温拌型环氧沥青钢桥面铺装施工技术研究

王 玺

（中铁二十二局集团第二工程有限公司，北京 100043）

0 引言

由于环氧沥青材料自身性能的特殊性，施工过程中对时间、温度等因素提出了较高的要求，因此，环氧沥青具有施工条件严苛、施工工序紧凑、施工关键技术精准的特点。为了确保环氧沥青混合料的施工质量，本文通过借鉴多个工程实例的实施经验，结合太原市滨河东路南延二期工程钢桥面环氧沥青混合料铺装施工，对其质量控制措施进行探讨，以期提高其经济效益和环境效益。

1 温拌型环氧沥青材料及桥面铺装的特点

1.1 环氧沥青的材料特性

环氧沥青相较于普通沥青材料，在强度、温度稳定性、耐久性等方面具有优势。环氧沥青黏结料的拉拔强度和剪切强度至少是常见普通桥面防水材料的6 倍，环氧沥青混合料的马歇尔稳定度至少是SBS 改性沥青混合料的4 倍[1]。

环氧沥青固化成型后在高温下不会流动，70 ℃下混合料动稳定度是热塑性改性沥青混合料的5倍～10 倍，所以具有良好的高温稳定性。环氧沥青在低温下具有足够的柔性，-10 ℃下混合料极限弯曲强度是热塑性改性沥青的3 倍，弯曲应变为热塑性改性沥青的1.5 倍～2 倍，所以其具有良好的低温抗裂性能。

环氧沥青具有优异的耐疲劳性能，可大幅降低道路运营后期的养护和维修成本，同时具有很好的耐化学物品侵蚀性和耐油性。其在酸、碱、盐、油等溶液中浸泡15 d 后，材料性能保持完好，能有效避免在后期运营过程中由于车辆漏油造成路面破坏和道路积雪后融雪剂对路面的侵蚀破坏。而且环氧沥青混合料孔隙率小，可为钢桥面提供双层防腐蚀保护。

1.2 温拌型环氧沥青桥面铺装的施工特点

环氧沥青防水黏结料和混合料均由A，B 双组分在一定温度下发生化学反应而成，其反应过程不可逆，基于环氧沥青材料的这一特点，在施工过程中，需采取专用智能混合、洒布设备。

温拌型环氧沥青黏结料和混合料施工必须严格控制施工温度范围和时间节点，对混合料拌和、运输、摊铺、碾压等环节的施工节奏应层层把控。

对于环氧沥青黏结料，温度过高将导致黏结材料固化反应过快，不能有效发挥它对铺装层和钢板之间的黏结作用；温度过低将导致黏结材料流动性差，洒布不均匀，不能充分覆盖桥面钢板，达不到防水、黏结效果。

对于环氧沥青混合料，由于环氧沥青材料自身特性，在一定的温度条件下，其强度随时间而增长，温度越高固化反应速度越快，所需时间越短，反之，则时间越长。温度过高将导致混合料固化反应过快，不能为施工提供足够的作业时间；温度过低将使集料中的水分不能充分干燥，影响环氧沥青混合料性能的发挥，使混合料和易性降低，摊铺碾压难度增加。

2 工程概况

该工程起点为迎宾路，终点为文源路，设计起点为K0+000，设计终点为K15+770.289，设计长度为15 770.289 m。本标段施工范围为K5+500～K7+850，全线共长2 350 m。标段两联钢箱梁桥分别设置在横跨大王线与小牛线位置，全长203 m。该桥主梁采用Q345qD，梁高2 m，整桥宽度为23.5 m，双向六车道。钢箱梁桥面铺装施工面积为4 466 m2。桥面铺装结构为正交异型钢桥面板+环氧富锌漆防锈层+环氧沥青防水黏结层+3 cmEAC-10 温拌环氧沥青混合料+环氧沥青黏结层+4.5 cmSBS 改性沥青玛蹄脂混合料（SMA-13）（见图1）。

图1 钢箱梁标准横断面图

3 环氧沥青施工方法与技术控制措施

3.1 桥面板处理

通过桥面抛丸清理机凿毛处置（对钢桥面进行除锈），并保持桥面干燥，在环氧富锌漆防腐层涂刷和环氧沥青防水黏结层洒布开始前1 h～2 h，采用手持式森林灭火器对桥面进行清扫、除尘处理。

