CN113152311B - 一种钢桥面铺装维修方法及维修后性能评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢桥面铺装维修方法及维修后性能评价方法，维修方法包括：第一步，桥面病害诊断步骤：S1、对桥面病害进行分类；S2、对病害部位进行定位；S3、桥面铺装区间编码；S4、桥面病害统计分析；第二步，桥面病害维修步骤：S1、桥面铺装层病害性能评价指标计算及标准；S2、桥面铺装病害性能评价模型的建立；S3、桥面铺装修复材料；S4、桥面铺装修复工艺；维修后性能评价方法包括，第一步，桥面铺装修复效果室内评价；第二步，桥面铺装现场大修效果评价；第三步，桥面铺装全寿命周期评价；第四步，环境效益评价；本发明能够精确诊断钢桥面铺装病害蔓延恶化的原因，快速定位病害部位，对钢桥面起到有效养护以及维修。

Description

一种钢桥面铺装维修方法及维修后性能评价方法

技术领域

本发明涉及一种钢桥面铺装维修方法及维修后性能评价方法，属于桥面铺装维修技术领域。

背景技术

钢桥面铺装技术是我国上个世纪90年代逐渐兴起的研究方向，因钢桥的大量建设而受到了道路和桥梁工程领域研究人员的关注与重视。沥青铺装层直接铺设在钢桥面板上，在行车荷载、风载、温度变化及地震等因素的综合影响下，其受力和变形远较公路路面或机场道面复杂，对铺装材料的强度、稳定性、疲劳耐久性等均提出了更高要求。通过研究和工程实践，钢桥面铺装领域逐渐形成了四大铺装材料体系：SMA、浇注式沥青混凝土(GussAsphalt Concrete，简称GAC或GA)、环氧沥青混凝土(Epoxy Asphalt Concrete，简称EAC或EA)和改性密级配沥青混凝土(Asphalt Concrete，简称AC)。

各铺装方案凭借其各自优异的性能在钢桥面铺装工程中取得了一些成功的应用效果，但由于钢桥面严苛的使用条件和结构特点，导致钢桥面铺装在使用过程中出现病害，危害钢桥结构和行车安全，出现“屡修屡坏”的局面，造成不良社会影响，有效养护维修技术的缺乏是钢桥面铺装病害蔓延恶化的重要原因，钢桥面铺装养护与维修技术成为道路工程界的难题。

发明内容

本发明提供一种钢桥面铺装维修方法及维修后性能评价方法，能够精准识别钢桥面铺装病害蔓延恶化的原因，对钢桥面起到有效养护以及维修。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钢桥面铺装维修方法，包括以下步骤：

第一步，对钢桥面病害进行诊断，具体包括以下诊断步骤：

S11，对钢桥面的病害进行分类：根据对钢桥面铺装病害的调查分析，总结出钢桥面铺装层的常见病害类型，并进行分类；

S12，对钢桥面的病害部位进行定位：对钢桥面铺装的病害部位进行巡查记录，确定其位置；

S13，对钢桥面的病害部位进行铺装区间编码：将钢桥面铺装层进行分区，然后对每个区的铺装层进行编码；

S14，对钢桥面的病害进行统计分类：对钢桥面病害进行编号后，同时记录病害类型，并对病害进行分析；

第二步，对钢桥面病害进行维修，具体包括以下维修步骤：

S21，依据评价标准进行钢桥面铺装层病害性能的评价指标计算，需要计算的评价标准包括铺装层裂缝状况指数、铺装层破损状况指数、铺装层竖向变形指数、铺装层抗滑性能指数、铺装层粘结层状况指数以及铺装层修补状况指数；

S22，建立钢桥面铺装病害性能评价模型，评价模型的建立步骤包括S221，建立钢桥面性能评价层次结构模型，S222，建立判断矩阵，S223，计算相对重要度以及进行一致性检验，S224，计算综合重要度并进行检验，S225，确定权值，S226，得到钢桥面铺装层使用性能评价公式；

S23，选择钢桥面铺装修复材料，包括冷拌灌缝材料或者冷拌胶结材料或者热拌环氧砂浆；

S24，实施钢桥面铺装修复工艺，包括预防性养护或者矫正性养护或者铺装层大修；

作为本发明的进一步优选，在第S11步中，钢桥面病害的分类包括三类，分别为缺陷类、变形类以及其他种类，其中，缺陷类包括龟裂或者裂缝或者坑槽，变形类包括车辙或者推移，其他种类包括修补或者麻面或者泛油；

作为本发明的进一步优选，在第S14步中，对钢桥面的病害进行统计分类，具体包括两部分，第一部分为对钢桥面铺装裂缝行为的结构多尺度分析，在此部分分析中，包括钢桥面铺装的裂缝外部成因分析，采用低层次尺度模型分析、中层次尺度模型分析、高层次尺度模型分析以及钢桥面铺装裂缝敏感性空间分布规律分析；

第二部分为沥青混凝土形成与扩展规律分析，此部分中包括沥青混凝土裂缝形成与扩展的细观试验仿真以及沥青混凝土裂缝形成与扩展的细观数值仿真；

作为本发明的进一步优选，在第S21中，依据的评价标准采用指数MQI以及相应分项指标；

作为本发明的进一步优选，在S23步中，选择钢桥面铺装修复材料，包括冷拌灌缝材料或者冷拌胶结材料或者热拌环氧砂浆，其中，冷拌灌缝材料包括主粘剂和固化剂，冷拌胶结材料包括冷拌树脂材料，热拌环氧砂浆包括修复性原材料以及环氧沥青砂浆矿料；

作为本发明的进一步优选，在S24步中，实施钢桥面铺装修复工艺，包括预防性养护或者矫正性养护或者铺装层大修，

针对预防性养护，其包括局部裂缝处理以及集中裂缝处理，局部裂缝处理具体为采用灌缝作为钢桥面铺装预防性养护，提高铺装的防水性能和整体性能，起到愈合铺装裂缝，改善钢桥面铺装的表面平整性；

集中裂缝处理具体为采用高渗透性环氧树脂碎石薄层罩面和高耐候性的环氧树脂碎石薄层罩面作为钢桥面铺装预防性养护；

针对矫正性养护，其包括独立坑槽处理以及连续坑槽及大面积网裂处理，

其中，独立坑槽处理具体为基面处理，对于坑槽区域，首先划出所需修补坑槽的轮廓线，将原破损区域用切割机开槽切割处理，然后用铲子等工具对开槽区域清理，把松散、剥落的混合料剔除，进而采用钢刷、软毛刷清理基面或小扫帚清除干净，最后再用吹风机对表面除尘；接着计算材料用量，量测出坑槽区域切割的具体尺寸，计算出各种材料用量的准确用量；然后配制材料，利用各原理配比进行配制；最后用配制原料进行修复；

连续坑槽及大面积网裂处理具体为出现连续坑槽及大面积网裂病害的部位进行铣刨重铺；

针对铺装层大修，其根据铺装结构的不同，选择不同的施工工艺，包括防水粘结层施工工艺，粘结层施工工艺以及铺装层施工工艺；

一种基于上述任意所述的钢桥面铺装维修方法维修后钢桥面的性能评价方法，具体包括以下评价体系：

第一步，钢桥面铺装修复效果室内评价体系，其具体为钢桥面铺装裂缝修复效果评价以及桥面铺装坑槽修复效果评价；

第二步，钢桥面铺装现场大修效果评价；

第三步，钢桥面铺装全寿命周期评价；

第四步，环境效果评价；

作为本发明的进一步优选，在钢桥面铺装裂缝修复效果评价中，包括强度性能评价和疲劳性能评价；

其中，强度性能评价采用沥青混凝土的低温断裂试验在UTM万能材料试验机中进行，定义裂缝引起的钢桥面铺装的强度损失率为

上述式中，小梁强度主要是指采用小梁弯曲试验分别测定破坏前以及破坏后铺装混合料小梁的弯拉强度，相应的，定义评价指数强度恢复率为

疲劳性能评价采用沥青混合料小梁的疲劳试验进行，定义疲劳寿命恢复率为

作为本发明的进一步优选，钢桥面铺装现场大修效果评价具体为从钢桥面铺装进行大规模修复后的一月开始，对钢桥面铺装层整体进行定期跟踪监测，调查得到铺装层破损率，回归计算其SDPQI值，SDPQI值大于75时认为表面状况良好；小于75时认为铺装层的表面状况较差。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提出了钢桥面铺装维修方法及基于数字编码的病害快速定位技术，形成了钢桥面铺装病理的精确诊断与病害发展的准确预测方法；

