CN1928243A - 环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法 - Google Patents

环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法 Download PDF

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艾贻忠
赵显福
田军祯
王洪敢
陈常杰
李志�
陈富勇
刘城
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Abstract

本发明涉及一种环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法。本发明的施工方法，采用以下步骤：钢桥面防腐涂装层上喷洒一层环氧沥青防水粘结层；制备环氧沥青结合料；制备混合矿料；制备环氧沥青混和料，铺装下层环氧沥青混凝土铺装层；碾压；切缝；喷洒环氧沥青粘结层；再铺装上层环氧沥青混凝土铺装层；养护。采用本发明的施工方法铺装的环氧沥青混凝土钢桥面，具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗腐蚀性和对钢板的追从性，桥面混凝土粘结力强、承载力大、降低了维修成本、提高了使用寿命。

Description

环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法
(一)所属技术领域
本发明涉及一种环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法。
(二)背景技术
钢桥面铺装是大跨径钢箱梁桥梁建设的关键技术之一，一直受到国内外学术界和工程界的高度重视和关注。目前用作正交异性钢桥面铺装的材料包括浇注式沥青混合料、改性SMA混合料和环氧沥青混合料三种结构类型。大跨径钢桥对这三种铺装结构类型都有使用，通过使用效果看，除环氧沥青混合料铺装外，其余两种结构类型均出现早期铺装破坏。
环氧沥青混凝土钢桥面铺装在国外虽然已经成功实施，但是成功与失败各有先例，因其施工难度大、组织要求高、施工环境要求苛刻而著称。
(三)发明内容
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种适合于机械化铺装、铺装效果好、使用寿命长的环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法。
本发明是通过以下措施来实现的：
本发明涉及一种环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法，采用以下步骤：
(1)钢桥面防腐涂装层上喷洒一层环氧沥青防水粘结层，环氧沥青防水粘结层的洒布量控制在0.68L/m2±0.05L/m2；环氧沥青防水粘结层是由组分A和组分BID按照1∶4.45的比例混合组成；组分A为环氧树脂，温度控制在87℃±2℃，组分BID为沥青和环氧树脂固化剂的匀质混合物，温度控制在150℃±2℃；
(2)制备环氧沥青结合料：将组分A和组分BV按照1∶5.85的比例混合制成环氧沥青结合料；组分A为环氧树脂，温度控制在87℃±2℃；组分BV为沥青和环氧树脂固化剂的匀质混合物，温度控制在128℃±2℃；
(3)制备混合矿料：将集料和矿粉按比例混合后，温度控制在110℃-121℃；
(4)将环氧沥青结合料和混合矿料拌和均匀后制成环氧沥青混和料，通过运输车辆将环氧沥青混和料卸入侧喂料机，再由侧喂料机转运到摊铺机，将环氧沥青混和料均匀铺装在环氧沥青防水粘结层上，铺成25-30mm厚的下层环氧沥青混凝土铺装层；
(5)对环氧沥青混凝土铺装层进行碾压；
(6)用切缝机切成斜接缝；
(7)在下层环氧沥青混凝土铺装层的上面喷洒一层环氧沥青粘结层，环氧沥青粘结层的洒布量控制在0.45L/m2±0.05L/m2；环氧沥青粘结层与环氧沥青防水粘结层的成分、温度控制、制备方法一致；
(8)按照步骤(3)-(7)的方法铺装25-30mm厚的上层环氧沥青混凝土铺装层；
