CN101476273B - 大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法，采用日本环氧沥青对大跨径钢桥面进行铺装，日本环氧沥青是一种三组分材料，由基质沥青、环氧树脂的主剂和固化剂组成，主剂和固化剂按照56∶44混合后所形成的混合物再与沥青按照50∶50的比例混合，形成环氧沥青；按照确定的施工工艺施工，其施工工艺流程为：清理基层→粘结层喷洒(粘结剂为日本环氧沥青粘结剂)→养生→摊铺环氧沥青混合料→碾压→养生；日本环氧沥青是基于美国环氧沥青的缺点而改进开发的，其铺装条件相对宽松，铺装后养护时间大大缩短，对桥面施工管理及旧桥翻修都非常有意义。

Description

大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法

技术领域

本发明涉及一种桥面铺装技术，特别涉及一种大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装方法。

背景技术

近十几年来国家在公路工程项目建设中修建了许多大跨径的钢箱梁桥。由于正交异性钢桥面板具有重量轻、跨度大等优点，在国内大跨径钢桥中得到广泛的应用，钢桥面铺装是直接铺筑在钢桥正交异性面板上，其保护钢桥面板、满足车辆行驶要求的路面表面功能，与钢桥面结构共同承担交通荷载的作用；其在行车荷载、风载、温度变化及钢桥面局部变形等综合因素的影响下，工作在极为不利的工作环境中，其受力和变形远较一般的公路工程沥青路面、水泥混凝土桥面铺装复杂。

因此，钢桥面铺装除了满足普通沥青路面的基本要求外，还必须具有与正交异性钢桥面板的结构特点相适应的技术性能，应具有对钢板的变形追从性好、与钢板的粘结牢固，高温稳定、低温抗裂、疲劳性、耐久、致密不透水、表面抗滑耐磨和抵抗汽油、柴油及其他有害化学物质腐蚀的能力。(1)足够的强度和适当的刚度。铺装层只有具备足够的强度和适当的刚度才能够有效地抵抗行车载荷并将其分散传递到钢箱梁上。(2)良好的变形追从性。钢桥面铺装必须与桥面板紧密结合在一起形成一个整体，与桥面板的变形协调一致，以防止出现剪切破坏和弯曲破坏，即要求铺装层具有良好变形追从性。(3)良好的防水性能。桥面铺装必须具有良好的致密不透水及抗水损能力，以起到保护钢桥面板，而铺装结构则应完善的防水、排水系统，以防止钢桥面生锈。(4)具有较高的高温稳定与抗剪切能力、抗裂性能。钢桥面铺装必须具有较小的温度敏感性和温度收缩系数，夏季耐高温，有良好的高温稳定性和高温抗剪能力，不致产生车辙、推挤、拥包等病害；冬季耐低温，有良好的应力松弛性能和低温抗裂性能。正交异性桥面的桥面铺装问题，是大跨径钢桥建设的关键技术之一，一直困扰着国内外的工程技术人员，是业界公认的世界性技术难题。

近30多年来，许多国家对钢桥面铺装进行了深入的研究，采用多种铺装形式进行试验，但是，各种形式均存在不同的不足，其中相对比较成功当属环氧沥青桥面铺装，收到了比较良好的效果。采用环氧沥青作桥面铺装，主要基于以下考虑：①铺装层能与钢板形成牢固的粘结，不因温度变化和交通荷载的作用而脱开；②能适应因温度变化引起钢板尺寸的变化而不致脱落；③具有足够的疲劳强度，可使用多年而不损坏。

