冷拌環氧瀝青混合料在鋼橋面鋪裝養護工程中的應用研究

宋建軍 劉聲威 包廣志

摘要：文章結合鄂東長江公路大橋主橋鋼橋面鋪裝養護維修工程，對冷拌型環氧瀝青混合料養護方案中的維修結構、混合料路用性能、施工工藝等進行研究，以期為同類型工程提供借鑒。

關鍵詞：鋼橋面鋪裝；冷拌；環氧瀝青；路用性能

中圖分類號：U443.33 A 55 181 4

0 引言

近年來鋼橋面鋪裝逐步成為交通基礎設施建設的關鍵技術之一，國內鋼橋面鋪裝技術經過二十余年研究與應用，形成了環氧瀝青混合料鋪裝體系、澆注式瀝青混合料鋪裝體系和改性SMA鋪裝體系等多種成熟鋪裝方案。其中環氧瀝青混合料強度高、溫度敏感性低、抗疲勞性能和耐久性良好，被大面積應用于新建鋼橋面鋪裝工程［1］。

環氧瀝青混合料按拌和溫度分為冷拌型（常溫拌和）、溫拌型（拌和溫度110～130 ℃）、熱拌型（拌和溫度170～185 ℃）。其中溫拌型環氧瀝青混合料存在施工條件苛刻、施工容留時間短、養護時間長等諸多缺點，當前在國內新建或養護工程中已較少使用；熱拌型環氧瀝青混合料需要大型熱拌站才能生產；冷拌型環氧瀝青混合料（RA混合料）對于拌和設備要求低，無須大型混凝土拌和站即可完成生產，施工簡便，攤鋪時與常規瀝青混合料攤鋪一致，無須特殊的施工設備，施工容留時間長，對于局部鋼橋面鋪裝層養護工作較為便利。本文依托鄂東長江公路大橋鋼橋面鋪裝層日常養護維修工程，對某國產冷拌型環氧瀝青混合料養護維修結構、材料性能、施工工藝等方面進行介紹，為同類型養護工程提供參考［2-3］。

1 工程概況及養護方案

1.1 工程概況

鄂東長江公路大橋位于湖北省黃石市與鄂州市交界區域，2010年建成通車，雙向六車道，設計速度100 km/h，設計荷載等級為公路Ⅰ級。該橋主跨為926 m的雙塔雙索面半飄浮體系混合梁斜拉橋，大橋主跨采用PK斷面鋼箱梁，邊跨采用PK斷面混凝土箱梁。

鄂東長江公路大橋鋼橋面鋪裝采用美國溫拌環氧瀝青鋪裝技術，鋪裝結構為：3 cm上面層溫拌EA-10+2.5 cm下面層EA-10。通車3年后，鋼橋面鋪裝層局部開始出現了小面積裂縫、坑槽等病害，根據歷年病害統計結果，病害主要出現在行2、行3車道，病害類型主要包括裂縫、鼓包、坑洞、脫空（滑移）等。

1.2 養護維修結構

針對鄂東長江大橋鋼橋面鋪裝層行2、行3車道局部病害養護維修工作，在充分調研國內外研究成果和鄂東橋鋼橋面瀝青歷年養護情況的基礎上，采用5 cm冷拌型環氧瀝青混合料RA-13進行鋪裝層局部維修，同時為改善環氧瀝青混合料普遍存在的抗滑不足，加鋪0.5 cm EBCL抗滑磨耗層進行改善，養護維修結構示意圖見下頁圖2。

2 配合比及路用性能評價

2.1 原材料

2.1.1 EBCL膠結料

EBCL膠結料固化后強度高，能夠有效降低鋪裝層與鋼板脫空風險，主要用于防水粘結層和抗滑磨耗層罩面。EBCL膠結料固化后檢測指標見表1。

2.1.2 3～5 mm集料

EBCL抗滑磨耗層集料選用3～5 mm潔凈、干燥、堅硬、無風化的玄武巖，各項指標見表2。

2.1.3 RA混合料用環氧瀝青

冷拌型環氧瀝青混合料用瀝青結合料為RA環氧瀝青，固化后各項技術指標見表3。

2.1.4 集料

RA環氧瀝青混合料用粗、細集料均采用輝綠巖，填料采用石灰巖礦粉，各項參數均滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）的相關要求。

