不利氣候條件下鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土應(yīng)用

張曉鋒 李培峰 范新榮 陳鈺 封志佼

摘要：鋼箱梁橋具備構(gòu)件質(zhì)量輕，運(yùn)輸與架設(shè)施工便捷，周期短等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。但鋼箱梁橋面對鋪裝層的變形協(xié)調(diào)能力、抗剪切推移及抗疲勞開裂等指標(biāo)要求高。文章結(jié)合云南某高速公路項(xiàng)目低溫、潮濕多雨不利條件下，環(huán)氧瀝青后摻法施工質(zhì)量控制，介紹如何結(jié)合工程特點(diǎn)及環(huán)境條件組織施工，以確保工程質(zhì)量?？蔀槠渌愃乒こ添?xiàng)目提供借鑒和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧瀝青;氣候;后摻未能;施工質(zhì)量

引言

云南屬高原山區(qū)省份，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，氣候差異大。各向異性正交鋼橋面板橋梁以其構(gòu)件質(zhì)量輕、運(yùn)輸與架設(shè)方便、施工周期短等特點(diǎn)，應(yīng)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(huán)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(yùn)輸過程中也需要進(jìn)行攪拌，需采用專業(yè)的運(yùn)輸車輛進(jìn)行運(yùn)輸[2];溫拌環(huán)氧瀝青施工溫度一般為110℃，熱拌環(huán)氧瀝青混凝土為175℃，溫拌環(huán)氧瀝青較熱拌環(huán)氧瀝青混凝土具有節(jié)約燃油、減少有毒有害氣體排放量等優(yōu)勢[3-5]。

項(xiàng)目跨越鐵路淺埋隧道，結(jié)構(gòu)布置為45m+65m+45m的三孔連續(xù)鋼箱梁，所處區(qū)域群山林立，海拔差異較大，具有高原季風(fēng)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(jìn)度影響，鋼橋面施工季節(jié)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(dǎo)致的鼓包風(fēng)險，而雙層SMA因SMA封水效果及抗變形能力不足未考慮。結(jié)合氣候條件、鋼橋面特點(diǎn)，最終確定方案采用最終確定為：

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

（1）在拌合站先將環(huán)氧瀝青B組分與礦料拌合均勻;

（2）將環(huán)氧瀝青B組分混合料運(yùn)輸至攤鋪現(xiàn)場;

（3）在攤鋪過程中通過專用攤鋪機(jī)實(shí)現(xiàn)環(huán)氧瀝青A組分的霧狀添加，并通過專用攤鋪機(jī)的多級強(qiáng)制攪拌裝置實(shí)現(xiàn)環(huán)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(diǎn)是影響施工容留所需的周期短，時間緊湊。核心是解決環(huán)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(jié)料

環(huán)氧瀝青膠結(jié)料采用云南某公司的雙組分環(huán)氧瀝青：環(huán)氧瀝青A組分為雙酚A型環(huán)氧樹脂;環(huán)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(huán)氧瀝青B組分采取在瀝青拌合站加工的方式進(jìn)行生產(chǎn)，其中瀝青為70號殼牌基質(zhì)瀝青，其技術(shù)指標(biāo)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(huán)氧瀝青試件，測試其技術(shù)指標(biāo)，測試結(jié)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(xì)集料為施工單位自產(chǎn)馬鞍山石料場石灰?guī)r，礦粉采用2石灰?guī)r粗集料加生主工。粗、細(xì)集料及礦粉技術(shù)指標(biāo)分別見表3、表4及表5所示。

2配合比設(shè)計

鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土配合比設(shè)計分目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比及配合比驗(yàn)證三個階段。生產(chǎn)配合比在外委目標(biāo)級配的基礎(chǔ)上，結(jié)合熱篩分結(jié)果進(jìn)行擬合，并通過性能檢驗(yàn)和驗(yàn)證確定?？紤]項(xiàng)目氣候溫度相對較低，濕度大，為避免水分殘留在混合料內(nèi)而出現(xiàn)鼓包等隱患，結(jié)合后摻法施工緊湊的特點(diǎn)，適當(dāng)提高拌合和出料溫度，按施工碾壓完成周期為10分鐘進(jìn)行控制，將環(huán)氧瀝青B組分混合料溫度范圍調(diào)整為140℃～150℃，根據(jù)熱料篩分結(jié)果及目標(biāo)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(nèi)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(shù)量的B組分混合料添加相應(yīng)的A組分材料進(jìn)行二次拌和并在容許時間內(nèi)完成制件。成型的試件放置在120℃烘箱養(yǎng)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(guī)格，石灰?guī)r細(xì)集料規(guī)格為2.36-4.75、0-2.36㎜兩檔規(guī)格;礦粉采用自磨。生產(chǎn)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(huán)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(yàn)結(jié)果如表7所示：

3 鋼橋面處理

鋪筑環(huán)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(guān)鍵，氣溫較高條件下噴砂除銹后，仍需2小時內(nèi)及時施作防腐層。項(xiàng)目實(shí)施時，結(jié)合氣候潮濕，氣溫低，采用增加噴砂打磨設(shè)備及人工打磨相結(jié)合的方式進(jìn)行鋼橋面處理，清潔處理后立即采用兩臺大風(fēng)量燃油熱風(fēng)機(jī)烘干及除塵，并控制半小時以內(nèi)完成橋面板防腐施工。環(huán)氧瀝青粘結(jié)層采用常溫型環(huán)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(shí)現(xiàn)鋼橋面板與環(huán)氧瀝青的緊密粘結(jié)。

