张威 姚凯

摘要 文章结合苏通长江大桥钢桥面铺装维修工程案例，介绍了美国化学公司环氧沥青拌制的沥青混凝土的性能和优缺点，阐述了在钢桥面铺装维修施工中该沥青混凝土的施工工艺、施工参数和注意事项，探讨了美国环氧沥青混凝土的适用性和关键控制措施。

关键词 钢桥面铺装;美国环氧沥青混凝土;工艺;适用性;关键控制措施

中图分类号 U443.33 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）02-0113-04

0 前言

20世紀90年代中期，随着我国长大跨径缆索支承钢桥大规模地建成并投入使用，钢桥面铺装问题开始凸显。为了解决运营期钢桥面铺装病害问题，国内的科研单位开展了系统深入的研究，采用的钢桥面铺装方案包括SBS改性沥青SMA铺装结构、GA浇注式沥青混凝土铺装结构和日本或美国产环氧沥青混凝土铺装结构，并围绕这些材料进行了多种结构组合的研究与工程实践。从2000年开始，首次在南京长江第二大桥钢桥面铺装中应用美国环氧沥青混凝土铺装工艺，截至目前该铺装工艺在我国的钢桥面铺装工程中得到了大量应用。通过工程实践表明，美国环氧沥青混凝土是一种具备优异的高低温性能和良好的耐久性铺装材料，适合于我国大跨径钢箱梁桥铺装工程。

苏通长江大桥钢桥面铺装自2008年通车运行，铺装采用双层5.5 cm厚美国产环氧沥青混凝土，铺装下层厚2.5 cm，铺装上层厚3.0 cm，防水粘结层和铺装层间粘层采用环氧沥青作为粘结材料，钢桥面铺装整体状况良好，其使用品质保持同类铺装领先地位[1]。

随着使用时间的延长，苏通长江大桥过江交通量快速增长，正常情况下达6.9万辆/日，高峰时段超过15万辆/日，其中货车比例接近50%，钢桥面铺装局部出现较多裂缝和坑槽，见图1。同时钢桥面板在风荷载、车辆荷载和温度作用下，整体变形较大，钢桥面铺装面临的使用环境和自身的受力和变形较普通高等级路面复杂。因此，在日常运营阶段针对出现的铺装局部病害，为改善铺装的使用性能，采用热拌环氧沥青混凝土进行局部维修是十分必要的。

为确保铺装维修材料的一致性及铺装使用性能的协调性，更好地发挥新老铺装的整体服务功能。维修方案仍采用环氧沥青材料进行维修，采用单层5.5 cm厚美国环氧沥青混凝土铺装结构，见图2。

1 美国环氧沥青混凝土特点

相比较于SMA铺装结构和浇注式沥青混凝土铺筑结构，美国环氧沥青混合料铺装的优点是：马歇尔试验强度高、高温抗车辙和低温抗裂性能好、抵抗化学物质侵蚀和适应自然环境变化的性能优异。主要缺点是：混合料拌合中各种原材料加热温度和掺配比例控制较难，混合料出料温度较难控制;混合料运输和摊铺碾压过程中对混合料的温度要求十分严格;环氧沥青价格相较于普通道路石油沥青高[1]。

2 施工工艺

2.1 机械设备

钢桥面铺装局部维修采用移动式沥青混凝土拌和机拌。施工前，应对所有的拌合设备进行详细的检查和保养，确保设备状态良好，并储备足够的易损件应对突发的设备故障，确保施工的连续性。使用的主要机械设备为：1台移动式沥青混凝土拌和机、1台沥青混凝土摊铺机、1台13 t双钢轮振动压路机、1台30 t轮胎压路机、1台自回收式抛丸机、2台运输车。

