溫拌型環氧瀝青鋼橋面鋪裝施工技術研究

王 璽

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司，北京 100043）

0 引言

由于環氧瀝青材料自身性能的特殊性，施工過程中對時間、溫度等因素提出了較高的要求，因此，環氧瀝青具有施工條件嚴苛、施工工序緊湊、施工關鍵技術精準的特點。為了確保環氧瀝青混合料的施工質量，本文通過借鑒多個工程實例的實施經驗，結合太原市濱河東路南延二期工程鋼橋面環氧瀝青混合料鋪裝施工，對其質量控制措施進行探討，以期提高其經濟效益和環境效益。

1 溫拌型環氧瀝青材料及橋面鋪裝的特點

1.1 環氧瀝青的材料特性

環氧瀝青相較于普通瀝青材料，在強度、溫度穩定性、耐久性等方面具有優勢。環氧瀝青黏結料的拉拔強度和剪切強度至少是常見普通橋面防水材料的6 倍，環氧瀝青混合料的馬歇爾穩定度至少是SBS 改性瀝青混合料的4 倍[1]。

環氧瀝青固化成型后在高溫下不會流動，70 ℃下混合料動穩定度是熱塑性改性瀝青混合料的5倍～10 倍，所以具有良好的高溫穩定性。環氧瀝青在低溫下具有足夠的柔性，-10 ℃下混合料極限彎曲強度是熱塑性改性瀝青的3 倍，彎曲應變為熱塑性改性瀝青的1.5 倍～2 倍，所以其具有良好的低溫抗裂性能。

環氧瀝青具有優異的耐疲勞性能，可大幅降低道路運營后期的養護和維修成本，同時具有很好的耐化學物品侵蝕性和耐油性。其在酸、堿、鹽、油等溶液中浸泡15 d 后，材料性能保持完好，能有效避免在后期運營過程中由于車輛漏油造成路面破壞和道路積雪后融雪劑對路面的侵蝕破壞。而且環氧瀝青混合料孔隙率小，可為鋼橋面提供雙層防腐蝕保護。

1.2 溫拌型環氧瀝青橋面鋪裝的施工特點

環氧瀝青防水黏結料和混合料均由A，B 雙組分在一定溫度下發生化學反應而成，其反應過程不可逆，基于環氧瀝青材料的這一特點，在施工過程中，需采取專用智能混合、灑布設備。

溫拌型環氧瀝青黏結料和混合料施工必須嚴格控制施工溫度范圍和時間節點，對混合料拌和、運輸、攤鋪、碾壓等環節的施工節奏應層層把控。

對于環氧瀝青黏結料，溫度過高將導致黏結材料固化反應過快，不能有效發揮它對鋪裝層和鋼板之間的黏結作用；溫度過低將導致黏結材料流動性差，灑布不均勻，不能充分覆蓋橋面鋼板，達不到防水、黏結效果。

對于環氧瀝青混合料，由于環氧瀝青材料自身特性，在一定的溫度條件下，其強度隨時間而增長，溫度越高固化反應速度越快，所需時間越短，反之，則時間越長。溫度過高將導致混合料固化反應過快，不能為施工提供足夠的作業時間；溫度過低將使集料中的水分不能充分干燥，影響環氧瀝青混合料性能的發揮，使混合料和易性降低，攤鋪碾壓難度增加。

2 工程概況

該工程起點為迎賓路，終點為文源路，設計起點為K0+000，設計終點為K15+770.289，設計長度為15 770.289 m。本標段施工范圍為K5+500～K7+850，全線共長2 350 m。標段兩聯鋼箱梁橋分別設置在橫跨大王線與小牛線位置，全長203 m。該橋主梁采用Q345qD，梁高2 m，整橋寬度為23.5 m，雙向六車道。鋼箱梁橋面鋪裝施工面積為4 466 m2。橋面鋪裝結構為正交異型鋼橋面板+環氧富鋅漆防銹層+環氧瀝青防水黏結層+3 cmEAC-10 溫拌環氧瀝青混合料+環氧瀝青黏結層+4.5 cmSBS 改性瀝青瑪蹄脂混合料（SMA-13）（見圖1）。

圖1 鋼箱梁標準橫斷面圖

3 環氧瀝青施工方法與技術控制措施

3.1 橋面板處理

通過橋面拋丸清理機鑿毛處置（對鋼橋面進行除銹），并保持橋面干燥，在環氧富鋅漆防腐層涂刷和環氧瀝青防水黏結層灑布開始前1 h～2 h，采用手持式森林滅火器對橋面進行清掃、除塵處理。