2、本发明构建了钢桥面铺装修复材料的综合评价指标体系，提出了修复材料的性能参数指标，同时研发了冷拌树脂灌缝材料和冷拌树脂结合料等高性能快速修复材料；

3、本发明提出了钢桥面铺装修复效果评价方法，并在此基础上提出了基于能耗及碳排放指标的环境效应评价方法和基于全寿命成本分析的钢桥面铺装病害养护修复经济性评价方法。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

沥青路面一般为普通改性沥青混凝土，而桥面铺装层主流面层材料为环氧沥青混凝土和沥青玛蹄脂混凝土(SMA)，受铺装材料的自身组成影响，铺装层表面的抗滑性能也存在差异，因此，在评价标准上需结合铺装面层材料进行适当的调整。沥青铺装层裂缝存在“自上而下”破坏现象，不同的裂缝深度对铺装层性能产生不同的影响效应，因此存在着裂缝病害在铺装层竖直方向上贯穿度的评价。沥青铺装层的开裂对铺装层的行驶舒适性和行驶安全性不产生影响，其主要影响为裂缝病害贯穿铺装层后，雨水沿裂缝进入铺装层与钢板接触而引起锈蚀，影响桥梁结构安全；而且倘若裂缝病害没有及时得到处理，也会引起一系列的次生病害(如网裂、块裂、坑槽、脱空等)，影响铺装层使用寿命，因此需要提出评价指标评价裂缝病害的严重程度，为了解决背景技术中指出的有效养护维修技术的缺乏导致钢桥面铺装病害蔓延的恶化，本申请提供了一种维修方法，沿用沥青路面的评价方法来计算铺装层抗滑性能指数，同时针对此维修方法维修后的性能进行了针对性的评价，具体的做如下阐述。

钢桥面铺装维修方法，包括以下步骤：

第一步，对钢桥面病害进行诊断，具体包括以下诊断步骤：

S11，对钢桥面的病害进行分类：根据对钢桥面铺装病害的调查分析，总结出钢桥面铺装层的常见病害类型，并进行分类；

钢桥面铺装层的常见病害类型如下：

⑴纵、横向裂缝。病害产生原因大致有以下几点：①汽车荷载过重引起铺装层表面拉应变过大；②桥梁结构特别是桥面系结构刚度不足，引起铺装层表面拉应变过大；③铺装材料耐疲劳性能不足；④铺装整体抗拉强度不足，在产生推移时形成斜向上开裂。裂缝类病害产生的位置有A定的规律性：①纵、横隔板上方；②加劲肋肋顶，平行裂缝；③上面层施工纵缝，或下面层施工纵缝反射缝；④其他。

⑵脱层。脱层破坏的出现主要与粘结层强度及铺装层材料的高温稳定性有关。如果粘结层强度较低，或粘结层施工不当，则容易脱层。

⑶坑槽。坑槽一般与材料自身性能以及对裂缝、鼓包等病害没有及时维护有关。

除了以上所述的破坏形式，钢桥面铺装的病害形式还包括以下几种：①伸缩缝与铺装结合部位在长期行车荷载作用下形成段差；②行车磨耗作用及铺装面层材料抗磨光功能不足而引起铺装表面抗滑性能不足；③沥青混凝土铺装施工中产生气泡(鼓包)等破坏；④在加劲肋之上出现平行裂缝和铺装层位移；⑤车辙与推移。车辙与推移出现的主要原因是铺装材料的高温稳定性不足，由于环氧沥青混凝土优异的高温稳定性，车辙与推移的情况出现较少。

另外，铺装表面沥青结合料的高温老化、行车过程中的油滴污染、硬物压痕等在钢桥面铺装使用状况调查过程中都曾观察到，这些因素对钢桥面铺装的使用状况均会造成很大的影响。

通过调查统计和分析，提出了钢桥桥面铺装的损坏分类和分级标准，对钢桥桥面沥青铺装破损重新进行了定义，将破损统一划分为10类，如表1所示。

表1钢桥面铺装病害类别、描述及权重

S12，对钢桥面的病害部位进行定位：

与沥青路面相比，钢桥面铺装的长度一般在2km以内，其病害相对集中。此外，由于钢桥的结构特性，钢桥面铺装的病害通常存在一定的规律性，人工巡查方式仍是最适合的检测方式。相对沥青路面而言，由于钢桥在路网中的重要性，对钢桥面铺装的病害巡查记录等级也相应地有所提高。因此，需要在巡查检测基础上，进一步探索钢桥面铺装的病害定位及数据记录方式。以钢桥面铺装地巡查为例，建立一种基于数字编码地人工巡查及数据记录方法，实现铺装层病害地快速定位及数据统计分析。

S13，对钢桥面的病害部位进行铺装区间编码：

编码可实现桥面沥青铺装层地坐标化，每一部位钢桥面铺装层都有唯一地铺装层编码与之对应。编码后的钢桥面铺装可实现病害的快速定位，便于后期快速查询和统计铺装层病害分布。传统沥青路面数据采集主要是采取路段编码，区间长度在1000m左右；而钢桥面铺装层长度在几十米到1000m。为了体现钢桥面铺装病害的位置分布效应，需结合钢桥面铺装的实际长度，以桥型某特征如索杆、护栏作为分区节点，重新设置区间长度，建立适用于钢桥面铺装层的编码方式。

S14，对钢桥面的病害进行统计分类：对钢桥面病害进行编号后，同时记录病害类型，并对病害进行分析；

具体包括两部分，第一部分为对钢桥面铺装裂缝行为的结构多尺度分析，在此部分分析中，包括钢桥面铺装的裂缝外部成因分析，钢桥等大型土木工程结构的构造复杂、体积巨大，很难对其进行结构全尺度在线试验，从试验角度去认识其裂缝行为规律。首先，进行低层次尺度的悬索桥整桥模型分析：在整桥静力分析的基础上，截取最不利梁段，建立中层次尺度的含铺装层局部梁段模型进行受力分析，并选取最不利位置进行正交异形板的高层次尺度动力分析，获取铺装层的细节动力响应。考虑了铺装不平度的影响对多尺度分析结果进行修正，在此基础上确定铺装层的裂缝敏感性分布规律；

采用低层次尺度模型分析、中层次尺度模型分析、高层次尺度模型分析以及钢桥面铺装裂缝敏感性空间分布规律分析；

⑴低层次尺度模型分析

研究整桥响应的主要目的是获取最不利响应位置及相应数值。根据最不利响应选取最不利梁段，并将其相应位置的响应值导入到局部梁段模型中。

⑵中层次尺度模型分析

采用混合单元法进行了边界条件的传递。

⑶高层次尺度模型分析

为了进一步精确获取裂缝敏感性在局部区域的细节分布规律，研究进行了高层次尺度的正交异性板结构受力分析。

⑷钢桥面铺装裂缝敏感性空间分布规律分析

钢桥面铺装的裂缝敏感性主要由铺装层表的拉应力与铺装材料的抗裂性能共同决定。若记铺装层的拉应力为T，铺装材料的抗裂性能为R，则铺装层表面的裂缝敏感度S可由式(2-1)来确定：

S＝T-R (2-1)