3.2 环氧沥青防水黏结层洒布

环氧沥青防水黏结料由A，B 双组分在一定的温度条件下通过不可逆的化学反应而成，其洒布过程需采用环氧沥青防水黏结层专用智能洒布设备。钢桥面防水黏结层洒布量为（0.6±0.05）kg/m2；对漏洒或花洒部分需进行人工补洒。喷洒量检验：采用“接着法”和“总量控制法”复合检验喷洒量。环氧沥青防水黏结料施工条件较为严格，桥面施工环境温度宜控制在5 ℃～40 ℃，空气相对湿度应＜90 %，当风力超过5 级或遇雨雪天气时严禁施工。

3.3 洒布防滑热沥青混合料

在环氧沥青混合料摊铺前，为防止沥青摊铺机和运料车行驶打滑或附着在轮胎上，造成环氧沥青防水黏结层破损，应提前在车辆轮胎行驶轨迹位置人工洒布热环氧沥青混合料，洒布厚度应≤10 mm，覆盖率以70%～80%为宜[2]。

3.4 环氧沥青混合料拌和、运输、摊铺

3.4.1 拌和

温拌型环氧沥青混合料拌和楼可以采用两种形式，一种是采用传统的间歇式沥青混凝土拌和楼+环氧沥青专用对接设备，其中环氧沥青对接设备的作用是，将双组分环氧沥青在规定温度（110 ℃～120 ℃）下按A，B 双组分的规定比例混合，然后按配合比试验确定的油石比添加到拌缸中进行拌和。另一种是采用专用的环氧沥青混合料拌和楼进行配料与混合料拌和。后者的可靠性更好且操作简单。

拌和前，需通过试拌确定环氧沥青混合料的拌和温度，以及材料计量系统的准确性，其出料温度±5 ℃，级配和油石比应满足设计要求。拌和中采用插入式温度计对每一盘混合料的出料温度进行检测，废弃超出规定温度的混合料，对满足要求的混合料需填写“运料单”（记录车号、装料数量、出料时间和温度）。

3.4.2 运输

为防止混合料与运料车车厢黏附，车厢内涂刷植物油或柴油作为隔离剂，并对运输车辆进行保温处理[3]。运输时车辆需进行编号，并需将“运料单”带到施工现场。运料车辆行至施工现场时，现场技术人员应采用插入式温度计对混合料温度及到场时间进行检测和记录。

3.4.3 摊铺

运输车辆应行驶在提前洒布好的防滑热沥青混合料上，必要时应采用侧向供料机向沥青摊铺机喂料，避免对环氧沥青防水黏结层造成损坏。混合料摊铺前应根据每车测量温度和运输时间与试验确定的“容留时间与温度关系表”对比，确定混合料摊铺是否符合摊铺顺序。摊铺时应严格控制摊铺速度，避免中途摊铺机停机造成横向冷缝。摊铺过程中应实时复核摊铺层的厚度，并根据已铺的混合料总量和已铺的面积复核摊铺层平均厚度是否符合设计要求[4]。

3.5 环氧沥青混合料碾压

在碾压过程中，需现场实时检测混合料温度，并在规定的初压（一般为85 ℃）和终压（一般为50℃）温度前完成碾压[5]。为尽量减少碾压过程对桥梁自身结构的影响，整个碾压过程采取静压方式。碾压顺序：轮胎压路机—双钢轮压路机—轮胎压路机—双钢轮压路机。在碾压过程中如果产生气泡，立刻用锐物将其戳破并重新压实。

3.6 边缘部位的处理

摊铺过程中如采取分幅摊铺，在第一幅碾压成型后，第二幅摊铺前应对已成型的纵向接缝边缘进行切割处理，切割宽度5 cm～10 cm，并在切口处涂刷环氧沥青黏结料。

3.7 养护及开放交通

温拌型环氧沥青铺装层施工结束后，在自然温度下经过一定时间的连续反应，达到一定的固化程度方可控制性开放交通，基本完成固化后才能完全开放交通；施工结束后的气温决定着养护时间和开放交通的时间。