(9)养护。
本发明的施工方法，所述的组分A是由双酚A和表氯醇反应得到的液态双环氧树脂。
本发明的施工方法，所述的集料为非酸性玄武岩矿料，分为粒径为13.2-2.36mm的粗集料和粒径为2.36-0.075mm的细集料；所述的矿粉为石灰岩矿粉。
本发明的施工方法，所述的碾压分为初压、复压和终压，初压采用轮胎压路机碾压4遍，复压采用双钢轮压路机碾压4遍，终压采用轮胎压路机和双钢轮压路机分别碾压4遍。
本发明的施工方法，所述的切缝深度为1.5-2mm。
本发明的施工方法，所述的环氧沥青混和料的摊铺为侧喂料机和摊铺机联合作业，经过侧喂料机转运到摊铺机后进行摊铺。
采用本发明的施工方法，于2000年在南京长江第三大桥南汊斜拉桥(全长1238米)上首次实施，它是在美国林同炎咨询公司和东南大学桥面铺装课题组提供技术支持的前提下，由山东省路桥集团有限公司自行组织实施的。该桥于2001年3月正式通车，交通量达到30000辆/日，通过6年的运营，目前桥面铺装使用性能优良，无任何起层、脱落现象发生。
随后于2004年组织施工了江苏润扬大桥(其中包括：主跨1490米的南汊悬索桥，是中国第一、世界第三的特大跨径悬索桥；主跨406米，全长757.4米的北汊斜拉桥)，于2005年组织施工了南京长江第三大桥(全长为1288米，中国第一钢塔斜拉桥)。通过这三个工程桥梁实体的施工，环氧沥青混凝土桥面铺装工艺得到逐渐完善和日臻成熟，并形成了一套适应国内施工环境条件的施工方法。该施工方法以科学管理、组织严密、提高环氧沥青混凝土的内在质量、延长环氧沥青混凝土的使用寿命而保证铺装的成功。
采用本发明的施工方法铺装的环氧沥青混凝土钢桥面，具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗腐蚀性和对钢板的追从性，桥面混凝土粘结力强、承载力大、降低了维修成本、提高了使用寿命。
(四)附图说明
附图为采用本发明的施工方法铺装成的桥面横截面示意图
图中，1防腐涂装层，2环氧沥青防水粘结层，3、5环氧沥青混凝土铺装层，4环氧沥青粘结层。
(五)具体实施方式
下面以南京长江第三大桥(全长1288米)的铺装为例，对本发明作具体的说明。附图为采用本发明的施工方法铺装成的桥面横截面示意图。从下向上依次为防腐涂装层1，环氧沥青防水粘结层2，环氧沥青混凝土铺装层3，环氧沥青粘结层4，环氧沥青混凝土铺装层5。
1.环氧沥青防水粘结层及环氧沥青粘结层
1.1施工准备：先将桥面的尘埃、杂物、油污清理干净，凸出桥面的结构物侧面也应清洗干净。
1.2在钢桥面上涂刷防腐涂装层1。
1.3粘结料准备：在拌和厂分别将已预热过的组分A(环氧树脂)和组分BID(沥青加环氧树脂固化剂)由厂内贮油罐泵入洒布机的相应贮罐内，并继续将组分A加热至87±2℃，组分BID加热至150±2℃，运至现场备用。
1.4喷洒量：环氧沥青防水粘结层洒布量控制在0.68±0.05L/m2，环氧沥青粘结层洒布量控制在0.45±0.05L/m2。为精确有效地控制喷洒量，设专人根据在喷洒机上设定的流量(L/min)和单位面积喷洒量及喷洒宽度，事先计算出操作工的行走速度(m/min)。在喷洒过程中，操作工要按此行走速度进行喷洒。
1.5喷洒：在防腐涂装层1的上面喷洒一层环氧沥青防水粘结层2；在碾压好的下层环氧沥青混凝土铺装层3上喷洒一层环氧沥青粘结层4。
2.环氧沥青混合料生产
2.1贮油罐内材料的预热：在拌制环氧沥青混合料之前夜，要预先将组分A及组分BV加热脱筒，分别泵入各自的厂内贮油罐中。贮油罐内的加热温度：组分A加热至87±2℃；组分BV加热至128±2℃，并始终保持这一温度。
2.2环氧沥青混合机上贮油罐内材料的保温：在拌制环氧沥青混合料之前，须将厂内贮油罐中的组分A及组分BV，分别泵入混合机的相应罐内。并将温度分别设定在87℃和128℃，继续加热和恒温。将组分A和组分BV按照1∶5.85的比例混合制成环氧沥青结合料。
2.3控制矿料加热温度：根据试拌时确定的各冷料仓的流量向拌和机进料，经加热后进入热料仓，按生产配合比设计确定的各热料仓集料质量及石粉、矿粉的质量，投入拌缸，然后出料量温。