从式(2-1)可以看出，S实际上代表了铺装层表面拉应力T超出了材料抗裂性能R的量值。在实际桥面铺装的各个位置，R和T值的影响因素较多，在各个位置的差异较大，难以完全定量测量。在数值分析与调研的基础上，本申请给出如下钢桥面铺装裂缝敏感度公式：

S＝0.5abcT_max+0.5D (2-2)

式中，Tmax定义为最大拉应力，定义为100；D定义为材料初始损伤，该值的取值范围在0-100之间，0表示材料完好，100表示已有缺陷；a为车道影响系数，用于修正不同车道的应力；b为整桥影响系数，用于反映整桥对应力的影响；c为局部结构影响系数，用于反应局部位置的应力大小。

公式中参数的取值主要依据数值分析的结果与现场调研的情况。本例中，对不同位置D的取值作如下设定：

在一般位置，材料无初始损伤，D为0；在横隔板附近，考虑到横向裂缝与纵向裂缝的交叉影响，D取20；在施工纵缝处，材料初始损伤较为严重，D取80。

车道影响系数a根据对钢桥面铺装运营情况的实桥调研结果选取，根据实桥调研时单位时间内各车道的平均重车通过数量，取超车道、行车道与重车道的车道影响系数分别为0.4、0.8与1.0。由于横向拉应力受整桥的影响较小，因此在纵向裂缝敏感性分析时，不考虑整桥影响系数，b取1.0。桥面铺装的层表横向拉应力的在横隔板边缘与跨中出现峰值，在其他位置相对较小，根据分析得出的横向拉应力值，在横隔板边缘最大横向拉应力处，c取1.0，在横隔板跨中，c取0.9，在其他位置，c取平均值0.8。

第二部分为沥青混凝土形成与扩展规律分析，裂缝的形成不仅与铺装结构的整体受力特性有关，与铺装材料的抗裂性能也密切相关。为了对钢桥面铺装进行更好的养护和修复，需要研究钢桥面铺装材料的抗裂特性，及裂缝在铺装材料中萌生、扩展失稳等规律，为修复材料及工艺的选择和研发提供基础。模拟沥青混凝土切口小梁的低温C点弯曲试验。通过研究，探索沥青混凝土的细观裂纹启裂、扩展直至失稳的全过程中的行为规律，为钢桥面沥青混凝土铺装裂缝修复材料与工艺的选取提供理论支持。

此部分中包括沥青混凝土裂缝形成与扩展的细观试验仿真以及沥青混凝土裂缝形成与扩展的细观数值仿真。

⑴沥青混凝土裂缝形成与扩展的细观试验仿真：

在沥青混凝土的抗裂行为试验中，细观裂缝的捕捉及度量是其中的难点所在。切口小梁C点弯曲试验是国内外评价材料抗裂性能的最常用的试验方式，采用该方法对沥青混合料的抗裂性能进行了研究，该方法也是国际结构与材料研究所联合会(RILEM)推荐的方法。

⑵沥青混凝土裂缝形成与扩展的细观数值仿真：

将制备的沥青混合料小梁试件的截面通过图像处理方式识别后，可通过工程软件转换格式后导入至ABAQUS中。图像分解后，分别根据图像生成集料的几何模型与砂浆的几何模型。为了模拟开口小梁在极限荷载下的弯曲试验，在小梁的跨中下方预制了高为7mm的裂缝。模拟沥青混凝土在低温条件下的开口小梁弯曲实验时，小梁的跨中含预制裂缝的局部断面是重点关心的部位，其他部分则对模型分析结果影响不大。因此，在划分网格时，采用D节点平面应力单元，仅对所关心的部位进行了局部精细化划分，划分网格。

第二步，对钢桥面病害进行维修，具体包括以下维修步骤：

S21，依据评价标准进行钢桥面铺装层病害性能的评价指标计算，公路技术状况主要通过指数MQI(Maintenance Quality Indicater)和相应分项指标表示，包含路面、路基、桥隧构造物和沿线设施D部分内容，路况检测数据包括破损数据、平整度、抗滑性能、车辙等，主要反映了路面的功能状况；路面结构强度主要采用弯沉指标进行评价。根据路况和结构强度评价结果，对于存在缺陷的路段进行详细的数据采集工作，包括病害调查、取芯和材料试验等。

表2公路技术状况等级

其中，高速公路的路面损坏(PCI)权重系数分别达到0.35(沥青路面)和0.5(水泥路面)，是路面技术状况水平的重要指标之一。然而《公路技术状况评定标准》中关于路面损坏的内容主要涉及了沥青路面、水泥路面和砂石路面，损坏类别还未涉及到钢桥面铺装。根据数据补充调查结果，结合工程实践经验，选择合适的养护对策，并对病害进行局部处治。

为增加钢桥面铺装层性能评价模型的准确性与合理性，结合钢桥面铺装层病害分类方式，相应地选取分项性能评价指标为铺装层裂缝状况指数(Steel Deck PavementCracking Condition Index简称SDCCI)、铺装层损坏状况指数(Steel Deck PavementCondition Index简称SDPCI)、铺装层竖向变形指数(Steel Deck Pavement VerticalDefoIrmation Index简称SDVDI)、铺装层抗滑性能指数(Steel Deck Pavement SkiddingResistance Index简称SDSRI)、铺装层粘结层状况指数(Steel Deck Pavement AdhesiveCondition Index简称SDACI)、铺装层修补状况指数(Steel Deck Pavement PatchingCondition Index简称SDPPCI)。

需要计算的评价标准包括铺装层裂缝状况指数、铺装层破损状况指数、铺装层竖向变形指数、铺装层抗滑性能指数、铺装层粘结层状况指数以及铺装层修补状况指数；

⑴铺装层裂缝状况指数：

沥青铺装层裂缝存在“自上而下”破坏现象，不同的裂缝深度对铺装层性能产生不同的影响效应，因此存在着裂缝病害在铺装层竖直方向上贯穿度的评价。沥青铺装层的开裂对铺装层的行驶舒适性和行驶安全性不产生影响，其主要影响为裂缝病害贯穿铺装层后，雨水沿裂缝进入铺装层与钢板接触而引起锈蚀，影响桥梁结构安全。而且倘若裂缝病害没有及时得到处理，也会引起一系列的次生病害(如网裂、块裂、坑槽、脱空等)，影响铺装层使用寿命，因此需要提出评价指标评价裂缝病害的严重程度。

⑵铺装层破损状况指数：

铺装层破损类病害主要包括坑槽、网状裂缝、块状裂缝三种。当沥青铺装层出现破损后，给铺装层的作用带来一系列的影响：

第一，铺装层表面不完整使得车辆行驶在铺装层上产生颠簸，影响驾乘人员的舒适性，降低了桥梁使用水平；

第二，铺装层出现破损，表面如果产生坑洞等严重病害，车辆在高速行驶时因平整性差极易产生交通事故，而且出现坑洞在降水天气下容易积滞水分，影响行车安全；

除了上述类似与沥青路面破损类病害的影响外，桥面铺装层破损类还存在容易引起结构安全问题。当铺装层出现破损后，水分容易沿着破损面进入铺装层内部，在车辆荷载作用下加剧铺装层破坏，且病害一旦破损至钢板后，钢桥面板也易产生锈蚀等现象，给桥梁结构安全带来隐患，故需考察破损深度对铺装层性能产生的影响。综上所述，本申请提出破损状况指数评价破损类病害对铺装层性能产生的影响。

⑶铺装层竖向变形指数：

铺装层变形类病害包括车辙、推移、拥包三类，其表现为铺装层表面出现沉陷及其侧向隆起现象。铺装层变形类病害在铺装层表面没有产生破损而不会对桥梁结构安全产生影响，其只在铺装层上产生竖向变形形成高差，其主要影响包括两方面：第一，影响铺装层平整度，继而影响行驶舒适性；另一方面，在出现降水时，受铺装层竖向变形影响，雨水不能顺利排出而积滞在铺装层面层，车辆在高速行驶情况下极易形成水漂现象，影响行车安全。受铺装材料与铺装结构组合的影响，为保证评价准确性，变形量的评价标准需要重新确定。