环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中，经过与固化剂发生硬化反应，形成不可逆的固化物，使沥青性质由热塑性转化成热固性，从而赋予沥青以优良的物理、化学性能。环氧沥青混凝土材料的优良特性主要表现在以下几个方面：(1)强度高、刚度大。热拌环氧沥青混凝土有很高的强度，是一种高强铺面材料。即使是冷拌环氧沥青混凝土，虽然它的强度比热拌环氧沥青混凝土要低，但它与普通热拌沥青混凝土材料相比，其强度还是要高出很多。实验数据表明，在0℃时，环氧沥青混凝土的劲度模量与普通沥青混凝土相差不大，但在20时环氧沥青要高8倍。温度越高，两者的劲度模量相差越大，这表明环氧沥青混凝土不仅具有很高的强度，而且高温下也具有很高的抗变形能力。(2)优良的耐疲劳性能。环氧沥青混凝土由于强度高，故在同样的荷载作用下，表现出极其优良的耐疲劳性能。在不同应力水平下进行间接拉伸疲劳的实验表明，环氧沥青混凝土的疲劳寿命是普通沥青混凝土的的几十倍。环氧沥青混凝土材料优良的耐疲劳性能是其重要的特性，因此采用环氧沥青作钢桥面铺装，能够大大延长桥面的使用寿命。(3)优良的高温稳定性和水稳定性。由于高温季节桥面铺装的温度可能达到70，故对铺装层沥青混凝土的高温稳定性有很高的要求。同时对不同沥青材料的试验表明，环氧沥青混凝土的动稳定度远大于其他的沥青混合料，具有较高的高温稳定性和良好的抗水损害能力。(4)良好的抗腐蚀性。一般沥青路面如柴油渗入，将使沥青失去粘结力而松散，这也是沥青混凝土路面产生坑槽等病害的主要原因之一。然而，环氧沥青却不怕燃油的侵蚀。因此，用环氧沥青混凝土作为大跨径钢桥面的铺装材料可以避免因汽车用油的渗入而产生病害。(5)温度应力较小。如果铺装层和钢板的热缩系数相差过大，导致收缩过程中二者存在变形差，铺装层与钢箱梁之间就会产生温度应力，温度应力可能导致铺装层开裂或层间滑移。无论在何种温度区间内，环氧沥青混凝土的线收缩系数与钢的线收缩系数相差不大，尤其在低温情况下，两者几乎相等。这是其他材料所不能达到的。

环氧沥青分美国环氧沥青和日本环氧沥青，美国环氧沥青对施工要求苛刻，如：温度控制严格，时间控制严格，对集料的要求严格，对施工环境要求高，铺装后养护时间长，一般要求铺装后养护40天，日本环氧沥青是基于美国环氧沥青的缺点而改进开发的，其铺装条件相对宽松，铺装后的养护时间大大缩短，一般要求铺装后常温下养护7天，对桥面施工组织管理及旧桥翻修是非常有意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法，包括如下步骤：

(1)清理基层，先用软扫帚或真空吸尘器清除桥面尘埃、杂物、油污，最后用饮用水将桥面彻底冲洗干净，桥面防腐涂装损坏的要重新涂装，涂装的漆膜与钢板之间的附着力大于5Mpa时才能开始环氧沥青粘结层的施工；

(2)粘结层喷洒，将日本环氧沥青粘结剂的主剂和固化剂分别加热到50～60℃，按主剂∶固化剂＝1∶1的重量比加入到容器中，用手持电动搅拌器搅拌30秒钟，使其充分混合，以备洒布；洒布前桥面可用热鼓风机和专用烤灯烘干，确保桥面干燥，粘结层的喷洒采用人工涂布，将混合好的粘结剂装入一个开口的容器里，用毛滚刷直接蘸满粘结剂，在钢板或下面层上滚动涂刷，防水粘结层的粘结剂的洒布量为0.4kg/m²±0.05kg/m²，粘结层粘结剂的洒布量为0.3kg/m²±0.05kg/m²，粘结剂的洒布温度介于50～60℃；粘结层洒布完成后要进行封闭养生，养生到用手触摸时不黏手的状态；

(3)混合料的生产，将环氧树脂的主剂加热到50～60℃，按主剂56％和固化剂44％的重量比将它们倒入混合容器中，用手持电动搅拌器搅拌30秒钟，当沥青投入到拌和楼里面时，同时投入环氧树脂，其他方面的操作和普通混合料的制造方法相同，拌和时间是环氧树脂投入后40～50秒，出料温度设定在170～190℃，其制造流程如图1；

(4)铺装层的摊铺与碾压，将混合好的混合料用有保温措施的料车运入摊铺现场，用预热的摊铺机及时摊铺。碾压应紧跟摊铺机，按初压、复压、终压三个阶段进行，从制造混合料到二次碾压完成的时间要控制在1个半小时以内，然后进行封闭养护。

洒布粘结层时气温不低于10℃，风速大于10m/s、有雾、露水、下雨或相对湿度大于90％时不得施工。

混合料中环氧树脂和沥青的加入的重量百分比为基质沥青占50％，环氧树脂占50％。

所述的混合料的生产中环氧树脂的投入时间和沥青的投入拌和楼里的时间是同一时间。

摊铺施工时施工现场气温和路面的温度在10℃以下，风速在15m/s以上要避免施工。

所述的初压其开始时的混合料的内部温度为150℃以上。

所述的复压其开始时的混合料的表面温度为110℃以上。

所述的终压其开始时的混合料表面温度为90℃以上。

本发明相对于现有技术的有益效果是：采用该工艺铺装钢桥面，铺装条件相对宽松，铺装养护的时间大大缩短，对桥面的施工管理及旧桥翻修有非常重要的意义。

附图说明

图1为混合料的制造流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例 珠江黄埔大桥钢桥面铺装环氧沥青施工方法