2.2 配合比設計

參考《公路鋼橋面鋪裝設計與施工技術規范》（JTG/T 3364-02-2019）中相應規定，進行冷拌環氧瀝青混合料配合比設計。RA-13的礦料級配曲線見圖3。

基于馬歇爾試驗方法，根據所選用的級配曲線和各種礦料的篩分結果，計算各種礦料所需用量。在瀝青混合料油石比6.0%～8.0%范圍內，以0.5%的增量遞增制備5組馬歇爾試件，測得各組試件的物理、力學指標，結合工程實際應用經驗最終確定冷拌環氧瀝青RA-13最佳膠結料用量為6.6%。

2.3 路用性能分析

通過馬歇爾試驗、車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗以及凍融劈裂強度試驗，對冷拌環氧瀝青混凝土RA-13路用性能進行測試，試驗結果見表4。

由表4可知，RA-13冷拌環氧瀝青混合料各項技術指標均滿足規范相關要求，混合料浸水馬歇爾殘留穩定度和凍融劈裂強度比分別為98.9%、96.2%，具有較好的水穩定性；60 ℃動穩定度達到50 608次/mm，高溫穩定性優異；彎曲極限應變達到3 234 με，具有良好的低溫柔韌性；施工可操作時間＞120 min，能夠滿足現場施工組織需要。

3 冷拌環氧瀝青混凝土養護施工

鋼橋面鋪裝維修工程具有實施面積小、技術難度高、施工組織困難等特點，養護施工過程中出現任何細微瑕疵可能造成鋪裝層二次損壞。因此，冷拌環氧瀝青混合料養護維修工藝和施工質量控制對養護效果有較大程度影響。冷拌環氧瀝青混凝土養護維修施工有以下幾個實施環節：舊鋪裝層銑刨挖除、鋼板拋丸除銹、防水粘結層涂布、RA環氧瀝青混合料施工和EBCL抗滑磨耗層施工［4-5］。

3.1 舊鋪裝層銑刨挖除

舊鋪裝層銑刨挖除可根據養護維修面積采用不同方案，對于局部坑槽修補，劃定病害區域后人工切割、鑿除瀝青混合料，對于病害連續區域以銑刨機銑刨為主，輔以人工鑿除。在機械銑刨過程中，為保護鋼板不被損傷，嚴格控制銑刨深度，盡量避免銑刨刀頭直接觸及鋼板。人工鑿除時，先使用小型切割機進行人工切割作業，切割深度要同原鋪裝層厚度一致，盡量避免二次鑿除對相鄰區域造成不必要的損害。

挖除結束后，將廢舊料裝車運離。修補界面采用熱鼓風機清除殘留灰塵，部分油污污染的鋼板采用堿性試劑去除。

3.2 鋼板拋丸除銹

舊鋪裝層清除后對鋼板進行噴砂除銹處理，局部小面積除銹采用人工打磨或手持式拋丸機，大面積翻修除銹可采用拋丸機進行噴砂除銹處理。噴砂除銹采用的鋼丸和鋼砂應符合《涂覆涂料前鋼板表面處理》（GB/T 8923.1-2011）相關要求，鋼丸和鋼砂比例根據現場粗糙度需求進行調整。

拋丸機進行拋丸除銹時，采用直行連續施工方式，每次直行距離≤50 m，往返作業，噴砂除銹后的鋼板清潔度需達到Sa2.5級。修補區域邊緣處的鋼板采用人工電動打磨時，鋼板清潔度應達到Sa3.0級。

