一種新型的鋼箱梁橋面鋪裝體系的應(yīng)用

王建軍

摘要：目前鋼箱梁橋面鋪筑一般由防銹層、粘結(jié)層、瀝青混合鋪筑層構(gòu)成，在國(guó)內(nèi)現(xiàn)在常用的方法有三大類，第一類是以德國(guó)、日本為代表的高溫拌合澆筑式瀝青混合料，第二類是以美國(guó)為代表的環(huán)氧樹(shù)脂瀝青混合料，第三類以中國(guó)為代表的剪力釘+高韌高強(qiáng)輕集料混凝土。以上工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，本文介紹的是與上述工藝不同鋼箱梁橋面鋪裝體系，改性環(huán)氧樹(shù)脂薄層+SMA瀝青混合料。該工藝施工簡(jiǎn)單，機(jī)械化投入少，施工工期短，施工成本低的特點(diǎn)。

Abstract： At present， the steel box girder bridge deck is generally composed of a rust-proof layer， an adhesive layer， and an asphalt mixed pavement layer. There are three types of methods commonly used in China now. The first type is high-temperature mixing cast asphalt mixtures represented by Germany and Japan， the second type is epoxy asphalt mixtures represented by the United States， and the third type is shear nails + high toughness high-strength lightweight aggregate concrete represented by China. Each of the above processes has advantages and disadvantages. This article introduces a steel box girder deck pavement system different from the above process， a modified epoxy resin thin layer + SMA asphalt mixture. This process has the characteristics of simple construction， less mechanization investment， short construction period and low construction cost.

關(guān)鍵詞：防銹層;粘結(jié)層;瀝青混合層;高溫拌合澆筑式瀝青混合料;環(huán)氧樹(shù)脂瀝青混合料;剪力釘+高韌高強(qiáng)輕集料混凝土;改性環(huán)氧樹(shù)脂薄層+SMA瀝青混合料

Key words： anti-rust layer;bonding layer;asphalt mixture layer;high-temperature mixing cast asphalt mixture;epoxy resin asphalt mixture;shear nails + high-toughness and high-strength lightweight aggregate concrete;modified epoxy resin thin layer + SMA asphalt mixture

中圖分類號(hào)：U443.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）04-0151-03

0? 引言

莞番高速公路橋頭至沙田段施工第14合同段，主線樁號(hào)K55+315～K63+508.161，路段主線長(zhǎng)約8.193km。共設(shè)置主線橋7656.4m/5座;匝道共設(shè)置涵洞9道，全線共設(shè)置互通式立交3處（厚街南互通、沙田東互通、沙田樞紐互通）。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)鋼箱梁橋五座，分別為厚街1#高架橋、厚街南互通A匝道、厚街南互通B匝道、厚街南互通C匝道、厚街南互通D匝道，共計(jì)總面積5556m2。

1? 設(shè)計(jì)鋼箱梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層體系

莞番高速鋼箱梁橋面采用4cm上面層+4.5cm下面層的雙層SMA-13+1.5cm厚改性環(huán)氧樹(shù)脂薄層的鋪裝結(jié)構(gòu)體系。

2? 各類材料的技術(shù)要求和參數(shù)指標(biāo)

本工程所用的主要原材料有：聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂、精選粒徑為3～5mm的硬質(zhì)輝綠巖碎石和熱熔型改性環(huán)氧樹(shù)脂，細(xì)粒式改性瀝青混合料SMA-13。

2.1 聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂

由于鋼箱梁橋面鋪裝的受力特性，對(duì)橋面鋪裝材料提出了更高的性能要求，由于鋼材的熱傳導(dǎo)快，要求鋪裝材料工作溫度在-20～80℃的范圍內(nèi)，聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂具有環(huán)氧樹(shù)脂材料強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)，適應(yīng)該溫度狀態(tài)下的優(yōu)勢(shì);同時(shí)也體現(xiàn)了聚氨酯材料高韌性的優(yōu)勢(shì)。

①優(yōu)良的粘接性能和隨動(dòng)性能。

聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的粘結(jié)力比常規(guī)環(huán)氧強(qiáng)更多，適應(yīng)各種溫度。且具有良好的柔韌性。

②全面的保護(hù)功能。

聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂不吸水，具有隔水功能?？够瘜W(xué)侵蝕能力強(qiáng)，能夠完全保護(hù)鋼橋面板不受腐蝕。

③結(jié)構(gòu)輕薄。

聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂鋪裝層薄，質(zhì)量輕，可有效減輕橋梁負(fù)重，可延長(zhǎng)橋梁使用壽命。