一.原材料检验与生产配合比设计

1.原材料检验

(1)沥青

日本环氧沥青结合料是一种三组分材料，由基质沥青、环氧树脂主剂和固化剂组成。主剂和固化剂按照56∶44混合后所形成的混合物，再与沥青按照50∶50的比例混合，在一定的温度条件下固化成型，形成环氧沥青。环氧树脂主剂和沥青混合时使用的沥青为A-70的基质沥青。随机取样，满足规定的技术要求。

(2)集料

环氧沥青混凝土碎石为甲供高明石场碎石，进场前应对集料质量进行检验确保其满足技术要求，并按规格分别堆放(按粒径由大到小)，设明显标志牌，搭建雨棚进行防潮。

(3)矿粉

矿质填料宜用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料磨制的矿粉，不应含泥土杂质和团粒，要求干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出。

2.生产配合比试验

配合比设计分为目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证三个阶段，目标配合比设计由业主委托科研单位进行，根据业主提供的目标配合比进行生产配合比设计。

生产配合比设计是沥青混合料配合比设计中非常重要的一个环节，首先它是对目标配合比的检验，其次能够为混合料生产打下良好的基础，因此每一个环节必须认真对待，使之真正起到承上启下的作用。生产配合比设计阶段的主要任务就是从二次筛分后进入各热料仓的材料取样筛分，以确定各热料仓的材料比例，供拌和楼控制室使用，要反复调整冷喂料仓进料的比例，多次进行热料筛分，已达到供料平衡，并取目标配合比设计的最佳沥青用量，最佳沥青用量±0.3％等三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量。

(1)二次筛分

所谓二次筛分，就是各种矿料经冷喂料、滚筒烘干加热，提升机将其提升到拌和楼的振动装置上，热料会根据已设置的筛网进行振动筛分，形成几个稳定级配的矿料，并分别进入不同的热料仓备用。为了保证二次筛分取样的代表性和真实性，应使拌和楼的上料速度与实际生产时的上料速度相一致，也就是说要达到拌和楼平时生产的产量。因为对不同的产量来说，振动筛网对材料的可筛分性不一样，另外，不同规格的矿料在拌和楼里的行走速度不同，粗料快，细料慢，再加上拌和楼的除尘等因素，各种规格的矿料经筛分后到达热料仓的速度不同，因此待拌和楼运转稳定后才能取样筛分，采取加大取样频度，逐个筛分，取其平均值，确定热料仓的比例。

(2)最佳沥青用量的确定

根据目标配合比设计确定的最佳沥青用量、最佳沥青用量±0.3％，用确定的生产配合比矿质混合料拌制沥青混合料进行马歇尔试验，如果三个沥青用量的混合料试件其各项试验结果都符合规范马歇尔试验技术标准，还应再次综合考核各种因素，确定生产配合比的最佳沥青用量。

(3)生产配合比验证阶段

拌和机应采用生产配合比进行试拌，铺筑试验路段，并用拌和的沥青混合料及路上钻取的芯样进行马歇尔试验检验，由此而确定生产用的标准配合比。

二.试铺试验段

美国环氧沥青混凝土试验段铺筑选择在混凝土引桥上约1500m²路段，试验段施工要求筒主桥，试验段铺筑宽度为5.7m，长度100m，铺装面积约为570m²，环氧沥青混合料约60t，粘结层洒布面积约570m²。

试验阶段成功，试验段目的达到。

三.粘结层喷洒

1.准备工作面

先用软扫帚或真空吸尘器清除尘埃、杂物；如有油污，须用相应的油污清洗剂清洗，清洗剂不得对钢桥面的防腐涂装有损伤；最后用饮用水彻底冲洗干净，凸出桥面的结构物侧面也要清洗干净，对于桥面板防腐涂装已经损坏的地方，要采取必要的措施，重新进行防腐涂装。只有漆膜与钢板之间的附着力大于5Mpa时才能开始环氧沥青粘结层的施工。

为避免与铺装接触的以外部位如缘石和护栏等遭受污染，对这些部位在喷洒前采用塑料薄膜和粘胶带进行临时覆盖，施工完成后清理干净。

环氧沥青粘结层洒布前桥面可用热鼓风机和专用烤灯烘干，确保桥面干燥，洒布时气温不低于10℃，风速适度；风速大于10m/s、有雾、露水、下雨或相对湿度大于90％时不得施工。施工前要确认施工期间不会出现雨、雾天气。