3.3 EBCL防水粘結層涂布

鋼板暴露在空氣中會再次銹蝕，除銹結束后4 h內進行EBCL防水粘結層涂布。防水粘結層施工前，將EBCL的A、B組分充分攪拌均勻，在養護維修區域的鋼板劃定網格，采用人工刮涂方式將EBCL均勻涂布在鋼板上，涂布量控制在0.9～1.1 kg/m2，刮涂后表面不可出現明顯堆積、流淌等狀況。同時避免EBCL黏度增加影響施工和易性，涂布工作需要在60 min內完成。防水粘結層涂布完畢后均勻撒布3～5 mm粒徑的玄武巖，增強層間抗剪能力，撒布量控制在2.5～3.5 kg/m2。EBCL固化后粘連的玄武巖碎石與結構層環氧瀝青混合料形成嵌擠結構，降低脫空風險。

3.4 RA混合料施工

RA混合料攤鋪前需在已固化的防水粘結層上涂布RA環氧瀝青，提升混合料與防水粘結層粘結強度。RA環氧瀝青涂布可采用機械噴涂，現場調試噴涂前進速度，將RA環氧瀝青灑布量控制在0.5～0.7 kg/m2。噴涂結束后進行檢查，未噴涂到區域采用人工補刷。

冷拌環氧瀝青混合料RA-13常溫拌和，集料無須加熱，生產時增設RA環氧瀝青A、B組分的泵送、稱量、攪拌裝置。拌和時集料和礦粉干拌5 s，加入RA環氧瀝青濕拌60 s，出料時若存在花白料則適當延長拌和時間。

冷拌型環氧瀝青混合料屬于反應型材料，拌和后黏度隨時間逐步增大，需在2 h內完成混合料運輸、攤鋪與碾壓工作。碾壓過程中，出現鼓包現象，采用鋼針刺破將氣體排出。碾壓完成后養護2～3 d即可開放交通。

3.5 加鋪EBCL抗滑磨耗層

為提升EBCL抗滑磨耗層與RA-13混合料的層間粘結效果，對RA-13混合料進行拋丸處理，改善其粗糙度。拋丸處理后采用鼓風機清除表面浮灰，畫定方格進行EBCL刮涂，涂量為1.5～2 kg/m2，施工過程中隨時進行用量核算。EBCL涂布完成后機械撒布3～5 mm玄武巖，撒布量在3～4.5 kg/m2，最后人工撒布1～2 mm碎石1.5～2.5 kg/m2，養生1～2 d即可形成最終強度，可以開放交通。

3.6 應用效果

對采用冷拌環氧瀝青混合料養護維修區域進行路用性能檢測，養護區域平整度、橫坡度、滲水系數、構造深度及摩擦系數均滿足《公路鋼橋面鋪裝設計與施工技術規范》（JTG/T3364-02-2019）相關技術要求，服役后表面平整密實，接縫處平整、順直、無明顯跳車現象。

4 結語

環氧瀝青混合料被廣泛應用于鋼橋面鋪裝工程中，但針對環氧瀝青混合料鋪裝出現病害后的養護維修并無相應規范進行指導。本文結合鄂東長江公路大橋主橋鋼橋面鋪裝養護維修工程，詳細介紹了冷拌型環氧瀝青混合料維修結構、材料性能及施工工藝?？梢钥闯?，冷拌型環氧瀝青混合料具有良好的綜合路用性能，常溫拌和，施工方便，其攤鋪及碾壓工藝與常規瀝青混合料施工基本一致，在環氧瀝青混合料鋪裝層養護維修方面具有一定的技術優勢。

參考文獻

［1］劉 攀，李 毅，吳文軍，等.東江南支流港灣大橋鋼橋面熱拌環氧瀝青鋪裝設計與施工［J］.中國建筑防水，2022，455（10）：48-53.

［2］吳文軍，劉 攀，譚 喬，等.高韌性環氧瀝青在韶州大橋鋼橋面鋪裝工程中的應用［J］.公路，2021，66（12）：60-65.

［3］王俊彥，李 洋，顧 帆，等.冷拌環氧瀝青混合料路用性能的室內試驗［J］.材料科學與工程學報，2019，37（2）：296-299，338.

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［5］李曉林，薛 成，王秀彬，等.鋼橋面環氧瀝青混合料鋪裝層養護修補技術研究［J］.青海交通科技，2019，137（2）：91-95，113.

收稿日期：2023-09-20