④施工便捷。

本產(chǎn)品施工方便、主要以人工為主，機(jī)械輔助，施工工序簡(jiǎn)單，造價(jià)低。養(yǎng)護(hù)和維修過(guò)程非常便捷。

⑤綠色環(huán)保。

該產(chǎn)品中不揮發(fā)，不溶解，完全固化，對(duì)環(huán)境無(wú)影響，符合綠色、低碳、環(huán)保的理念。

2.2 防水粘結(jié)用熱熔型改性環(huán)氧樹(shù)脂

熱熔型改性環(huán)氧樹(shù)脂是針對(duì)瀝青鋪裝專用防水粘層系統(tǒng)。它是專門為高速公路和橋梁鋪設(shè)開(kāi)發(fā)的超高柔韌性、超高粘結(jié)強(qiáng)度和優(yōu)良防水性的聚合物材料。粘層系統(tǒng)在較短時(shí)間內(nèi)初期硬化后，可以滿足施工車輛的通行和交通;在加鋪熱瀝青混合料時(shí)能迅速熔化和低粘，通過(guò)壓路機(jī)碾壓后樹(shù)脂材料可與瀝青混合料更好的浸潤(rùn)和貼合以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)良的粘接作用。熱瀝青混合料提供的熱量可二次促進(jìn)樹(shù)脂材料的固化和硬化，提高粘結(jié)性能。熱熔型改性環(huán)氧樹(shù)脂材料的優(yōu)異柔韌性能是防水可靠性的根本保障。

2.3 輝綠巖

鋪裝層骨料選用輝綠巖，粒徑控制在3-5mm，該石料被廣泛用于港珠澳、虎門二橋等項(xiàng)目，其石料選材嚴(yán)格，加工前已剔除軟弱皮殼，干法去塵。壓碎值小于10%，含泥量小于0.5%。

2.4 瀝青

SMA-13上面層采用SBS（I-D）類的改性瀝青，針入度（25℃，100g，5s）40-60，瀝青和改性劑的質(zhì)量符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

2.5 集料

上面層集料由貴港市高速礦業(yè)有限公司提供，所用木質(zhì)纖維供應(yīng)廠家為深圳弘路實(shí)業(yè)有限公司。上面層使用輝綠巖，集料采用石質(zhì)堅(jiān)硬、潔凈、干燥、表面粗糙、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)、有棱角優(yōu)質(zhì)石料顆粒，集料的粘附性達(dá)到5級(jí)，當(dāng)達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)摻加水泥、消石灰等抗剝落劑措施，其用量經(jīng)試驗(yàn)確定。

2.6 礦粉

礦粉選用龍門縣平陵鎮(zhèn)豐帆石灰粉廠生產(chǎn)的礦粉。經(jīng)檢驗(yàn)該礦粉符合施工圖設(shè)計(jì)文件及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004 “瀝青混合料用填料質(zhì)量要求”。

3? 施工方法和工藝流程

3.1 基面清理

在進(jìn)行鋼橋面板清洗前，先進(jìn)行外觀檢查，確保其表面無(wú)焊接及鋼板缺陷，并記錄其表面上的銹蝕及污染程度與位置。把嚴(yán)重污染贓物，先用手動(dòng)工具鏟除。把嚴(yán)重油污的地方，以除油劑作局部清洗，處理后的基面要求平整、干凈、干燥、粗糙度與構(gòu)造深度滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 橋面拋丸

采用拋丸機(jī)對(duì)橋面鋪裝工作面進(jìn)行拋丸處理，鋼橋面拋丸除銹達(dá)到清潔度Sa2.5級(jí)、粗糙度50～100μm。邊部或機(jī)械拋不到的位置采用手工打磨。拋丸施工區(qū)域禁止穿行。

3.3 防腐層施工

防腐防水層施工要緊跟拋丸施工后面，間隔不大于2小時(shí)，在正式施工前需要采用高壓空氣吹風(fēng)機(jī)（森林滅火器）處理清掃。并對(duì)可能受樹(shù)脂污染的欄桿或者防撞墻等表面用塑料薄膜、膠帶或紙帶粘貼覆蓋保護(hù)起來(lái)。

樹(shù)脂拌和可以采用電動(dòng)攪拌器在鋼桶內(nèi)拌和，也可以采用無(wú)氣噴涂機(jī)機(jī)械拌和，優(yōu)先選用機(jī)械拌和，這樣可以把設(shè)備和材料都放置在卡車上，邊走邊供料，混合好，計(jì)量稱重，再撒布于工作面上。

3.4 環(huán)氧樹(shù)脂鋪裝層施工

施工前對(duì)基面即防腐防水層表面進(jìn)行清潔和清掃，不能有污漬和油污。并對(duì)可能受樹(shù)脂污染的欄桿或者防撞墻等表面用膠帶或紙帶粘貼覆蓋保護(hù)起來(lái)。同時(shí)標(biāo)記出每次樹(shù)脂拌和數(shù)量對(duì)應(yīng)的施工長(zhǎng)度。

下層環(huán)氧樹(shù)脂薄層的樹(shù)脂用量為2.0±0.2kg/m2，骨料撒布量為10kg/m2，等20～60秒鐘待環(huán)氧樹(shù)脂自流平后;再過(guò)量撒布骨料，骨料撒布要求厚度均勻并100%全覆蓋，不能露底基面。