⑷铺装层抗滑性能指数：

本申请沿用沥青路面的评价方法来计算铺装层抗滑性能指数。沥青路面一般为普通改性沥青混凝土，而桥面铺装层主流面层材料为环氧沥青混凝土和沥青玛蹄脂混凝土(SMA)，受铺装材料的自身组成影响，铺装层表面的抗滑性能也存在差异，因此，在评价标准上需结合铺装面层材料进行适当的调整。

⑸铺装层粘结层状况指数：

粘结层失效后沥青铺装层与钢桥面板不再作为一个整体共同受力，两者之间的变形协调性与一致性难以保证，铺装层在使用中极易出现病害现象。

粘结层失效病害主要有两类：一类是由表面破损后水分侵入，在车辆荷载作用下产生较大的动水压力，致使粘结界面受到冲击而破坏。另外一类主要为自身材料性能影响，粘结层材料自身粘结性能不足，铺装层底部与钢桥面板以及铺装层直接不再连续，丧失工作协同性。综上所述，为了合理评价粘结层失效类病害对铺装层性能产生的影响，需要针对此类型病害提出相应的评价指标，即铺装层粘结层状况指数。

⑹铺装层修补状况指数：

修补率可反应铺装层总体性能状况，高修补率意味着桥面铺装层的总体性能不佳。另外，修补率的变化可以反应沥青铺装层的性能变化情况，修补率增长越快，反应铺装层病害增加速率越大，修补的效率不佳，可以间接地检验修复材料的有效性。

S22，建立钢桥面铺装病害性能评价模型，评价模型的建立步骤包括S221，建立钢桥面性能评价层次结构模型，S222，建立判断矩阵，S223，计算相对重要度以及进行一致性检验，S224，计算综合重要度并进行检验，S225，确定权值，S226，得到钢桥面铺装层使用性能评价公式；

S23，选择钢桥面铺装修复材料，包括冷拌灌缝材料或者冷拌胶结材料或者热拌环氧砂浆；

⑴冷拌灌缝材料包括主粘剂和固化剂，具体的：

主粘剂与固化剂是修复材料的两个主要成分，本申请选取环氧树脂作为修复材料的主粘剂。环氧树脂的类型较多，双酚A型环氧树脂性能较好，是室温固化胶的首选树脂，便于常温下拌和施工的角度考虑，选用液态双酚A型环氧树脂。液态双酚A型环氧树脂平均相对分子量较低，平均聚合度n＝0-1.8，当n＝0-1时，室温下为液体，如E-51，E-44，E-42等；当n＝1-1.8时，室温下为半固体。

固化剂是修复材料中的另一主要成分。环氧树脂材料是通过其两个不同组分的化学固化反应形成强度。在固化反应中，环氧树脂的内部分子链聚合成一个三维结构，保证了环氧树脂性能的温度。然而，这一过程需要固化剂的辅助作用，目前环氧树脂常用的固化剂主要有：脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子聚酰胺及改性芳胺等。各类固化剂在颜色、粘度、固化性、毒性等方面各具优劣，以下列出了其性能对比：

颜色：(浅)脂环胺＞脂肪胺＞聚酰胺＞芳香胺(深)

粘度：(低)脂环胺＞脂肪胺＞聚酰胺＞芳香胺(高)

固化性：(快)脂肪胺＞脂环胺＞聚酰胺＞芳香胺(慢)

毒性：(强)脂肪胺＞芳香胺＞脂环胺＞聚酰胺(弱)

柔软性：(柔)聚酰胺＞脂肪胺＞脂环胺＞芳香胺(刚)

粘结性：(优)聚酰胺＞脂环胺＞脂肪胺＞芳香胺(劣)

耐水性：(优)聚酰胺＞脂环胺＞脂肪胺＞芳香胺(劣)

单一的多胺固化剂较难同时满足环氧树脂低粘度、快速固化及优良力学性能的要求，考虑到固化剂的上述功能要求及便于配伍调节，采用混合多胺类固化剂，同时还会配以稀释剂等其他添加剂共同作用。

⑵冷拌胶结材料包括冷拌树脂材料，具体的：

影响冷拌树脂材料性能的因素较多，配方方面主要包括树脂基体、固化剂、稀释剂、促进剂以及增韧剂等改性材料。为确定多因素变量的配方的试验工作量比较繁重，因此，必须采用科学的设计方法，准确、快速地得到合理的配方。主要原材料成分如下：

①树脂基体：双酚A型环氧树脂(E-51)。

②固化剂：651低分子聚酰胺。

③促进剂：2,4,6-C(B甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)。

④增韧剂：端环氧基液体丁腈橡胶(ETBN)。

⑤稀释剂：端环氧基嵌段聚醚(ETPEG)、丁基缩水甘油醚(BGE)。

⑥偶联剂：γ-氨丙基C乙氧基硅烷(KH-550)。

其中，丁基缩水甘油醚(BGE)可与环氧树脂互溶，且参与固化交联反应，属于溶解反应型稀释剂，即活性稀释剂。

其中，γ-氨丙基C乙氧基硅烷(KH-550)，可有效提高树脂与硅微粉之间的粘结力和界面憎水性能，提高胶料与集料之间粘附力，改善树脂低温脆性，通常添加量为1-5份。

⑶热拌环氧砂浆包括修复性原材料以及环氧沥青砂浆矿料，具体的：

修复原材料：采用TAF-EPOXY环氧树脂粘结剂，基质沥青选用70#道路石油沥青，粘层油材料选用HYPER-PRIMER环氧树脂；

环氧沥青砂浆的制备需按以下步骤进行：

①先配制环氧树脂粘结剂，将主剂与固化剂按质量比56:44混合而成环氧粘结剂结合液，拌和温度为50-60℃，拌和时间约4min；

②将70#基质沥青加热至150℃，将配制好的环氧树脂粘结剂与基质沥青按质量比50：50混合；

③矿粉与集料加热至180-190℃后，将拌制的环氧沥青粘结剂倒入拌和锅内，充分搅拌，使得环氧沥青砂浆均匀一致，所有矿料颗粒全部裹覆环氧沥青粘结剂，无花白料、死料、结团成块或离析现象时，即可倒出砂浆材料。出料温度需控制在168-180℃。

④将成型完毕的环氧沥青砂浆在60℃环境下养生4天后进行后续试验。

S24，实施钢桥面铺装修复工艺，包括预防性养护或者矫正性养护或者铺装层大修。

⑴其中，预防性养护包括：

(A)局部裂缝处理：对于铺装整体技术状况优良，铺装表面裂缝数量不密集的位置，采用灌缝方案作为钢桥面铺装预防性养护，提高铺装的防水性能和整体性能，起到愈合铺装裂缝，改善钢桥面铺装的表面平整性等作用，从而有效保持甚至提高铺装体系的技术状况，延长铺装的剩余寿命，推迟大中修。

其中，对于裂缝周围铺装没有出现混合料松散现象且裂缝宽度小于5mm的裂缝，可以采用高渗透环氧树脂进行直接灌缝处理。

(B)集中裂缝处理：对于铺装整体技术状况尚可，但铺装表面出现A定程度集中裂缝的位置，采用采用高渗透性环氧树脂碎石薄层罩面+高耐候性的环氧树脂碎石薄层罩面的方案作为钢桥面铺装预防性养护。

树脂碎石薄层罩面主要有两层树脂和碎石组成，总厚度为3-5mm；下层渗透性树脂可以对铺装的空隙、裂纹、裂缝进行封闭修复，恢复铺装强度，提高铺装使用性能；而上层耐候性树脂则起到封层防水、抗老化作用，并提高铺装面层的抗滑性能，从而提高行车安全和舒适性的作用。

树脂碎石罩面的施工工艺流程为：原铺装面清洁，铺装面喷砂抛丸2mm，涂布渗透性环氧树脂，撒布2.36-4.75mm的碎石，经常温养生1天，涂布耐候性环氧树脂，撒布1.18-2.36mm的碎石，养生8h后开放交通。具体流程如下：