4 混合料施工

4.1 混合料拌和

針對環(huán)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(zhì)量的可控性，降低質(zhì)量風(fēng)險。項(xiàng)目采用后摻法工藝施工鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土，具體施工時間在完成各相應(yīng)準(zhǔn)備工作后，結(jié)合氣候預(yù)報及當(dāng)天的情況進(jìn)行確定。

現(xiàn)場拌和采用瑪連尼4000型拌和站拌和，環(huán)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(wěn)定性，不得將溢料混入。滾筒溫度相對恒定在145-158℃前，所有進(jìn)料全部廢棄?；旌狭细砂钑r間15s，按5%用量將環(huán)氧瀝青B組分摻入后濕拌35s，拌和過程監(jiān)控每盤混合料溫度。B組合混合料高于155℃直接廢棄。

運(yùn)輸車輛運(yùn)輸前應(yīng)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(yùn)輸至施工現(xiàn)場2km已鋪瀝青混凝土路面前先用水車沖洗輪胎，并作業(yè)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(huán)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(jī)攤鋪改造的專用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪。設(shè)備具備環(huán)氧瀝青A組分準(zhǔn)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(xù)加熱。為提高層間的粘結(jié)效果，減少因濕度大導(dǎo)致水分不能溢出而產(chǎn)生鼓包風(fēng)險，攤鋪前同步配備大功率大風(fēng)量熱風(fēng)機(jī)加熱鋼橋面板，并除塵。運(yùn)料車安排專人引導(dǎo)，攤鋪時倒料的余料運(yùn)離攤鋪現(xiàn)場后廢棄，不得倒至鋼橋面上。

攤鋪速度按3m/min控制，并調(diào)整攤鋪機(jī)擋板至合適高度，保持輸料刮板處于恒定速度進(jìn)料，過程中實(shí)時臨制A組分噴灑量不少于設(shè)計用量的5%，當(dāng)流量數(shù)值出現(xiàn)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(xiàn)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(shí)是保證混合料質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，及時在相對高的溫度完成碾壓是環(huán)氧瀝青施工組織的重點(diǎn)。碾壓設(shè)備采用2臺32膠輪及3臺13噸雙鋼輪，為減少環(huán)氧瀝青混合料因用油量大、填料多導(dǎo)致的推移，碾壓采用膠輪進(jìn)行及時緊跟初壓，再用雙鋼輪振動復(fù)壓和終壓方式碾壓。 初壓及復(fù)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(yán)禁噴水碾壓。

4.4 熱粘結(jié)高溫養(yǎng)生

針對所處區(qū)域氣候低，環(huán)氧瀝青混凝土固化速度慢，為提升固化速度，增強(qiáng)環(huán)氧瀝青混凝土與上面層SMA的層間粘結(jié)效果，碾壓完成立即組織粘結(jié)層施工并調(diào)轉(zhuǎn)攤鋪機(jī)組織上面層SMA施工，并在SMA完成碾壓后，覆蓋土工布保溫養(yǎng)生。

5 質(zhì)量檢驗(yàn)

質(zhì)量檢驗(yàn)包括拌和的環(huán)氧瀝青B組分混合料級配及環(huán)氧瀝青B組分用量，B組分混合料試驗(yàn)室添加相應(yīng)A組分后二次拌和驗(yàn)證環(huán)氧B組分混合料性能及現(xiàn)場二次拌和后環(huán)氧瀝青混合料均勻性及性能檢驗(yàn)。施工完成后的實(shí)體質(zhì)量檢驗(yàn)等內(nèi)容。固化物性能評價在120℃養(yǎng)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(chǎn)生損壞，影響環(huán)氧瀝青混凝土橋面鋪裝的整體性，現(xiàn)場鉆芯取樣位置選擇于伸縮縫處，檢測結(jié)果匯總表8所示：

綜上，各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計要求。

6結(jié)語

（1）如何針對施工項(xiàng)目面臨的施工條件針對性合理組織施工是保障施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，施工過程的精細(xì)化管制是實(shí)現(xiàn)零缺陷理念的基礎(chǔ)。

（2）后摻法環(huán)氧瀝青施工工藝具有影響容留的環(huán)節(jié)少，施工控制容易，質(zhì)量風(fēng)險小，難度低等優(yōu)點(diǎn)，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(huán)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(shí)施。

參考文獻(xiàn)

[1] JTG/T 3364-02-2019 公路鋼橋面鋪裝設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范（發(fā)布稿）[S].2019.

[2] 盛興躍，李璐，李睿.運(yùn)輸時間對澆注式瀝青混合料性能的影響[J].公路工程，2015，40（2）：97-99，112.

[3] 王清洲，范鑫，劉淑艷，等.溫拌瀝青路面建設(shè)期內(nèi)節(jié)能減排效益測算[J].中外公路，2017，37（5）：318-322.

[4] 周健，魏小皓，劉鎏，等.鋼橋面鋪裝用熱、溫拌環(huán)氧瀝青混凝土性能對比[J].公路，2018，63（11）：1-7.

[5] 張榮輝，李斌.基于表面活性平臺的溫拌環(huán)氧瀝青混凝土性能研究[J].新型建筑材料，2011，38（12）：24-26.

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

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

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

作者簡介：張曉鋒，1972年3月，男，漢，云南楚雄人，學(xué)士，高級工程師，研究方向?yàn)楣饭こ坦芾砑靶虏牧稀?/p>