2.4控制环氧沥青混和料出料温度：当矿料的出料温度稳定在规定范围内后，即可加入环氧沥青结合料进行混合料的拌和均匀，制成环氧沥青混和料。干拌3秒，湿拌不低于38秒。环氧沥青混和料温度在110℃-121℃范围内。
2.5当环氧沥青混和料温度满足规定范围后，即卸入运料车；通过运输车辆将环氧沥青混和料卸入侧喂料机，再由侧喂料机转运到摊铺机，将环氧沥青混和料均匀铺装在环氧沥青防水粘结层上，铺成25mm厚的下层环氧沥青混凝土铺装层3。同样办法，铺成25mm厚的上层环氧沥青混凝土铺装层5。
3材料选择
3.1集料和矿粉
集料采用干净、坚硬、耐磨的非酸性玄武岩矿料，表面为100％的破碎面，共分6种规格，分别为：13.2-9.5mm，9.5-4.75mm，4.75-2.36mm，2.36-0.6mm，0.6-0mm。矿粉采用石灰岩矿粉。
3.1.1粗集料
粗集料指粒径大于2.36mm的集料。由于钢桥面铺装的使用条件和要求比高速公路更为严格，其关键技术指标的标准较高速公路粗集料的高，具体要求如表1所示。
3.1.2细集料
细集料是指粒径在2.36mm和0.075mm之间的集料，其技术要求如表2所示。
3.1.3矿粉矿粉采用石灰岩矿粉，其技术要求如表3所示。
                      表1粗集料技术要求和试验方法
  技术指标   技术要求   试验方法
  抗压强度(MPa)   ≥120   JTJ 054-1994(T 0213-1994)①
  洛杉矶磨耗率(％)   ≤22.0   JTJ 058-2000(T 0317-2000)①
  磨光值(BPN)   ≥48   JTJ058-2000(T 0321-1994)
  针片状含量(％)   ≤5   JTJ 058-2000(T 0317-2000)
  压碎值(％)   ≤12   JTJ 058-2000(T 0316-2000)
  粘结力(级)   ≥4   JTJ 052-2000(T 0616-1993)
  吸水率(％)   ≤1.5   JTJ 058-2000(T 0330-2000)
  视密度(g.cm-3)   ≥2.65   JTJ 058-2000(T 0330-2000)
  坚固性(％)   ≤5   JTJ 058-2000(T 0340-1994)
  软石含量(％)   ≤1   JTJ 058-2000(T0320-2000)
  ＜0.075颗粒含量(水洗法)(％)   ≤1   JTJ 058-2000(T0303-2000)
注：①本工艺申报时，JTJ 054-1994和JTJ 058-2000已经废止，相应地实行JTG E41-2005和JTG E42-2005，后同。
                  表2细集料技术要求和试验方法
  技术指标   技术要求   试验方法
  吸水率/％   ≤1.5   JTJ 058-2000(T 0330-2005)
  视密度/g.cm-3   ≥2.65   JTJ 058-2000(T 0328-2005)
  坚固性/％   ≤5.0   JTJ 058-2000(T 0340-2005)
  砂当量/％   ≥60   JTJ 058-2000(T 0334-2005)
  ＜0.075颗粒含量(水洗法)/％   ≤2.0   JTJ 058-2000(T 0327-2005)
  含泥量/％   ≤0.5   JTJ 058-2000(T 0333-2000)
               表3矿粉技术要求和试验方法
  技术指标   技术要   试验方法
  视密度/g.cm-3   ≥2.5   JTJ 058-2000(T
  外观   无团粒   -
  亲水系数   ≤1   JTJ 058-2000(T
  含水率/％   ≤1   JTJ 058-2000(T
  加热安定性   不变质   JTJ 058-2000(T
  粒度范围   0.3mm     /％0.15mm    /％   ≥90--   JTJ 058-2000(T0351-2000)
3.2环氧沥青
环氧沥青是由环氧沥青组分A和环氧沥青组分B按照一定比例在规定的温度下混合得到的匀质混合物。
3.2.1环氧沥青组分A