骨料清掃，盡量使用清掃設(shè)備和吸塵器。回收的骨料應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)檢查其是否干凈、無(wú)雜質(zhì)，以方便再次使用。

上層環(huán)氧樹(shù)脂薄層的樹(shù)脂用量為4.0±0.2kg/m2，骨料撒布量為15kg/m2人員配置和材料準(zhǔn)備與下層一致。不同之處是材料用量大，每天的施工面積加大。

如遇橋面坡度較大，流淌過(guò)快時(shí)，下層環(huán)氧樹(shù)脂薄層按施工效果添加30～60目石英砂，增加樹(shù)脂混合液的粘度，已滿足平整和均勻要求。石英石起始用量通過(guò)試鋪確定樹(shù)脂和石英石的比例，但此比例不是一成不變，因?yàn)槭┕さ钠露仍谧?、?shù)脂的粘度隨溫度也在變化，故前后場(chǎng)保持溝通，隨時(shí)調(diào)整石英石的添加比例，石英砂的使用原則：盡量少用，防止施工流淌即可。每平方米的樹(shù)脂用量必須保證，網(wǎng)格法控制，局部盡量均勻但用總量控制驗(yàn)收。

待骨料清掃后，用樹(shù)脂、石英石和0.5mm～1mm的紅色陶瓷顆粒對(duì)所有邊角進(jìn)行勾縫整形。樹(shù)脂用量每次不要超過(guò)3kg，用手槍鉆和小鋼桶，攪拌時(shí)間控制在5min內(nèi)。出料細(xì)紗布過(guò)濾掉過(guò)于樹(shù)脂，分發(fā)給勾縫人員，盡快使用，理論上在15分鐘內(nèi)完成。

3.5 熱熔型改性環(huán)氧樹(shù)脂防水粘層

待完成環(huán)氧樹(shù)脂薄層施工后，工作面養(yǎng)護(hù)和清掃結(jié)束后，在氣溫>15℃、空氣相對(duì)濕度小于85%的條件下，使用雙組份噴涂設(shè)備或者滾涂方式完成防水粘層施工。防水粘層樹(shù)脂用量按照1.5±0.3kg/m2控制。

3.6 改性瀝青混合料施工（SMA-13）

待熱熔型改性環(huán)氧樹(shù)脂防水粘層施工完成后，養(yǎng)護(hù)48小時(shí)，開(kāi)始施工改性瀝青混合料（SMA-13），采用攤鋪機(jī)一次性攤鋪完成，配套合理的壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，施工工藝與常規(guī)瀝青混合料相同，待下次瀝青溫度達(dá)到常溫時(shí)，撒布SBS改性瀝青粘層油，鋪筑上層瀝青混合料面層（SMA-13）。

4? 改性環(huán)氧樹(shù)脂薄+SMA鋼橋面鋪裝的特點(diǎn)

目前，國(guó)內(nèi)的鋼橋面鋪裝方案主要采用雙層SMA、澆筑式瀝青混凝土+SMA、環(huán)氧瀝青混凝土等方案，這三種施工工藝在一定程度上延緩了早期病害的發(fā)生，改善了橋面鋪裝的使用性能，提高了使用壽命，但其實(shí)際使用壽命有待進(jìn)一步提高，后期的維修和保通措施還有待完善和開(kāi)發(fā)。為此本項(xiàng)目通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)鋪裝技術(shù)和材料技術(shù)，同時(shí)結(jié)合廣州黃埔大橋的成功案例，采用了與之一致的鋪裝體系即：聚合物改性環(huán)氧樹(shù)脂薄層加鋪SMA的鋼橋面鋪裝技術(shù)（簡(jiǎn)稱ES）。

聚合物改性環(huán)氧樹(shù)脂薄層是一種由聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂作為粘結(jié)料涂刷于路表，其上撒布高強(qiáng)度的抗滑骨料，待樹(shù)脂固化反應(yīng)后樹(shù)脂結(jié)合料作為連續(xù)相，骨料為間斷相并懸浮于結(jié)合料的聚合物混凝土，最終實(shí)現(xiàn)為一種高韌性、高強(qiáng)度、高抗剪的功能層。熱固型改性環(huán)氧樹(shù)脂薄層不但具有此“三高”能力，同時(shí)還具有耐高溫、隔熱的能力，這些理化特點(diǎn)正是實(shí)現(xiàn)瀝青鋪裝于鋼橋面板的界面過(guò)度需要。特別需要強(qiáng)調(diào)的是環(huán)氧樹(shù)脂薄層施工的工藝相對(duì)簡(jiǎn)單可靠，質(zhì)量控制相對(duì)準(zhǔn)確可靠，故可以很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTGB01-2014，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]JTGF80/1-2017，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]TGF90-2015，公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5]CJJ1-2008，城市道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[6]GB50728-2011，工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范[S].

[7]廣東省高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化管理指南[S].

[8]廣東省高速公路工程施工安全標(biāo)準(zhǔn)化指南.