3.2 環氧瀝青防水黏結層灑布

環氧瀝青防水黏結料由A，B 雙組分在一定的溫度條件下通過不可逆的化學反應而成，其灑布過程需采用環氧瀝青防水黏結層專用智能灑布設備。鋼橋面防水黏結層灑布量為（0.6±0.05）kg/m2；對漏灑或花灑部分需進行人工補灑。噴灑量檢驗：采用“接著法”和“總量控制法”復合檢驗噴灑量。環氧瀝青防水黏結料施工條件較為嚴格，橋面施工環境溫度宜控制在5 ℃～40 ℃，空氣相對濕度應＜90 %，當風力超過5 級或遇雨雪天氣時嚴禁施工。

3.3 灑布防滑熱瀝青混合料

在環氧瀝青混合料攤鋪前，為防止瀝青攤鋪機和運料車行駛打滑或附著在輪胎上，造成環氧瀝青防水黏結層破損，應提前在車輛輪胎行駛軌跡位置人工灑布熱環氧瀝青混合料，灑布厚度應≤10 mm，覆蓋率以70%～80%為宜[2]。

3.4 環氧瀝青混合料拌和、運輸、攤鋪

3.4.1 拌和

溫拌型環氧瀝青混合料拌和樓可以采用兩種形式，一種是采用傳統的間歇式瀝青混凝土拌和樓+環氧瀝青專用對接設備，其中環氧瀝青對接設備的作用是，將雙組分環氧瀝青在規定溫度（110 ℃～120 ℃）下按A，B 雙組分的規定比例混合，然后按配合比試驗確定的油石比添加到拌缸中進行拌和。另一種是采用專用的環氧瀝青混合料拌和樓進行配料與混合料拌和。后者的可靠性更好且操作簡單。

拌和前，需通過試拌確定環氧瀝青混合料的拌和溫度，以及材料計量系統的準確性，其出料溫度±5 ℃，級配和油石比應滿足設計要求。拌和中采用插入式溫度計對每一盤混合料的出料溫度進行檢測，廢棄超出規定溫度的混合料，對滿足要求的混合料需填寫“運料單”（記錄車號、裝料數量、出料時間和溫度）。

3.4.2 運輸

為防止混合料與運料車車廂黏附，車廂內涂刷植物油或柴油作為隔離劑，并對運輸車輛進行保溫處理[3]。運輸時車輛需進行編號，并需將“運料單”帶到施工現場。運料車輛行至施工現場時，現場技術人員應采用插入式溫度計對混合料溫度及到場時間進行檢測和記錄。

3.4.3 攤鋪

運輸車輛應行駛在提前灑布好的防滑熱瀝青混合料上，必要時應采用側向供料機向瀝青攤鋪機喂料，避免對環氧瀝青防水黏結層造成損壞?；旌狭蠑備伹皯鶕寇嚋y量溫度和運輸時間與試驗確定的“容留時間與溫度關系表”對比，確定混合料攤鋪是否符合攤鋪順序。攤鋪時應嚴格控制攤鋪速度，避免中途攤鋪機停機造成橫向冷縫。攤鋪過程中應實時復核攤鋪層的厚度，并根據已鋪的混合料總量和已鋪的面積復核攤鋪層平均厚度是否符合設計要求[4]。

3.5 環氧瀝青混合料碾壓

在碾壓過程中，需現場實時檢測混合料溫度，并在規定的初壓（一般為85 ℃）和終壓（一般為50℃）溫度前完成碾壓[5]。為盡量減少碾壓過程對橋梁自身結構的影響，整個碾壓過程采取靜壓方式。碾壓順序：輪胎壓路機—雙鋼輪壓路機—輪胎壓路機—雙鋼輪壓路機。在碾壓過程中如果產生氣泡，立刻用銳物將其戳破并重新壓實。

3.6 邊緣部位的處理

攤鋪過程中如采取分幅攤鋪，在第一幅碾壓成型后，第二幅攤鋪前應對已成型的縱向接縫邊緣進行切割處理，切割寬度5 cm～10 cm，并在切口處涂刷環氧瀝青黏結料。

3.7 養護及開放交通

溫拌型環氧瀝青鋪裝層施工結束后，在自然溫度下經過一定時間的連續反應，達到一定的固化程度方可控制性開放交通，基本完成固化后才能完全開放交通；施工結束后的氣溫決定著養護時間和開放交通的時間。

對于雙層環氧瀝青鋪裝，應通過留樣進行馬歇爾試驗得到穩定度與時間的關系，并按照試驗頻率（見表1）進行馬歇爾穩定度試驗。當馬歇爾穩定度≥15 kN，且＜25 kN 時，可以控制性開放交通，當馬歇爾穩定度≥25 kN 時，可以完全開放交通。