2.粘结料准备

日本环氧沥青粘结剂，由主剂和固化剂按1∶1的重量比例组成，使用前将主剂和固化剂分别加热到50～60℃，并计算主剂和固化剂的使用量，将两种成分加入到容器内，用手持电动搅拌器搅拌30秒钟，使其充分混合，以备洒布。

3.喷洒

粘层油喷洒方法采用人工涂布，将混合好的粘结剂装入一个开口的容器里，用毛滚刷直接蘸满粘结剂，在钢板或下面层上滚动涂刷。

凡与铺装层接触的部位点属于喷洒区，当天的喷洒区与计划的铺装施工区相对应，且喷洒区边缘要比铺装区多出3cm，防水粘结层粘结剂的洒布量0.4kg/m²±0.05kg/m²。粘结层粘结剂的洒布量为0.3kg/m²±0.05kg/m²。粘结剂的洒布温度介于50～60℃之间，粘结料喷洒后在有效期限内完成铺装作业，完成环氧沥青混合料的摊铺、碾压工作，如因故不能按时完成摊铺碾压工作的，在混合料摊铺前，应重新喷洒粘结剂，喷洒量为0.18kg/m²。

4.养生

粘结层洒布完成后要进行封闭养生，做好交通管制措施，以免有行人或车辆在养生期间进入喷洒区。粘层油洒布后，树脂开始固化，一般养生到用手触摸时不黏手的状态。铺装前都要检查养生状态是否满足要求，如果没达到养生要求的话，要继续养生，如果养生时间太长的话，会降低粘结力。如果超过了养生天数，要再次补洒粘层油，具体养生时间可参照下表：

表粘层油的养生天数参考表

温度条件	养生天数	粘结有效期限
			40℃以上50℃以下	0.5天	1.5天
30℃以上40℃以下	1天	2天
			20℃以上30℃以下	1天	3天
10℃以上20℃以下	2天	6天

四.混合料的生产

1.沥青混合料拌合厂的设置

为了保证珠江黄埔大桥钢桥面铺装环氧沥青混合料的施工温度控制，确保不影响正常的连续施工，经详细策划决定，将沥青拌合楼安装在大桥南岸桥头，最大可能地缩短沥青混合料运距。

2.环氧树脂的投入

原设计环氧树脂的投入为人工投入。人工投入时按照拌合楼每锅混合料的拌合量，事先计量主剂和固化剂的使用量并倒入混合容器里，用手持电动搅拌器搅拌30秒钟。然后移动到投入口附近，随时准备投入到拌合楼里，当看到沥青投入到拌合楼里时，把混合好的环氧树脂从投入口一下子倒入拌合楼里。

为了降低主剂和固化剂的粘性，使它们充分拌和，防止拌和时的粘度过大，要把主剂加热到50～60℃。

环氧树脂由主剂和固化剂按重量比配合，其中主剂占56％，固化剂占44％，事先称量并拌和好，当基质沥青投入到拌合楼里面时，同时投入环氧树脂。

环氧沥青的环氧树脂添加量为：按重量比基质沥青50％，环氧树脂占50％

3.混合料的拌制

环氧沥青混合料的制造除了要把环氧树脂投入到拌合楼里外，其他方面和普通混合料的制造方法几乎相同。

环氧树脂的投入时间和沥青投入拌合楼里的时间几乎是同一时间。

拌和时间是环氧树脂投入后40～50秒

出料温度设定在170～190℃之间，如果天气较冷，运输到现场需较长的时间的话，设定温度稍高一点，相反气温较高运输距离较近的话，出料温度可以设置低一点。

4.混合料的制造流程如图1。

五.料车的管理调度

为了防止装料车里的混合料的温度降低，在混合料上要盖上帆布进行保温，特别是气温较低或强风天气，要盖两层帆布或加盖棉被来提高保温效果。如果不采取保温措施，即便是内部温度没有降低，但混合料表面的温度下降会引起环氧沥青混合料的表面固化，这样施工时会影响铺装表面的效果，所以一定要用帆布进行混合料的保温，并且注意混合料不要有局部露在外面。

运输车进入摊铺现场前，在专门区域进行清洁，连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10～30cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。

六.铺装层的摊铺与碾压

1.环氧沥青混合料摊铺的关键是要在混合料温度没有降低，固化没有超时的情况下及时按所规定的厚度进行摊铺，为了保证这一点，要事先预热摊铺机，等混合料运到现场后及时摊铺。