组分A是由双酚A和表氯醇经反应得到的液态双环氧树脂，不含稀释剂、软化剂和增塑剂，也不含无机填料、色素和其他污染物或不容物质，其技术要求如表4所示。
              表4环氧沥青组分A技术指标和试验方法
 技术指标   技术要求   试验方法
 粘度(23℃)(cP*)   100～160   GB/T 12007.4-1989
 环氧当量(含1克环氧的材料克数)   185～192   GB/T 4612-1984
 颜色(25℃)(加德纳，Gardner)   ≤4   GB/T 12007.1-1989
 含水量(％)   ≤0.05   JTJ052-2000(T
 闪点(COC，℃)   ≥200   JTJ052-2000(T
 比重(23℃)   1.16～1.17   JTJ052-2000(T
 外观   透明琥珀状   目视
注：*1cP＝10-3Pa.s
3.2.2环氧沥青组分B
组分B是一种由石油沥青和环氧树脂固化剂组成的匀质混合物。它不含不可溶物质和污染物。组分B分为两种：类型BID为环氧沥青粘接层和环氧沥青防水粘接层的粘结料，类型BV为环氧沥青混凝土铺装层的结合料，二者的技术指标如表5所示。
2.3环氧沥青
组分A和组分B按要求混合并固化后得到环氧沥青，技术指标如表6所示。
表5环氧沥青组分B技术指标和试验方法
技术指标              技术要求 试验方法
  类型BID   类型BV
  酸值(KOH每克)   60～80   40～60   T 0626-2000
  闪点(COC，℃)   ≥250   ≥200   T 0611-1993
  含水量(％)   ≤0.05   ≤0.05   T 0612-1993
  粘度(100℃，cP)   ＞800   ＞140   T 0625-2000
  比重(23℃)   0.98～1.02   0.98～1.02   T 0603-1993
  颜色   黑色   黑色   目视
                             表6环氧沥青技术指标
技术指标            技术要求 试验方法
  类型BID   类型BV
  重量比(A∶B)   100∶445   100∶585
  抗拉强度(23℃)(MPa)   ≥6.89   ≥1.52   GB/T528-1998
  断裂时的延伸率(23℃)(％)   ≥190   ≥200   GB/T528-1998
  热固性(300℃)   不溶化   不溶化   特殊规程
  膨胀比(23℃)   ≤3.0   ≤3.5   特殊规程
  浸耗率(23℃)   ≤35   ≤35   特殊规程
  吸水率(7d，23℃)(％)   ≤0.3   ≤0.3   特殊规程
  在荷载作用下的热挠曲温度   -18～-15   -18～-25   特殊规程
  温度增加到1Pa.s的时间(121℃)   ≥20   ≥50   特殊规程
4环氧沥青混合料的摊铺
4.1幅宽及纵缝：中央分隔带两侧各分三幅摊铺，各设二条纵缝。每幅铺装层的设计宽度及纵缝位置根据施工图设计文件确定。
4.2摊铺速度：摊铺速度根据供料能力和摊铺宽度计算确定，并严格控制。
4.3调平系统：自动调平装置采用非接触式平衡梁。在摊铺前先用四米直尺测量桥面钢板上的纵向平整度。若均在3mm内，则摊铺基准可取原桥面板。否则以挂线为基准。
4.4料车调度：运料车将混合料运至前场后停在料车等待区(正桥两端的引桥上，并竖牌示意)。前场测温员立即记取车厢内的混合料的温度，并告知前场料车调度员。调度员确定每一料车的具体卸料时刻和卸完时刻，并通知摊铺机管理员。摊铺机管理员再根据前后几辆车的具体卸料时刻确定摊铺机的行进速度。
4.5摊铺顺序：根据交通组织和混合料固化要求合理组织行车道施工顺序。一般情况下采取“跳仓”法施工。
4.6摊铺：环氧沥青混合料的摊铺采用ABG423摊铺机进行摊铺。在南京三桥环氧沥青施工中，采用自行研制的侧喂料机与ABG423摊铺机联合作业的方式进行混合料的摊铺。
5环氧沥青混合料的碾压
5.1碾压组合，如表7所示。
               表7压路机组合及碾压遍数