①为了利于环氧树脂的渗透，增加环氧树脂与铺装表面的粘结力，首先应确保原铺装面洁净，再对其进行喷砂抛丸处理，要求喷砂抛丸深度不小于2mm；

②清理铺装喷砂抛丸后的废弃污物，达到混凝土表面无污物，形成粗糙表面；

③采用热鼓风机吹干吹净喷砂抛丸后的铺装表面；

④对喷砂抛丸后，铺装暴露出来的裂缝等病害，先进行局部环氧树脂灌缝和找平处理；

⑤拌和环氧树脂，并进行第A层树脂碎石罩面施工，即涂布渗透性环氧树脂并立即进行碎石撒布；

⑥待第一层渗透性树脂碎石罩面施工完毕后，养生至次日，清扫回收表面的未粘结碎石，其后，立即进行二层耐候性树脂碎石罩面施工，施工完毕后，采用雨布盖好，做好防雨防潮工作，养生至次日。

⑦一般渗透性树脂碎石罩面常温固化时间为24-30h，耐候性树脂碎石罩面为5-7h，固化完毕后，采用清扫车和笤帚清扫路面松动碎石。

⑵矫正性养护包括：

(A)独立坑槽处理：坑槽是钢桥面沥青混凝土铺装各类破损中较常出现且危害性较大的一类严重破损。特别是在降雨后或在冬春季之交雪水的反复冻融后，钢桥面沥青混凝土铺装在服役过程中的局部网裂、龟裂或其他意外损伤易发展成为坑槽病害。

①基面处理

对于坑槽区域，按照“圆洞方补、斜洞正补”的原则，首先划出所需修补坑槽的轮廓线。将原破损区域用切割机开槽切割处理，切割角度控制在45～60度之间，切割的长度、宽度、深度根据现场破坏区域确定。然后用铲子等工具对开槽区域清理，把松散、剥落的混合料剔除，进而采用钢刷、软毛刷清理基面或小扫帚清除干净，最后再用吹风机对表面除尘。

开槽基面需保证整体平整，避免坑洼不平，同时要保证坑槽修复区域底面有A定的毛糙度，以保证修复效果。

②材料用量计算

量测出坑槽区域切割的具体尺寸，现场计算得到坑槽修补体积、基面面积，继而计算出所需粘接剂用量、环氧砂浆材料的具体质量，再结合修复材料研究中给出的沥青用量、集料级配计算出各种材料用量的准确用量，以避免材料浪费。

③修复方法

首先在坑槽修复的基面及四周涂布Hyper-primer粘接剂，涂布的粘结层应均匀、连续、用量准确，涂布量为0.45-0.68L/m²，涂布超量、漏涂或少涂的地方应及时纠正。

将拌和好的环氧砂浆填于修复区，并用抹子磨平修复面，对修复面积较大区域采用平板振动夯进行压实处理，面积较小修复区域采用橡胶锤或小型振捣设备压。如果坑槽较深，应将环氧沥青砂浆分两次或三次摊铺和压实。

(B)连续坑槽及大面积网裂处理：

对于出现连续坑槽及大面积网裂等病害的部位，建议进行铣刨重铺。采用冷拌树脂组合式铺装等新型铺装材料与技术，施工方便，交通封闭时间短，达到快速养护快速开放交通。

冷拌树脂组合式铺装方案主要特点如下：

①冷拌树脂组合式铺装为全冷拌冷铺型材料，施工方便，无需要大型拌和场站，现场摊铺碾压与一般沥青混合料基本相同，施工质量受气温影响小，适宜于局部修补施工。

②冷拌树脂组合式铺装具有优良的防水性能、水稳定性、高低温性能、可以满足大跨径钢桥面铺装的使用要求。

③冷拌树脂组合式铺装养生时间短，常温条件下只需3天养生即可达到设计强度，对交通影响小。

④冷拌树脂组合式铺装可高效解决多种不同类型病害，可操作性较强，是理想的钢桥面养护修复方案。

冷拌树脂组合式组合式铺装主要施工工序流程：

步骤A：原路面挖除

原路面挖除是本工程的施工难点，施工时在确保安全施工的前提下，既要保证钢板不受损伤，又要保证施工进度。挖除施工按以下流程进行施工，必要时随时增加施工机械和人员。

1、根据桥面病害调研和现场检查情况，画出挖除位置，确定挖除面积。

2、旧路面采用铣刨机和小型机械配合人工作业挖除运走，清理至钢板表面。

3、铣刨机进行旧路面铣刨时禁止一次性铣刨到钢板，至少留存5-10mm高度，以免对钢板造成伤害。铣刨时人随机走，随时检查铣刨厚度，防止铣刨厚度过大

4、对于临近钢板部分环氧沥青混凝土较难清除，可采用微波加热技术加热减小挖除难度后，用小型机械配合人工进行挖除，同样严格注意保护钢板不被破坏。此环节为挖除施工重点环节，因为此工序清理至钢板表面，既要保证施工质量，确保清理干净，又要保证不伤钢板，因此施工时要严格控制微波加热车加热温度及施工人员人工凿除时的凿除角度。

步骤B：EBCL层施工

1、喷砂除锈

①打砂前对钢板采用吹风机进行清理，确保钢板表面干燥、无污染。

②在喷砂过程中，喷砂机连续、匀速地进行喷砂除锈工作，抛丸打砂机按1.5m/min的速度进行控制。由于是在旧桥面上进行喷砂除锈，若进行一遍喷砂除锈后无法满足要求，继续进行第二遍或第三遍喷砂除锈，直至满足设计要求。

③钢板经喷砂除锈处理后，清洁度要求达到Sa2.5级，粗糙度满足μ60-120技术要求。针对喷砂机无法处理的边角部位采用人工用打磨机打磨的方法进行处理。

2、EBCL层施工：

EBCL由A、B两组分组成，两组分严格按照生产厂家提供的比例进行混和，混和完毕后采用电动搅拌机搅拌均匀，采用人工涂布方式将EBCL胶料刮涂在提前画好的方格网内，涂布要求均匀、无堆积、无流淌。EBCL层未固化以前严禁一切人员和机械进入。

EBCL胶料涂布量按照方格网控制，用量0.9-1.1kg/㎡。然后立即洒布一层3-5mm单粒径的石子，使之与EBCL胶料一起固化。石子要求干燥、清洁，洒布量为2.5-3.5kg/㎡。撒布碎石要求均匀、满布不重叠、无堆积，形成牢固的抗滑表层。施工养护过程中要注意保护，严禁在EBCL层达到强度前，人员车辆的进入。

步骤C：RA整体化层施工

1、EBCL界面涂布树脂粘层

为保证EBCL和RA之间的粘结可靠，在施工RA前，应对已固化的EBCL层顶面进行清洁，去除可能的油污、灰尘等杂物，然后在EBCL顶面涂刷一层树脂粘层，然后再进行RA混合料的摊铺。RA胶的涂布量约0.4-0.6Kg/㎡，用刷子涂刷均匀。

2、RA混合料拌和

RA混合料的拌和与级配控制：RA混合料是树脂沥青混合料，无法用抽提的方式检验沥青含量和石料级配。必须事先做好矿料级配、设备标定和胶料检验、试拌试铺等方面的工作，确保实际拌制的RA混合料达到设计要求的性能。

