避免出現(xiàn)歪斜的情況。為了控制揚(yáng)塵和防止路面污染，安排切割機(jī)與吸塵器聯(lián)合作業(yè)，大功率吸塵器緊跟在切割機(jī)后方吸附切割產(chǎn)生的塵土[4]。同時(shí)，施工人員利用鐵絲刷將切縫兩側(cè)不穩(wěn)定的顆粒刷掉，最后用高壓路面吹風(fēng)機(jī)將所有顆粒吹至橋面以外。

2.7" 養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)是環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝施工的最后一步，同時(shí)也對(duì)鋪裝質(zhì)量有著重要影響。由于環(huán)氧瀝青混凝土屬于熱反應(yīng)性材料，其強(qiáng)度除了與碾壓遍數(shù)有關(guān)外，與養(yǎng)護(hù)時(shí)間和養(yǎng)護(hù)溫度也有密切關(guān)系。養(yǎng)生溫度與養(yǎng)生天數(shù)的關(guān)系曲線如圖3所示。

由圖3可知，在養(yǎng)生溫度低于40 ℃時(shí)，養(yǎng)生天數(shù)與養(yǎng)生溫度之間表現(xiàn)為良好的線性關(guān)系，即隨著養(yǎng)生溫度的增加，需要的養(yǎng)生天數(shù)逐漸減少。養(yǎng)生溫度為20 ℃時(shí)，需要養(yǎng)護(hù)7 d;當(dāng)養(yǎng)生溫度在40 ℃時(shí)，只需要養(yǎng)護(hù)3 d即可達(dá)到要求。本工程中按照施工要求嚴(yán)格實(shí)行封閉養(yǎng)生，其間禁止一切車輛在橋面上行駛。養(yǎng)護(hù)滿1周后，允許人工進(jìn)入作業(yè);養(yǎng)護(hù)滿3周后開放交通。

3" 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝施工質(zhì)量控制

3.1" 材料質(zhì)量控制

環(huán)氧瀝青混合料的質(zhì)量是施工管理的要點(diǎn)，也是影響橋面鋪裝效果的決定性因素。在本次工程中從以下2方面對(duì)環(huán)氧瀝青混合料的質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)：第一，加強(qiáng)源頭管理，對(duì)組成環(huán)氧瀝青混合料的各類基礎(chǔ)物料，如瀝青、集料、礦粉和環(huán)氧樹脂等進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)收，除了檢查產(chǎn)品合格證外，還要對(duì)照各類材料的型號(hào)、規(guī)格，確保符合施工要求。第二，進(jìn)行性能測試，對(duì)制備的環(huán)氧瀝青混合料的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測，包括動(dòng)穩(wěn)定度、極限彎曲強(qiáng)度、勁度模量、回彈模量和抗壓強(qiáng)度等。經(jīng)檢測確保各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)后方可允許進(jìn)場。

3.2" 施工質(zhì)量控制

本工程中貫徹“全過程管理”理念，分別從施工前的準(zhǔn)備、施工中的管理、施工后的檢查3個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制。施工前檢查攤鋪機(jī)、壓路機(jī)等各類機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)，保證機(jī)械設(shè)備能夠可靠運(yùn)行。同時(shí)，加強(qiáng)混合料的運(yùn)輸管理，運(yùn)輸車的車廂需要自帶保溫功能，避免運(yùn)輸過程中出現(xiàn)失溫而影響攤鋪料的使用效果。施工時(shí)加強(qiáng)細(xì)節(jié)管理，例如攤鋪機(jī)保證連續(xù)作業(yè)，避免因?yàn)槿绷匣蛘咴O(shè)備停運(yùn)而產(chǎn)生施工縫;混合料分層攤鋪時(shí)，保證下面層清潔，發(fā)現(xiàn)污染問題后先進(jìn)行清潔再攤鋪材料;碾壓時(shí)根據(jù)碾壓階段的不同，分別控制碾壓速度、碾壓遍數(shù)、碾壓溫度，避免混合料推移、撕裂等問題的發(fā)生[5]。以環(huán)氧瀝青混合料的溫度為例，各施工環(huán)節(jié)的溫度要求見表2。

由表2數(shù)據(jù)可知，在鋪裝路面上選擇3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，分別記錄出廠溫度、攤鋪溫度、初壓溫度、復(fù)壓溫度和終壓溫度，3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的平均值均符合規(guī)定中的要求，說明本次鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝工程中施工溫度控制效果良好，為提高鋪裝施工質(zhì)量起到了積極作用。

3.3" 施工常見問題與處理

在環(huán)氧瀝青混合料的鋪裝施工中，由于外界環(huán)境、施工設(shè)備等因素的影響，不可避免會(huì)出現(xiàn)一些特殊情況，需要現(xiàn)場施工人員進(jìn)行妥善處理。本工程施工中主要遇到了2類問題：其一是黏結(jié)層上車輛打滑。分析其原因，施工時(shí)氣溫達(dá)到了34 ℃，噴灑的環(huán)氧黏結(jié)層因?yàn)楦邷爻霈F(xiàn)了較強(qiáng)的流動(dòng)性，車輛行駛時(shí)出現(xiàn)打滑。針對(duì)這一問題，施工人員在攤鋪前一天噴灑黏結(jié)層，經(jīng)過一天的晾曬后黏結(jié)層的硬化程度和黏稠度得到了增強(qiáng)，從而解決了車輛打滑的問題。其二是鋪裝層高溫情況下鼓包的處理。分析其原因是高溫環(huán)境下瀝青混合料中的水分蒸發(fā)形成水汽導(dǎo)致鼓包。本工程中借助于紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行鋪裝面溫度檢測，根據(jù)顏色的不同可以準(zhǔn)確預(yù)估可能發(fā)生鼓包的區(qū)域，然后使用電鉆鉆破鋪裝層釋放內(nèi)部水汽，再進(jìn)行碾壓解決該問題。

4" 結(jié)束語

鋼橋面鋪裝環(huán)氧瀝青混凝土，解決了傳統(tǒng)橋面鋪裝層在高溫環(huán)境下軟化的問題，對(duì)提高橋面承載力，減少橋面車轍和坑槽等病害的發(fā)生有積極幫助。在環(huán)氧瀝青混凝土的鋪裝施工中，施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)樹立全過程、精益化的管理理念，既要從源頭上加強(qiáng)環(huán)氧瀝青混合料的質(zhì)量控制，保證混合料的抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)能夠符合施工要求，還要在施工過程中加強(qiáng)細(xì)節(jié)管理，例如噴涂黏結(jié)層之前必須要進(jìn)行鋼板的除銹清潔工作，保證黏結(jié)層能夠?qū)摪迮c環(huán)氧瀝青混合料黏結(jié)在一起。在攤鋪和碾壓時(shí)也要嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)，確保順利通過質(zhì)量驗(yàn)收。

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作者簡介：姜興碧（1995-），女，助理工程師。研究方向?yàn)槁窐蛴铆h(huán)氧黏結(jié)劑、環(huán)氧改性瀝青、環(huán)氧瀝青混合料、彈性混凝土。