由于混合料摊铺的厚度较薄，空气和桥板很快吸收混合料的热量，造成混合料温度下降较快，所以摊铺后尽快进行初碾压。同样，二次碾压和终压也要及时进行，另外，环氧沥青混合料在施工时要注意以下事项：

因为混合料在拌合的同时进行固化反应，所以在制造混合料到二次碾压完成的时间要控制在1个半小时以内。

施工时的气温和路面在10℃以下，风速在15m/s以上的常时大风天气要避免施工。

2.碾压设备和碾压次数

碾压应紧跟摊铺机，碾压过程按初压、复压、终压三个阶段进行，压路机组合及碾压遍数如下

碾压时压路机驱动轮面向摊铺机，由低到高，依次连续均匀碾压，相邻碾压带重叠1/3轮宽，碾压过程中压路机不得在铺装层上转向，调头，压路机起动、停止必须减速缓行，不准急刹车制动。

要对初压、复压、终压段落设置明显标志，便于司机辨认，对碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度急碾压温度应设专岗管理和检查、记录，坚决杜绝面层漏压。

3.施工管理温度管理条件

碾压时混合料的温度，下面层和上面层的施工都按以下温度为标准：

初碾压开始时的混合料的内部温度为150℃以上。

2次碾压开始时的混合料的表面温度为110℃以上。

终压开始时的混合料表面温度为90℃以上。

七.养护

环氧沥青混合料是随着树脂的固化反应而强度增加，当固化反应不足的铺装初期，为了防止重载车对铺面的破坏，要进行封闭交通来对路面进行养生。养生的天数与养生的温度条件有关，根据温度选择养生的时间进行养生护理阶段。

Claims (8)

1.一种大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)清理基层，先用软扫帚或真空吸尘器清除桥面尘埃、杂物、油污，最后用饮用水将桥面彻底冲洗干净，桥面防腐涂装损坏的要重新涂装，涂装的漆膜与钢板之间的附着力大于5Mpa时才能开始环氧沥青粘结层的施工；

(2)粘结层喷洒，将日本环氧沥青粘结剂的主剂和固化剂分别加热到50～60℃，按主剂∶固化剂＝1∶1的重量比加入到容器中，用手持电动搅拌器搅拌30秒钟，使其充分混合，以备洒布；洒布前桥面用热鼓风机和专用烤灯烘干，确保桥面干燥，粘结层的喷洒采用人工涂布，将混合好的粘结剂装入一个开口的容器里，用毛滚刷直接蘸满粘结剂，在钢板或下面层上滚动涂刷，防水粘结层的粘结剂的洒布量为0.4kg/m²±0.05kg/m²，粘结层粘结剂的洒布量为0.3kg/m²±0.05kg/m²，粘结剂的洒布温度介于50～60℃；粘结层洒布完成后要进行封闭养生，养生到用手触摸时不黏手的状态；

(3)混合料的生产，将环氧树脂的主剂加热到50～60℃，按主剂56％和固化剂44％的重量比将它们倒入混合容器中，用手持电动搅拌器搅拌30秒钟，当沥青投入到拌和楼里面时，同时投入环氧树脂，其他方面的操作和普通混合料的制造方法相同，拌和时间是环氧树脂投入后40～50秒，出料温度设定在170～190℃；

(4)铺装层的摊铺与碾压，将混合好的混合料用有保温措施的料车运入摊铺现场，用预热的摊铺机及时摊铺；碾压应紧跟摊铺机，按初压、复压、终压三个阶段进行，从制造混合料到二次碾压完成的时间要控制在1个半小时以内，然后进行封闭养护。

2.根据权利要求1所述的一种大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法，其特征在于：洒布粘结层时气温不低于10℃，风速大于10m/s、有雾、露水、下雨或相对湿度大于90％时不得施工。

3.根据权利要求1所述的大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法，其特征在于：混合料中环氧树脂和沥青的加入的重量百分比为基质沥青占50％，环氧树脂占50％。

4.根据权利要求1所述的大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法，其特征在于：所述的混合料的生产中环氧树脂的投入时间和沥青的投入拌和楼里的时间是同一时间。

5.根据权利要求1所述的大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法，其特征在于：摊铺施工时施工现场气温和路面的温度在10℃以下，风速在15m/s以上要避免施工。

6.根据权利要求1所述的大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法，其特征在于：所述的初压其开始时的混合料的内部温度为150℃以上。

7.根据权利要求1所述的大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法，其特征在于：所述的复压其开始时的混合料的表面温度为110℃以上。

8.根据权利要求1所述的大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法，其特征在于：所述的终压其开始时的混合料表面温度为90℃以上。

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