步骤D：树脂沥青抗滑罩面层

1、当RA混合料的马歇尔强度达到20kN后，方可开始对RA面进行抛丸施工。

2、抛丸施工结束后用吹风机将界面吹干净后，宜立即开始树脂沥青抗滑罩面层施工，防止抛丸处理后界面再次污染。

3、树脂沥青抗滑罩面层施工方法参照钢板表面的ERG层施工，胶料涂布量按1.2-1.5kg/㎡涂布。

4、撒布2-4mm碎石，撒布总量按4～6kg/m2，具体撒布量按施工时撒布均匀、密实计算。

⑶铺装层大修：

采用高性能冷拌改性树脂材料在钢桥面铺装结构中用于防水粘结层、粘结层、和铺装层，根据铺装结构的不同，每种材料的施工工艺也不同，具体的有以下几种：

(A)防水粘结层施工工艺

防水粘结层必须在钢桥面板喷砂处理结束后2h内立即进行施工。在规定时间内未进行冷拌改性树脂层涂刷的，应根据情况对钢桥面板进行重新喷砂处理。

施工准备

①首先在非施工区域做好污染防治的遮蔽工作，并对喷砂除锈的钢板表面进行清洁处理，确保钢板表面无灰尘及其他杂物等。

②冷拌改性树脂粘结料施工采取刮涂的方式，涂布量按“网格法”控制。刮涂前应在钢板表面进行标记，网格的宽度宜结合操作人员臂展长度确定，应尽量控制网格尺寸大小，以保证冷拌改性树脂粘结料的有效性。

③根据冷拌改性树脂层3～5mm碎石撒布量2.5～3.5kg/m2的要求，沿纵桥向间隔摆放袋装干燥、洁净的3～5mm碎石，每袋碎石质量不宜超过10kg。

施工工艺

第一步，胶料制备

①在配制冷拌树脂时，现场铺设防止污染的彩条布，并配制混合用的胶桶、电动搅拌器、电子称、量杯和刮涂用的刮刀等器具。

②冷拌改性树脂粘结料由A、B两组分组成，混合使用前先用电动搅拌器将A、B各自组分搅拌10-15s，防止材料长时间堆放后产生分层或不均匀等质量问题。

③B两组分均由小桶包装，方便人员搬运。使用前施工人员对包装桶的重量进行抽检，并严格按照规定的比例进行A、B料的混和。

④混和完毕后A、B料采用电动搅拌机搅拌均匀，电动搅拌时间以混合均匀为准，A般不少于2min，搅拌均匀的冷拌改性树脂必须在30min以内施工完毕。

第二步，粘胶料涂布

冷拌改性树脂施工采用画方格网人工刮涂方式涂布于钢板表面，涂布要求均匀、无堆积、无流淌，涂布量为0.9-1.1kg/m2。刮涂的操作人员用特制刮刀反复刮涂粘胶料，使粘结料均匀得分布在方格网内。刮涂好粘胶料的作业面除撒布碎石人员外，禁止其他任何人员进入。

第三步，碎石撒布

冷拌改性树脂粘结料涂布完毕后在胶料表面撒布A层3-5mm粒径的石子，单粒径碎石撒布要求干燥、清洁、均匀、无堆积，碎石满布率达70-80％，使之与冷拌改性树脂粘胶料A起固化，形成粘结牢固的冷拌改性树脂防水抗滑层。

(B)粘结层施工工艺

一、基本要求

①界面清理

施工前应先将防水粘结层表面清扫干净，清扫后的表面应清洁、干燥，无污染、无尘土；并采取措施，保证进入作业面的施工机具清洁。

②气候条件

冷拌树脂粘结层涂布前可采用热鼓风机烘干防水粘结层表面，确保防水粘结层的干燥。涂布时气温不得低于10℃，风速大于10m/s、有雾、露水、下雨或相对湿度大于85％时不得施工。

③非涂布区的覆盖

为避免与铺装层接触以外的护栏及其他构造物遭受污染，涂布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。

④涂布量控制

为准确有效地控制冷拌树脂的涂布量，事先沿摊铺方向进行标记。涂布的整个过程应由专人对施工质量进行控制，记录每桶混合胶料的涂布开始与结束时间、涂布的段落以及粘结料使用量，确保涂布量控制在0.3～0.5kg/m2。

二、施工工艺

第一步，冷拌树脂搅拌

①冷拌树脂施工现场配制。在配制冷拌树脂胶料时，现场铺设防止污染的彩条布，并配制混合用的胶桶、电动搅拌器、电子称、量杯等器具。

②冷拌树脂由A、B两组分组成，混合使用前先用电动搅拌器将A、B各组分搅拌均匀。

③A、B两组分均由小桶包装，方便人员搬运。使用前施工人员对包装桶的重量进行抽检，并严格按照规定的比例进行A、B组分的混和。

④混和完毕后A、B组分采用电动搅拌机搅拌均匀，电动搅拌时间以混合均匀为准，一般不少于2min，搅拌均匀的冷拌树脂必须在30min以内施工完毕。

第二步，冷拌树脂涂布

①冷拌树脂涂布采取传统的人工涂布方式，涂布量按0.3～0.5kg/m2控制。

②冷拌树脂涂布采用专业的工具，施工人员按照冷拌树脂混凝土摊铺宽度方向一致分布，一起渐进涂布施工，涂布的冷拌树脂界面要求均匀、无堆积、无露白等现象。

③现场由专门的技术人员对冷拌树脂涂布用量进行核实、计算，并根据涂布量的偏差情况进行冷拌树脂涂布量的调整。

(C)铺装层结构设计及复合件性能研究

开展铺装结构两种结构，包括双层式和复合式两种：

①复合式结构性能研究

钢桥面的破坏通常是由界面层的破坏以及铺装层疲劳引起。目前国内钢桥面铺装研究主要采用剪切、拉拔试验评价铺装材料的界面性能。

②双层式结构性能研究

双层式冷拌树脂钢桥面铺装重点研究带钢板疲劳性能。为了较为准确的评价钢桥面铺装的使用性能，需要在接近实际使用条件的情况下对钢桥面铺装状况和性能进行快速的试验研究，在尽可能短的时间内取得试验结果。

(D)铺装层施工工艺

一、施工准备

①冷拌树脂混凝土拌和施工前，首先应对拌和设备的计量系统进行标定，以各冷料仓的实际称重质量与设定值进行误差修正，从而保证冷拌树脂混凝土级配的稳定。

②冷拌树脂混凝土拌和前应由试验室下达施工单日的生产指令，指令内容包括：每盘混合料原材料使用质量、干拌时间、湿拌时间以及运输车装料数量等。

③确保桥面板的干燥、洁净，摊铺前应采用森林灭火器对桥面清洁处理。

④根据10-15mm碎石撒布量2.5-3.5kg/m2的要求，将清洁的单粒径石子袋装后等间距放置于桥面两侧的路缘石上。

二、施工工艺

第一步，冷拌树脂混凝土的拌和

冷拌树脂混凝土采用树脂沥青拌和机进行生产，拌和机设置应架设在施工现场附近，一般不超过1km，可以有效减少冷拌树脂混凝土混合料的运输距离，提高冷拌树脂混凝土混合料的生产效率并保证冷拌树脂混凝土有效摊铺碾压时间。由于冷拌树脂混凝土的数量少且施工时间短，在无特殊情况下拌和场可设在引桥上。

冷拌树脂混凝土主要由胶结料、集料、矿粉、聚酯纤维等混合组成，冷拌树脂混凝土生产流程主要包括：集料的称量，胶结料的称量混合以及混合料拌和三个阶段。

①根据冷拌树脂混凝土配合比设计结果，将各档集料分别置于拌和机冷料斗中，根据一盘冷拌树脂混凝土混合料中所占重量分别放料至称量斗进行称量。

②冷拌树脂混凝土胶结料由A、B两种组分组合而成，将两组分按照每A拌锅所需用量，分别称量完毕后，将A、B组分泵送至拌和机上方的混合容器内进行搅拌，混合时间不少于2min。

③将事先计量好的矿粉、聚酯纤维等外掺剂在集料输送至提升斗后，采取人工直投的方式进行添加，并提升至拌和机搅拌缸内。

④矿料在拌锅内干拌一定时间后，加入胶结料进行拌和。推荐冷拌树脂混凝土干拌时间控制在15s，湿拌75s，一锅料控制在90s左右，具体拌和时间控制参数根据拌和机试拌效果最终确定。

