南京铁心桥钢桥面热拌环氧沥青混凝土铺装技术.pdf

2 0 1 6 年 O 2 月第 0 2期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 3 7 D O I ： 1 0 1 6 7 9 9 6 c n k i c s d q y f h 2 0 1 6 0 2 0 3 8 南京铁心桥钢桥面热拌环氧沥青混凝土铺装技术 周 金 霞 ( 中铁十五局集团有限公司， 江苏 南京 2 1 0 0 0 0 ) 摘要 ： 结合南京铁心桥钢桥面环氧铺装实体工程 ， 对热拌环氧沥青混凝土铺装结构形式 、 热拌环氧沥青性能与混合料配合比 设计 、 路 用性 能评价 以及施 工工 艺进 行 了系统研 究 ， 全 面 比较 了热 、 温拌 环氧 沥青铺 装施 工工 艺 的区别 ， 研究 得 出热拌 环氧 沥 青混 凝土具 有高强 度 、 出色的高 温稳定性 以及便捷 的施工 可操作 性 ， 非 常适用 于大跨钢桥 铺装工 程。研究 内容为热拌 环氧沥青 材料 性能研 究 、 铺 装结构设 计 以及 工程应 用提供 参考与 支撑 。 关键 词 ： 热 拌环 氧沥青 ； 钢桥 面铺装 ； 性 能评价 、 施工 工艺 中图分 类号 ： U 4 4 8 2 2 文献标 志码 ： B 文章 编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 6) 0 2 0 1 3 7 0 4 0 引言 1 原材 料 铁 心桥采用三跨 变截面连续钢箱 梁 ，跨径布 置为 3 9 m + 7 5 m+ 3 9 m， 全长 1 5 3 m， 最外侧两 幅桥 宽 8 0 m， 内侧 两幅桥梁 宽 1 3 0 m。桥梁分 四幅建 造 ， 分别为左左幅、 左幅、 右幅 、 右右幅 ， 单幅主梁 采用单箱单室截面 ， 桥面纵坡 3 0 ， 横坡 2 O ， 钢 桥采用正交异性钢箱梁 ， 面层钢板厚度为 1 6 m m 。 作 为宁丹 公路 的重要跨河通 道 ， 2 0 1 4年 日高峰交 通量为 4 8 7 2 8辆 d 。 钢桥 面采用“ 下层热拌环氧沥 青 混凝 土 +上层高粘 S MA”铺装结构 ，总厚度 为 8 0 c m( 下面层 3 0 c m， 上面层 5 0 c m) 。铺装下层 与钢板之 间以及铺装上 下层均使用环氧树脂粘层 油材料作 为粘结层 ， 涂布量为 0 4 k g m 。 热拌环 氧沥青混凝 土是一种特殊 的热 固性 材 料， 固化后具有高强度 、 优 良抗疲劳性及密水性等 优点 ， 是一种性能优异的钢桥面铺装材料 l 5 】 。热拌 环氧沥青材料 的最大优势在于 ：改变 了温拌 环氧 沥青混凝 土施 工 中受温度 、 时间等因素的制约 ， 只 需要采用 与普通热拌沥青路面施工工艺 相近的方 式进行施工即可。此外 ， 热拌环氧沥青混凝土所规 定 的 1 6 5 o C 1 9 0 C拌合 温度高 于温拌 环氧沥 青混 凝土 1 1 0 1 3 0 C 拌合温度6 1 ， 有利于集料 的选择 。 本文结合 南京铁心桥钢桥面热拌环氧沥 青混凝土 铺装工程 ， 对原 材料性能 、 配合 比设计 以及施工工 艺等铺装技术予以介绍 。 收稿 日期 ： 2 0 1 5 1 0 1 5 作 者简介 ： 周金 霞 ( 1 9 8 1 一 ) ， 女 ， 江苏 仪征 人 ， 工程 师 ， 从事 桥梁 工 程施工 工作 。 1 1 K D H Y P热拌环氧沥青结合料 K D H Y P环氧树脂粘 结剂是 由主剂 和硬化剂 混合而成 。主剂和硬化剂的基本物理性能和技术 指标见 表 1 、表 2 。将 主剂 和硬化剂 分别加 热到 5 0 6 0 ，以 1 ： 1的质量 比例混合后搅 拌 5 mi n 使其充分混合，养生固化后的环氧树脂粘结剂性 能 见表 3 。 表 1 K D H Y P主剂的物理 性能和 技术指标 表 2 KD H YP硬化 剂的物理 性能和技 术指标 表 3 K D H YP环 氧树脂粘 结剂养 生后的物理 性能和技 术指标 技术指标 试 验结果技术要求 试验方法 1 2 K D B E P热拌环氧沥青结合料 K D B E P热拌 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 、 硬化剂组成 。