对于双层环氧沥青铺装，应通过留样进行马歇尔试验得到稳定度与时间的关系，并按照试验频率（见表1）进行马歇尔稳定度试验。当马歇尔稳定度≥15 kN，且＜25 kN 时，可以控制性开放交通，当马歇尔稳定度≥25 kN 时，可以完全开放交通。

表1 马歇尔检验的频率

4 环氧沥青施工质量控制措施

4.1 碾压方式的确定

针对该工程两联钢箱梁环氧沥青桥面铺装，通过室内环氧沥青混合料试验（马歇尔稳定度试验，见表2）中击实次数的不同（静压时击实次数采用双面50 次，振动压实时击实次数采用双面75 次），检验施工过程中采取静压和振动压实对环氧沥青混合料性能的影响情况。通过比对试验认为，对于温拌型环氧沥青混合料，采用50 次击实的效果与75次相当。试验结果表明施工过程中采取静压和振动压实对环氧沥青混合料性能无影响，由于钢结构桥梁的特殊性，对钢桥面环氧沥青混合料施工宜采用静压方式。

表2 环氧沥青混合料马歇尔稳定度试验结果

4.2 初压和终压温度确定

为了确保该标段两联钢箱梁环氧沥青的铺装质量，通过改变室内环氧沥青混合料的成型条件，将环氧沥青混合料拌和完成后放置于自然条件下冷却，分别冷却至初压温度（90 ℃，85 ℃），终压温度（60℃，50℃）条件下成型马歇尔试件，再经过120 ℃条件下养护6 h，测试不同成型温度（正面击实时温度为高值，反面击实时温度为低值）对环氧沥青混合料性能的影响。试验结果表明不同成型温度条件下，对混合料密度及稳定度几乎没有影响[6]（见表3）。

表3 环氧沥青混合料初压和终压温度确定

5 效益分析

5.1 经济效益

钢桥面环氧沥青混合料铺装结构一般为2.5 cm+2.5 cm 双层环氧沥青混合料，或者是3 cm 环氧沥青混合料+4.5 cm SMA 沥青玛蹄脂混合料，使用该结构桥面大修周期一般在25 年～30 年，相当于沥青路面设计使用期的2 倍（国内首座环氧沥青钢桥面铺装工程——南京长江二桥于2001 年通车，现已使用超过20 年仍然完好）。采用“双层环氧沥青”铺装的钢桥面造价约1 500 元/m2，采用“下层环氧+上层改性沥青”结构的钢桥面铺装造价约900 元/m2，若按照30 年使用期初步估计，一个路面大修期15 年内两种结构桥面铺装总成本分别为750 元/m2和450 元/m2。

钢桥面用普通改性沥青混合料桥面铺装一般结构为4 cm+6 cm SBS 改性沥青混凝土，铺装层的造价约200 元/m2，使用该结构桥面大修频率一般为3 年/次～4 年/次，如果15 年内大修4 次，则一个路面设计使用期桥面铺装总成本约为1 000 元/m2（不含挖除旧铺装层的费用）。

经分析可见，环氧沥青混合料钢桥面铺装与普通改性沥青混凝土钢桥面铺装相比，可大幅减少桥面铺装大、中修费用，又可节约维修养护费用[7]。

5.2 环境效益

温拌型环氧沥青混合料的拌和温度一般在120℃以下，较常用的聚合物改性沥青混合料低60 ℃～70 ℃，属于典型的温拌型混合料，可以节省30%左右的燃油，降低CO2、烟尘等50%排放量，减少SO2、氮氧化合物60%～70%排放量，具有较好的节能、环保特性。

6 结语

通过温拌型环氧沥青钢桥面铺装施工技术在太原市滨河东路南延二期工程钢桥面施工中的应用发现，环氧沥青桥面铺装结构作为一种新型的桥面铺装，因其性能优越，且具有环保性，使环氧沥青的价值功能也很好得以体现。首先，环氧沥青桥面铺装层厚度的减薄减小了桥梁恒载，增加了桥梁的承载能力储备，延长了桥梁的使用寿命。其次，环氧沥青混合料强度高、温度稳定性好、耐久性能优越，减少了维修养护的次数，避免了因历年多次维修给使用者带来的不便。最后，环氧沥青的拌和温度一般在110 ℃～120 ℃，属于典型的温拌材料，路用性能高，非常适合应用于城市钢箱梁桥面的铺装工程应用。