第二步，冷拌树脂混凝土装料和运输

①运输车应清理干净，车厢内与混合料接触的部位涂层植物油作为隔离剂，所有施工车辆进入施工区前，轮胎必须清理干净；防止运输车在运料过程中发生滴油、漏水现象，每辆运输车发动机底部需用彩条布进行遮挡。

②为保证混合料在规定时间内施工完毕，需根据现场拌和时间、运输时间和摊铺碾压时间确定合理的料车装料数量，以保证摊铺过程不等料，每盘料在规定时间内摊铺碾压完毕。

③运输车行驶至RA冷拌树脂粘结层，运输车行驶速度宜控制在5km/h以内，不得在工作面上调头、急刹车，卸完混合料后应直行驶离。

第三步，冷拌树脂混凝土摊铺

①冷拌树脂混凝土摊铺宜采用两台摊铺机全幅施工(不设置纵向施工缝)，摊铺速度控制在1-2m/min，A车料摊铺时间不超过30min。

②冷拌树脂混凝土摊铺厚度采用走滑靴的方式进行控制，应保证冷拌树脂混凝土最小厚度满足设计要求；摊铺松铺系数应根据试验段确定。

③摊铺时遇雨应立即停止作业，并清除未压实成型的混合料，遭受雨淋的混合料应予以废弃。

第四步，冷拌树脂混凝土碾压

①冷拌树脂混凝土碾压采用分段控制，碾压长度要与每车料摊铺长度一致，每段碾压时间不宜过长。

②确保冷拌树脂混凝土纵向接缝位置铺面的密实性，两台摊铺的纵向搭接宽度至少在15cm以上；对压路机无法碾压的部位(如落水口与缘石之间)，可采用小型振动压路机碾压压实。

③冷拌树脂混凝土混合料初压采用钢轮压路机，复压宜采用胶轮碾压，碾压由低到高，紧跟慢压，碾压8-9遍；为防止粘轮，统一采用植物油涂刷压路机轮胎表面，碾压过程中严禁洒水、柴油、废机油等混和液。

④为提高冷拌树脂混凝土界面的抗剪能力，在复压结束前，应立刻安排专人在冷拌树脂混凝土表面均匀撒布一层10～15mm的石子，撒布量按不少于满布面积的30％控制。

第五步，横向施工缝施工

原则上不设置横向施工缝，当遇到不利天气等情况必须设置横向接缝时，应考虑如下主要事项：

①横向施工缝必须设置在钢箱梁的横隔板中间附近，为此在铺装施工前应预先将钢箱梁横隔板位置标记在两侧的路缘石上。

②冷拌树脂混凝土层横向施工缝采用90°的垂直缝，切缝前要预先画好线，沿线切割，采用手持式切缝机进行切割，切割时间应通过试切确定。即当铺装碾压完1-2h后，不时用切缝机在画线外侧拟被切除的铺装上试切。当发现切缝平顺，不再拉料，切割面光洁平整时，即可开始正式切割。

③铺装层切缝深度应根据铺装厚度合理控制，应不能碰伤钢板。

④切缝后，即用适当的工具将铺装的多余部分撬走，并用细铜丝刷刷除不稳定的颗粒，用较宽的鬃毛刷扫清灰尘，必要时用湿拖把擦拭，最后用高压空气将所有颗粒及灰尘吹出桥面以外。

⑤当涂布RA冷拌树脂粘结层时，不但要涂布横向施工缝壁，同时还应跨过接缝超宽1-2cm。

三、注意事项

①冷拌树脂混凝土拌和前，应对拌和机拌缸内壁残留的冷拌树脂混凝土进行清除。

②冷拌树脂混凝土拌和、摊铺、碾压过程中应安排专人对将已硬化、结团的冷拌树脂混凝土混合料进行剔除。

③严禁将压路机、其他工程车辆停放至已碾压完毕的冷拌树脂混凝土表面。

④摊铺结束后应及时用专用清洗液清洗摊铺机、压路机上粘接的冷拌树脂混凝土混合料，避免RA胶料完全固化后无法清洗。

⑤碾压成型尚未固化的冷拌树脂混凝土混合料要及时用彩条布进行覆盖，并根据地形采取相应的排水措施，保证未完全固化RA层不受雨水浸泡。

⑥施工结束待冷拌树脂混凝土层未完全固化，派专人对冷拌树脂混凝土表面的碎石进行清扫。

为了更好的获知钢桥面铺装维修后性能的优良程度，本申请还给出了维修后性能评价方法，具体包括以下评价体系：

第一步，钢桥面铺装修复效果室内评价体系，其具体为钢桥面铺装裂缝修复效果评价以及桥面铺装坑槽修复效果评价；

钢桥面铺装裂缝修复效果评价：

沥青混凝土铺装的裂缝在修复后继续与铺装结构一起处于使用状态，这要求修复后的沥青混凝土铺装必须满足强度性能要求，并具有良好的抗疲劳性能。针对此要求，本研究提出了沥青混凝土裂缝的室内修复效果评价方法。

在钢桥面铺装裂缝修复效果评价中，包括强度性能评价和疲劳性能评价；

①强度性能

沥青混凝土铺装的裂缝在修复以后，首先要满足强度的要求。鉴于钢桥面沥青混凝土铺装的裂缝以张开型裂缝为主，采用小梁弯曲试验来评价环氧沥青混凝土的强度性能。假定钢桥面铺装作为一个整体进行工作时，可以提供100％的强度性能，裂缝产生后，在裂缝尖端将会产生应力集中，致使铺装层彻底裂穿。可以想象，裂缝对钢桥面铺装层的强度的减小是十分严重的，为了具体评价裂缝对钢桥面铺装强度性能的影响，定义裂缝引起的钢桥面铺装的强度损失率为：

在这里，公式中的小梁强度主要是指采用小梁弯曲试验分别测定破坏前后铺装混合料小梁的弯拉强度。相应的，可以定义评价指数强度恢复率如下：

裂缝修复前后小梁强度性能通过小梁弯曲试验分别测定。

②疲劳性能

疲劳性能是工程界用来评价工程结构使用寿命的主要指标，对于钢桥面铺装来说，铺装层裂缝的出现将必然会影响铺装层的疲劳寿命。同样，定义其疲劳寿命恢复率如下：

采用沥青混凝土小梁的弯曲疲劳试验来评价对比环氧沥青混凝土的疲劳寿命。

在分别定义了铺装层室内修复效果的评价方法后，后面将以环氧沥青混凝土为例，分别通过环氧沥青混凝土小梁的弯曲强度试验与弯曲疲劳试验对其裂缝修复效果进行评价。

桥面铺装坑槽修复效果评价：

与裂缝的修复相比，坑槽的修复基本采用局部开挖回填的方式进行，其修复面大的多。在此情况下，对于钢桥面铺装的坑槽修复效果评价，除了上述的强度性能评价与疲劳性能评价外，还应包含其修复面的抗永久变形能力。提出的钢桥面铺装坑槽修复材料及其工艺的修复效果，成型了沥青混合料试件，模拟了局部区域失火引起的坑槽，并采用本申请提出的修复材料与工艺进行了修复，进而对修复后试件的抗变形能力进行了室内试验。

第二步，钢桥面铺装现场大修效果评价，具体的，

桥面铺装最终服务于路面行驶车辆，因此当桥面整体修复总面积较大时，钢桥面铺装修复效果除了要考虑裂缝及坑槽修复后的局部性能，还需要衡量重铺修复对路面平整度等舒适性指标的影响。采用“铺装层破损状况指数(SDPQI)”来评价现场大规模铺装修复的表面状况，以此衡量现场大修的修复效果，SDPQI还对后续的养护策略起到重要的参考作用。