主 剂和硬化 剂按照 5 6 ： 4 4的质量 比例混合后 形成 的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 8 管理施工 城市道桥 与防洪 2 0 1 6 年 O 2 月第 0 2 期 混合物 ，再与基 质沥青按照 4 5 ： 5 5的质量 比例混 合 ， 在一定温度条 件下 固化成 型 ， 形成环 氧沥青 。 基质沥青 为 7 0号沥青 ， 需满足表 4所要 求 的各项 技术指标 ； 环氧树脂主剂 、 硬化剂 以及按 比例混合 固化后的环 氧树脂 的基本物理性能和技术指标见 表 5、 表 6 表 4 7 0号基质 沥青检测 结果 表 6 养生后 的热拌环 氧沥青检 测结果 技术指标 试验结果 技术要求试验方法 1 3 集料及填料 表 5 养生后的环氧树脂改性剂检测结果 铁 心桥钢桥面热拌 环氧沥青混凝土铺装所用 粗 、细集料 为玄武岩破碎料 ，填料采用石灰岩矿 粉 ， 其性 能与主要技术要求见表 7 。 2 环 氧沥青混合 料配合 比设计及 性能评 价 2 1 配合 比设计 根据矿料筛分结果和推荐级配范围，先后通 过马歇尔试验进行环 氧沥青混合料 目标 配合 比设 计和生产配合 比设计 ， 级配 曲线见图 1 、 图 2 ， 确定 了铁心桥钢桥面铺装 工程 环氧沥青混合 料的最佳 油石 比为 6 5 ， 2 4 h自然 固化试件 马歇 尔稳定度 为 1 4 6 k N， 6 0 烘箱 固化 4 d试件 的马歇 尔稳定 度为 7 6 1 k N， 空隙率为 1 _ 3 。 2 2 热拌环氧沥青混凝土路用性能评价 依据 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 表 7 各种矿料 检测结果 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 6 年 0 2 月第 0 2期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 3 9 黧 罨3 O 1 三 = l t ； 卜 、 | f i 一 一 一一 ； 墨 一- 一 一 一 - ； 兰rfr一r T j ； j j i i i j i 0 8 0 1 5 0 3 0 o 6 0 1 1 8 2 3 6 4 7 5 9 5 O 1 3 2 O 筛孔尺寸 m m 图 1 热拌环 氧沥 青混合料 目标 配比设计矿 料级配 图 图 2 热 拌环 氧沥青混合 料生产 配 比设 计矿料 级配 图 ( J T G E 2 0 2 0 1 1 ) 的相关要求 ， 采用 6 0 车辙试验 、 一 1 5 小 梁弯 曲试验 以及冻 融劈 裂试验 对采用 最 佳油石 比 6 5 成型的热拌环氧沥青混凝土 固化试 件进行 高温抗变形 、低温性能 以及水稳定 性试验 研究 ， 试验结果见表 8 。 表 8 热拌环 氧沥青 混凝土 路用性 能试验结 果 技术指标 试验数据 技术要求试验方法 由表 9试验数据可以看出，热拌环氧沥青混 凝土 6 O o ( = 动 稳定达到 1 8 2 7 8次 mm， 远远大于改 性沥青 S MA混凝土的动稳定度 ，表现出优异 的高 温抗变形能力 。 此外 一 I O C下的极 限弯 曲应变达到 6 5 0 6微应 变 ，表明热拌 环氧沥青混凝土具有 良好 的低温抗开裂性能。 3 钢桥面热拌环氧沥青混凝土铺装施工工艺 铁 心桥钢桥 面热拌环氧沥青混凝 土铺 装 的正 式实施 流程为 ：备料一清理桥面_ 涂 布防水粘结 层一热拌环氧沥青混合料的拌合一摊铺一碾压一 养生开发交通。 3 1 环氧树脂粘结层涂布 钢桥 面板可喷涂 防锈漆 ，也可 喷砂 除锈后直 接涂 布环氧树脂粘结层 。如采用 喷砂 除锈后直接 涂布环氧树脂粘结层 ， 在喷砂除锈后 4 h内必须进 行环氧树脂粘结 层的施工 。 钢桥面板 、 已摊铺铺装层 、 施 工接缝 的垂直 面以及 其他 会接触 到铺装材 料 的部 位均应涂覆 粘结层 ， 粘结层涂 布量一般 为 0 4 k g m ，粘结层用量也可 根据需要进行设计 。按分 区面积进行用量控制 ， 可 采用滚筒刷进行涂布粘结层 。环氧树脂粘结层涂 覆前应根据每组环氧树脂质量、 洒布量、 路幅宽度 计算 出涂覆 范围并做好划线标记 ，确保涂覆施工 的快速 、 均匀 。 环氧树脂粘结层养生期 间 ，应定 时进行触按 检测 ， 根据指干状态进行环氧沥青混凝料摊铺 ， 环 氧树脂粘结层一般需要等待 2 4 3 6 h 可达到指干 状态 。环氧树脂粘结层涂布后 ， 也可直接进行混合 料摊铺施工 ， 但需要采取措施避免粘轮 、 滑移等问 题 。 