表1 馬歇爾檢驗的頻率

4 環氧瀝青施工質量控制措施

4.1 碾壓方式的確定

針對該工程兩聯鋼箱梁環氧瀝青橋面鋪裝，通過室內環氧瀝青混合料試驗（馬歇爾穩定度試驗，見表2）中擊實次數的不同（靜壓時擊實次數采用雙面50 次，振動壓實時擊實次數采用雙面75 次），檢驗施工過程中采取靜壓和振動壓實對環氧瀝青混合料性能的影響情況。通過比對試驗認為，對于溫拌型環氧瀝青混合料，采用50 次擊實的效果與75次相當。試驗結果表明施工過程中采取靜壓和振動壓實對環氧瀝青混合料性能無影響，由于鋼結構橋梁的特殊性，對鋼橋面環氧瀝青混合料施工宜采用靜壓方式。

表2 環氧瀝青混合料馬歇爾穩定度試驗結果

4.2 初壓和終壓溫度確定

為了確保該標段兩聯鋼箱梁環氧瀝青的鋪裝質量，通過改變室內環氧瀝青混合料的成型條件，將環氧瀝青混合料拌和完成后放置于自然條件下冷卻，分別冷卻至初壓溫度（90 ℃，85 ℃），終壓溫度（60℃，50℃）條件下成型馬歇爾試件，再經過120 ℃條件下養護6 h，測試不同成型溫度（正面擊實時溫度為高值，反面擊實時溫度為低值）對環氧瀝青混合料性能的影響。試驗結果表明不同成型溫度條件下，對混合料密度及穩定度幾乎沒有影響[6]（見表3）。

表3 環氧瀝青混合料初壓和終壓溫度確定

5 效益分析

5.1 經濟效益

鋼橋面環氧瀝青混合料鋪裝結構一般為2.5 cm+2.5 cm 雙層環氧瀝青混合料，或者是3 cm 環氧瀝青混合料+4.5 cm SMA 瀝青瑪蹄脂混合料，使用該結構橋面大修周期一般在25 年～30 年，相當于瀝青路面設計使用期的2 倍（國內首座環氧瀝青鋼橋面鋪裝工程——南京長江二橋于2001 年通車，現已使用超過20 年仍然完好）。采用“雙層環氧瀝青”鋪裝的鋼橋面造價約1 500 元/m2，采用“下層環氧+上層改性瀝青”結構的鋼橋面鋪裝造價約900 元/m2，若按照30 年使用期初步估計，一個路面大修期15 年內兩種結構橋面鋪裝總成本分別為750 元/m2和450 元/m2。

鋼橋面用普通改性瀝青混合料橋面鋪裝一般結構為4 cm+6 cm SBS 改性瀝青混凝土，鋪裝層的造價約200 元/m2，使用該結構橋面大修頻率一般為3 年/次～4 年/次，如果15 年內大修4 次，則一個路面設計使用期橋面鋪裝總成本約為1 000 元/m2（不含挖除舊鋪裝層的費用）。

經分析可見，環氧瀝青混合料鋼橋面鋪裝與普通改性瀝青混凝土鋼橋面鋪裝相比，可大幅減少橋面鋪裝大、中修費用，又可節約維修養護費用[7]。

5.2 環境效益

溫拌型環氧瀝青混合料的拌和溫度一般在120℃以下，較常用的聚合物改性瀝青混合料低60 ℃～70 ℃，屬于典型的溫拌型混合料，可以節省30%左右的燃油，降低CO2、煙塵等50%排放量，減少SO2、氮氧化合物60%～70%排放量，具有較好的節能、環保特性。

6 結語

通過溫拌型環氧瀝青鋼橋面鋪裝施工技術在太原市濱河東路南延二期工程鋼橋面施工中的應用發現，環氧瀝青橋面鋪裝結構作為一種新型的橋面鋪裝，因其性能優越，且具有環保性，使環氧瀝青的價值功能也很好得以體現。首先，環氧瀝青橋面鋪裝層厚度的減薄減小了橋梁恒載，增加了橋梁的承載能力儲備，延長了橋梁的使用壽命。其次，環氧瀝青混合料強度高、溫度穩定性好、耐久性能優越，減少了維修養護的次數，避免了因歷年多次維修給使用者帶來的不便。最后，環氧瀝青的拌和溫度一般在110 ℃～120 ℃，屬于典型的溫拌材料，路用性能高，非常適合應用于城市鋼箱梁橋面的鋪裝工程應用。