具体方法为从钢桥面铺装进行大规模修复后的一月开始，对钢桥面铺装层整体进行定期跟踪监测，调查得到铺装层破损率，回归计算其SDPQI值。SDPQI值大于75时认为表面状况良好；小于75时认为铺装层的表面状况较差，使用性能已经下降到需要进行矫正维养的程度。一般在工程质量满足要求的前提下，大修之后铺装的SDPQI值会回升到较高水平(接近100)，追踪修复后SDPQI的变化状况，若SDPQI值能在较长时间内保持在维养下限之上则修复效果较好，反之，若SDPQI值下降较快则修复效果较差。

第三步，钢桥面铺装全寿命周期评价，具体的，

全寿命周期评价在工程方面的应用率先在以美国为首的一些国家实施，其目的在于避免工程项目的一次性短期行为为后人带来经济损失。因而要求在工程的整个寿命周期内，都要做出经济预算和比较，承建者要为工程的全寿命负责。

全寿命周期评价方法，实际上就是全寿命成本分析方法。在铺面领域，简单的说，是为了确定公路在其整个寿命周期内要使用多少成本。在工程的全寿命设计中，结构的设计被看成是全新的、需要采用新的方法论和计算方法，如数学、物理、系统工程和其他的自然和工程科学。

第四步，环境效果评价，具体的，

本申请提出沥青路面节能减排评价指标体系，以能耗及碳排放为重点指标，综合考虑自然资源消耗和废弃物循环利用等方面，然后以沥青路面施工为研究对象，对路面寿命周期过程，包括原材料生产运输、混合料拌和、运输、摊铺、碾压等施工环节进行调查，结合节能减排评价指标体系，计算施工各环节的能耗及排放情况，为有效评价各养护技术的环境效益奠定基础。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种基于钢桥面铺装维修方法维修后钢桥面的性能评价方法，其特征在于：

钢桥面铺装维修方法，包括以下步骤：

第一步，对钢桥面病害进行诊断，具体包括以下诊断步骤：

S11，对钢桥面的病害进行分类：根据对钢桥面铺装病害的调查分析，总结出钢桥面铺装层的常见病害类型，并进行分类；

S12，对钢桥面的病害部位进行定位：对钢桥面铺装的病害部位进行巡查记录，确定其位置；

S13，对钢桥面的病害部位进行铺装区间编码：将钢桥面铺装层进行分区，然后对每个区的铺装层进行编码；

S14，对钢桥面的病害进行统计分类：对钢桥面病害进行编号后，同时记录病害类型，并对病害进行分析；

第二步，对钢桥面病害进行维修，具体包括以下维修步骤：

S21，依据评价标准进行钢桥面铺装层病害性能的评价指标计算，需要计算的评价标准包括铺装层裂缝状况指数、铺装层破损状况指数、铺装层竖向变形指数、铺装层抗滑性能指数、铺装层粘结层状况指数以及铺装层修补状况指数；

S22，建立钢桥面铺装病害性能评价模型，评价模型的建立步骤包括S221，建立钢桥面性能评价层次结构模型，S222，建立判断矩阵，S223，计算相对重要度以及进行一致性检验，S224，计算综合重要度并进行检验，S225，确定权值，S226，得到钢桥面铺装层使用性能评价公式；

S23，选择钢桥面铺装修复材料，包括冷拌灌缝材料或者冷拌胶结材料或者热拌环氧砂浆；

S24，实施钢桥面铺装修复工艺，包括预防性养护或者矫正性养护或者铺装层大修；

性能评价方法具体包括以下评价体系：

第一步，钢桥面铺装修复效果室内评价体系，其具体为钢桥面铺装裂缝修复效果评价以及桥面铺装坑槽修复效果评价；

第二步，钢桥面铺装现场大修效果评价；

第三步，钢桥面铺装全寿命周期评价；

第四步，环境效果评价；

在钢桥面铺装裂缝修复效果评价中，包括强度性能评价和疲劳性能评价；

其中，强度性能评价采用沥青混凝土的低温断裂试验在UTM万能材料试验机中进行，定义裂缝引起的钢桥面铺装的强度损失率为

上述式中，小梁强度主要是指采用小梁弯曲试验分别测定破坏前以及破坏后铺装混合料小梁的弯拉强度，相应的，定义评价指数强度恢复率为

疲劳性能评价采用沥青混合料小梁的疲劳试验进行，定义疲劳寿命恢复率为

2.根据权利要求1所述的基于钢桥面铺装维修方法维修后钢桥面的性能评价方法，其特征在于：在第S11步中，钢桥面病害的分类包括三类，分别为缺陷类、变形类以及其他种类，其中，缺陷类包括龟裂或者裂缝或者坑槽，变形类包括车辙或者推移，其他种类包括修补或者麻面或者泛油。

3.根据权利要求2所述的基于钢桥面铺装维修方法维修后钢桥面的性能评价方法，其特征在于：在第S14步中，对钢桥面的病害进行统计分类，具体包括两部分，第一部分为对钢桥面铺装裂缝行为的结构多尺度分析，在此部分分析中，包括钢桥面铺装的裂缝外部成因分析，采用低层次尺度模型分析、中层次尺度模型分析、高层次尺度模型分析以及钢桥面铺装裂缝敏感性空间分布规律分析；

第二部分为沥青混凝土形成与扩展规律分析，此部分中包括沥青混凝土裂缝形成与扩展的细观试验仿真以及沥青混凝土裂缝形成与扩展的细观数值仿真。

4.根据权利要求3所述的基于钢桥面铺装维修方法维修后钢桥面的性能评价方法，其特征在于：在第S21中，依据的评价标准采用指数MQI以及相应分项指标。

5.根据权利要求4所述的基于钢桥面铺装维修方法维修后钢桥面的性能评价方法，其特征在于：在S23步中，选择钢桥面铺装修复材料，包括冷拌灌缝材料或者冷拌胶结材料或者热拌环氧砂浆，其中，冷拌灌缝材料包括主粘剂和固化剂，冷拌胶结材料包括冷拌树脂材料，热拌环氧砂浆包括修复性原材料以及环氧沥青砂浆矿料。

6.根据权利要求5所述的基于钢桥面铺装维修方法维修后钢桥面的性能评价方法，其特征在于：在S24步中，实施钢桥面铺装修复工艺，包括预防性养护或者矫正性养护或者铺装层大修，

针对预防性养护，其包括局部裂缝处理以及集中裂缝处理，局部裂缝处理具体为采用灌缝作为钢桥面铺装预防性养护，提高铺装的防水性能和整体性能，起到愈合铺装裂缝，改善钢桥面铺装的表面平整性；

集中裂缝处理具体为采用高渗透性环氧树脂碎石薄层罩面和高耐候性的环氧树脂碎石薄层罩面作为钢桥面铺装预防性养护；

针对矫正性养护，其包括独立坑槽处理以及连续坑槽及大面积网裂处理，

其中，独立坑槽处理具体为基面处理，对于坑槽区域，首先划出所需修补坑槽的轮廓线，将原破损区域用切割机开槽切割处理，然后用铲子工具对开槽区域清理，把松散、剥落的混合料剔除，进而采用钢刷、软毛刷清理基面或小扫帚清除干净，最后再用吹风机对表面除尘；接着计算材料用量，量测出坑槽区域切割的具体尺寸，计算出各种材料用量的准确用量；然后配制材料，利用各原理配比进行配制；最后用配制原料进行修复；

连续坑槽及大面积网裂处理具体为出现连续坑槽及大面积网裂病害的部位进行铣刨重铺；

针对铺装层大修，其根据铺装结构的不同，选择不同的施工工艺，包括防水粘结层施工工艺，粘结层施工工艺以及铺装层施工工艺。

7.根据权利要求1所述的基于钢桥面铺装维修方法维修后钢桥面的性能评价方法，其特征在于：钢桥面铺装现场大修效果评价具体为从钢桥面铺装进行大规模修复后的一月开始，对钢桥面铺装层整体进行定期跟踪监测，调查得到铺装层破损率，回归计算其SDPQI值，SDPQI值大于75时认为表面状况良好；小于75时认为铺装层的表面状况较差。