  初压   复压              终压
  轮胎压路机4遍   双钢轮压路机4遍   轮胎压路机4遍   双钢轮压路机4遍
5.2碾压温度控制
初压终了温度(铺装表面温度)≥82℃
终压终了温度(铺装表面温度)≥65℃
初压和终压都是在压完了3遍时，用红外线测温计测记表面温度。当表面温度不满足要求时，再用插入式温度计测记内部温度。当内部温度不满足要求时，除多压两遍外，要查明原因，采取有效措施，并杜绝再次发生。
6切缝处理
6.1铺装上、下层的纵、横施工缝，均采用斜接缝。
6.2切缝前预先画好线，沿线切割。
6.3采用手持式切缝机进行切割。
6.4切割时间通过试切确定。即当铺装碾压完1-2小时后，不时用切缝机在划线外侧拟被切除的铺装层上试切。当发现切缝平顺，不再拉料，切割面光洁平整时，即可进行正式切割。
6.5铺装层上下层切缝深度控制在2.0cm左右，杜绝伤害桥面防腐层和铺装下层。切缝后，即用木铲将铺装多余的部分撬走，并用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集中在一起，再统一运出桥面以外。
6.6当邻幅喷洒粘结料时，不但要同时喷涂缝壁，还要跨过接缝，超宽1-2cm。
7养护
环氧沥青混凝土铺装施工完毕后，要进行养护。采用自然养护方式。养护期为45天。在此期间禁止一切车辆通行。

Claims (5)

1.一种环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法，其特征在于：采用以下步骤，
(1)钢桥面防腐涂装层上喷洒一层环氧沥青防水粘结层，环氧沥青防水粘结层的洒布量控制在0.68L/m2±0.05L/m2；环氧沥青防水粘结层是由组分A和组分BID按照1∶4.45的比例混合组成；组分A为环氧树脂，温度控制在87℃±2℃，组分BID为沥青和环氧树脂固化剂的匀质混合物，温度控制在150℃±2℃；
(2)制备环氧沥青结合料：将组分A和组分BV按照1∶5.85的比例混合制成环氧沥青结合料；组分A为环氧树脂，温度控制在87℃±2℃；组分BV为沥青和环氧树脂固化剂的匀质混合物，温度控制在128℃±2℃；
(3)制备混合矿料：将集料和矿粉按比例混合后，温度控制在110℃-121℃；
(4)将环氧沥青结合料和混合矿料拌和均匀后制成环氧沥青混和料，通过运输车辆将环氧沥青混和料卸入侧喂料机，再由侧喂料机转运到摊铺机，将环氧沥青混和料均匀铺装在环氧沥青防水粘结层上，铺成25-30mm厚的下层环氧沥青混凝土铺装层；
(5)对环氧沥青混凝土铺装层进行碾压；
(6)用切缝机切成斜接缝；
(7)在下层环氧沥青混凝土铺装层的上面喷洒一层环氧沥青粘结层，环氧沥青粘结层的洒布量控制在0.45L/m2±0.05L/m2；环氧沥青粘结层与环氧沥青防水粘结层的成分、温度控制、制备方法一致；
(8)按照步骤(3)-(7)的方法铺装25-30mm厚的上层环氧沥青混凝土铺装层；
(9)养护。
2.根据权利要求1所述的环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法，其特征在于：所述的组分A是由双酚A和表氯醇反应得到的液态双环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法，其特征在于：所述的集料为非酸性玄武岩矿料，分为粒径为13.2-2.36mm的粗集料和粒径为2.36-0.075mm的细集料；所述的矿粉为石灰岩矿粉。
4.根据权利要求1所述的环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法，其特征在于：所述的碾压分为初压、复压和终压，初压采用轮胎压路机碾压4遍，复压采用双钢轮压路机碾压4遍，终压采用轮胎压路机和双钢轮压路机分别碾压4遍。
5.根据权利要求1所述的环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工方法，其特征在于：所述的切缝深度为1.5-2mm。
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