3 2 热拌环氧沥青混合料拌合 铁心桥热拌环氧沥青混凝 土铺装 工程采用的 斯贝柯 4 0 0 0型拌和楼 ， 在生产前对拌合楼加装了 自动式泵送拌合缸 ， 用 于环氧树脂 的投入 。拌合其 他 过程 与普通热拌混合料 生产基本 相似 ，干拌时 间 5 1 0 s ， 湿 拌时 间 4 5 5 0 s ， 混合 料 出料 温度 应 控制在 1 6 5 1 9 O ，超 出温度 范围应 当废弃 处 理 。 3 3 热拌环氧沥青混合料摊铺 K D环 氧沥青铺 装可 采用 整幅或分 幅摊铺 碾 压方式 。环氧沥青混 合料 的摊铺 宜采用非接触式 找平仪 按厚度控制 。摊铺机摊铺前 应提前预热到 1 6 5 以上 。设 专人计算并 控制摊铺速度 ， 以达到 不停机 、 不超 时 、 力求匀 速摊铺 为原则 ， 摊铺 速度 控制在 23 m m i n 。摊铺方 向及顺 序的设置应能 保证摊 铺的J l 1 进行 ，并尽 可能的减少料车及机 械在 已铺的环氧沥青 面层 或粘结层 上行驶 。摊铺 机若有打滑现象， 可沿轮迹带撒一层热拌混合料。 摊铺 机无法摊铺 的部 位 ，应 随摊铺 机采用人工摊 铺 。摊 铺过程 中设专 人对 螺旋 布料 器及料斗 中的 “ 死料” 进行清理。 3 4 热拌环氧沥青混合料碾压 混合料 的碾压直接关 系到环 氧沥青混合料的 路用性 能 ，是热拌环 氧沥青混凝 土施工的重要环 节。除了保证混合料 的密实之外 ， 碾压还需要保证 路面表面的平整、 无轮迹以及在接缝处的平顺。碾 压分为初 压 、 复 压和终 压 ， 铺装 下层 按照 “ 胶 轮 一 钢轮 一胶轮 ” 的顺序进 行碾压 ， 铺 装上层按 照“ 钢 轮 一胶轮 一钢轮” 的顺 序进行碾压 ， 每 台压路机 的 碾压遍 数为 3次。在 施工过程 中碾 压组合可 以根 据实际的“ 粘轮” 情况进行调整。碾压过程中对温 度进行 了严格控制 ，保证 了初压终 了温度不小于 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 0 管理施工 城市道桥 与防洪 2 0 1 6 年 0 2 月第 0 2 期 1 5 0 、 终压终了温度不小于 9 0 C的要求 。 3 5 养生开放交通 环氧沥青混合料采用 自然养护方式 ，养生期 间禁止车辆通行 。铺装层养护期一般为 3 7 d ， 温 度越高铺装环氧沥青混合料养生速度越快。 3 6 热拌环氧沥青混合料施工工艺优势 目前在 国内市场上 ，钢桥面铺装采用 的环氧 沥青材料有两大类型 ：热拌 环氧沥青与温拌环氧 沥青 。两种不 同类型环氧沥青 的铺装施工工艺差 别见表 9 。 表 9 热 、 温拌环 氧沥青 混凝土铺装施 T T艺对 比 施工工艺 KD热拌沥青 温拌环氧沥青 拌合楼设备 拌合温度 适用集料 可施工时间 作业条件 开放交通 时间 普通拌合设备 l 65 1 9 0 普通集料 3 01 2 0mi n 只封闭摊铺车道即可施 _T 料车可直接行使于摊铺 车道 向摊铺 机喂料 自然养生 3 7 d可开放 交通 特殊的环氧沥青投入设备 l 1 0一1 2 1 于燥集料 6 99 4m i n ( 1 1 O ) 4 55 7rai n( 1 2l ) 需要封闭摊铺车道和相邻 车道 需要侧 向喂料机从相邻车 道导人混合料进行摊铺 需养生 4 5 d开放交通 4 结语 随着我 国交通运输工程的进一步发展 ，越来 越多 的钢桥面采用环 氧沥青混凝土作为其铺装材 料 。本文结合南京铁心桥钢桥面热拌环氧沥青混 凝土铺装工程 ，对热拌 环氧沥青材料 的铺装结构 形式 、 材料性能以及施工工艺进行 了系统研究 ， 不 难 发现热拌环 氧沥青材料具 有极强 的强 度性能 、 出色的高温稳定性 、优 秀的柔变性能 以及便捷 的 施 工可操作性 ，为 以后类 似的钢桥 面热拌 环氧沥 青混凝土铺装工程提供参考 。 参考文 献 ： 【 1 黄卫 大跨径 桥梁钢 桥面铺装 设计理 论与方 法 M 北京： 中 国建 筑工业 出版社， 2 0 0 6 2 L UO S a n g ， WA NG J i a n w e i ， Q I AN Z h e n d o n g R e s e a r c h o n t h e p e rf o r m a n c e o f l o c a l l y d e v e l o p e d e p o x y a s p h alt mix e s C P r o c e e d in g s o f t h e 2 6 t h S o u t h e r n A f ri c a n T r a n s p o r t C o n f e r e n c e( S A T C 2 0 0 7 ) ， P r e t o r i a ， S o u t h Af ric a ， 9 1 2 J uly，20 0 7： 7 3 6 7 4 4 【 3 XU W， H AN G X N A n a l y s i s o f d i s t r e s s c h ara c t e r s a n d d e s i g n of s t e e l o r t h o t r o p i c b ri d g e d e c k s p a v e m e n t i n C h i n a I Z 】 I n ： P r o c e e d i n g s o f i n t e r n a t i o n a l o r t h o t r o p i c b r i d g e c o n f e r e n c e ， S a c r a me n t o S a c r a me n t o ： Cali f o r n i a Ame r i c a n S o c i e t y o f Ci v i l En g i n e e r s ， 2 0 0 8 ： 1 8 4 1 9 2 4 14 罗桑， 苏凯， 钱振东， 等 闵浦大桥环氧沥青混凝土铺装施工时温 节点研究 筑路机械与施工机械化， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 6 6 6 8 【 5 】 L U Q i n B O R S J Ah e rna t e u s e s o f e p o x y a s p h al t o n b ri d g e d e c k s a n d r o a d w a y s J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 1 5 ( 7 8 ) ： 1 8 2 5 6 陈春 ， 钱振东 ， 罗桑 ， 等 闵浦大 桥钢桥 面环氧 沥青 混凝土铺 装施 工 质量控制 上海公路 ， 2 0 1 0 ( 1 ) ： 1 4 1 6 徐伟 ， 李孝 旭， 苏权 科， 等 热拌 环氧沥 青混凝 土钢 桥面铺 装施 工 控 制试验研 究 公路 ， 2 0 1 4 ( 1 0 ) ： 1 7 2 1 七 电 七七 七 七 七 七 七 电 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 电 七 七 七 七 七 七 七七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 电 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 七 t ( 上接 第 1 3 3页) 加重量 ， 继续下沉 。此时可 以采用在不同部位注入 不 同方量混凝土调节 围堰 四周下沉速度 。 3 注意事项 ( 1 ) 四周下沉速度不均衡 ， 导 致垂 直度 和平 面 位置超 出规范范围。 ( 2 ) 四个 刃脚部位 ， 吸泥速度不均衡导致各方 向下沉速度不统一 ， 影响围堰垂直度 。 4 结语 经过 四个双壁 钢 围堰 的实 际施 工结果 显示 ， 围堰平 面误差 、垂直度偏差 均精准在规 范范围 以 内 ， 说 明双顶起落架法和适 时监控 、 纠偏技 术在控 制围堰精准下沉工作 中是可行 的。 参考 文献 ： f 1 王引 富 采用高低 刃脚和定位 桩的双壁钢 围堰施工技 术 J I 铁 道 标 准设计 ，2 0 0 6 ( 4 ) ： 2 9 3 1 【 2 狄 为民 双壁钢 围堰在 山区河流桥梁基 础 中的应 用I J 1 铁道 标准 设计， 2 0 0 5 ( 4 ) ： 3 6 3 8 【 3 魏 明忠 钢结 构 M】 湖北 武汉： 武汉 工业大学 出版社， 2 0 0 0 4 】罗瑞华 ， 于祥 君 大型 双壁钢 套箱 围堰精 确定 位施 工技 术 J 1 交 通科技 ， 2 0 0 7 ( 3 ) ： 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m