2.2 材料

环氧沥青混凝土所需的各种主要材料具体如下：

（1）粗细集料采用玄武岩材质碎石，性能测试见表1，矿粉采用石灰岩矿粉，性能测试结果见表2。

（2）结合材料采用美国化学系统公司产环氧沥青，性能测试结果见表3～5，混合料级配见表6。

2.3 施工工艺

施工区域交通封闭→原铺装破除→抛丸除锈作业→防水粘结层施工→混合料拌和→混合料运输→混合料摊铺→碾压→加速养生→开放交通。

2.3.1 破除原铺装层及抛丸除锈施工工艺

（1）交通封闭后，画定需要修补的区域并做好标记和记录。

（2）采用手持式切缝机沿标记好的轮廓切割原铺装结构，切割角度为垂直90°，切割深度5.0 cm，避免锯片伤及钢面板。

（3）采用风镐将切割好的原铺装层破除，破除作业见图3，并清扫弃运。

（4）采用自回收式抛丸机对破除原铺装后裸露的钢板进行除锈作业，对照除锈标准图谱，等级为Sa2.5级，粗糙度50～100 μm，除锈作业见图4。

（5）采用钢丝刷和风力灭火器对作业面进行仔细清扫，确保工作面洁净、无钢砂、无杂物灰尘。

（6）对作业面进行检查、验收后，抛丸除锈施工后4 h内进行防水粘结层施工。

（7）环境相对湿度大于90%或阴雨天气时应终止施工。

2.3.2 防水粘结层施工工艺

（1）拌合厂内采用导热油炉对美国环氧沥青防水粘结材料进行加热，环氧沥青组分A加热至87±3 ℃，组分B1f加热至150±3 ℃，保温运至现场使用。

（2）防水粘结层施工采用人工使用刮刀进行刮涂作业，用量按照0.68 kg/m2进行作业，见图5。每个施工区域按照总用量/洒布面积进行洒布量控制，同时按照总量校核各组分比例是否正确。

（3）采用人工对切缝侧面进行刮涂作业，确保切缝部位环氧沥青刮涂均匀，无漏刮，无汇聚现象。

（4）气温低于10 ℃、风速大于10 m/s、相对湿度大于90%或阴雨天气时应停止防水粘结层施工。

（5）对作业面进行检查、验收后，进行封闭养护，准备下一工序作业。

2.3.3 环氧沥青混合料拌和

（1）拌和站提前对拌和用环氧沥青材料进行加热，环氧沥青组分A加热温度为87±3 ℃，环氧沥青组分Bv加热温度128±3 ℃。

（2）采用人工将拌和所需的玄武岩集料按配合比人工投送至拌和机提升斗内。玄武岩集料通过集料提升斗投送入加热滚筒内，集料加热温度控制在130 ℃左右。矿粉通过矿粉提升斗直接投送入搅拌缸内。

（3）采用电脑控制的流量阀进行拌和所需的环氧沥青计量工作，按照组分A∶组分Bv质量比1∶5.85进行质量控制，两种组分环氧沥青混合后通过计量系统输入拌和缸内。

（4）送入搅拌缸的集料和矿粉经过5 s的干拌后，加入环氧沥青湿拌50 s，确保拌和后的混合料无花料、无离析现象发生。美国环氧沥青混合料合格的出料温度为110～121 ℃，对超出出料温度范围的混合料应予废弃。

2.3.4 环氧瀝青混合料运输

（1）环氧沥青混合料运输车采用单轴自卸车辆，车厢隔离剂采用食用油，涂抹量不宜过多，以车厢不粘料为宜，防止食用油过多滴洒。

（2）采用装载机将拌和好的混合料装载至运输车内，根据每天的施工量，确定适宜的装载吨位。混合料装载完毕后，采用棉被和篷布进行覆盖保温，防止运输过程中混合料的温度过度散失。

（3）拌和站安排专人填写送料单，详细记录每车混合料的拌和起止时间、混合料温度、吨位等数据。送料单随车辆运至施工现场后，交至调度人员。

（4）车辆运输过程中因故停车时，应及时通知管理人员，并及时抢修。

2.3.5 环氧沥青混合料摊铺碾压

（1）摊铺前，提前0.5 h进行摊铺机熨平板加热，熨平板预热温度控制在100 ℃左右。

（2）由于每块修补面积较小、铺装厚度较薄等特殊性，从运输车卸料至摊铺完成应尽快进行，防止未碾压的混合料温度过度降低，影响后续的压实效果。

（3）碾压方案。初压采用双钢轮压路机，碾压三次，第一次前静后振，第二、三次振动碾压。

复压采用轮胎压路机，碾压三次。

终压采用双钢轮压路机，碾压至无轮迹。

（4）碾压温度控制。初压终了温度应大于82 ℃，复压终了温度应大于65 ℃。

（5）压路机轮胎隔离剂宜采用水溶性洗洁剂，碾压时人工擦涂至轮胎表面，防止轮胎粘连混合料。

（6）环氧沥青混合料铺装施工后，在养生期间应安排专人随时检查环氧沥青混凝土铺筑有无鼓包现象。如发现鼓包，应使用钢针刺穿鼓包，然后向鼓包内注入环氧粘结材料，最后使用橡皮锤击平鼓包，将多余的环氧粘结剂清理干净。

（7）摊铺碾压施工应在气温和路面10 ℃以上，风速15 m/s 以下的天气条件下开展施工。

2.3.6 封闭养护

铺筑的环氧沥青混合料随着内部树脂的固化反应，其混合料强度逐步增加，强度的增加与铺装内部温度正相关。传统大面积环氧沥青铺装采用自然养生的方法，封闭养生长达28天时间，维修施工中应重点考虑到时效性，既要尽量减少对桥面交通流的影响，缩短维修的时间，又要避免因环氧沥青混合料固化反应不充分，从而影响铺装质量。

维修项目应用30万大卡导热油炉加热导热油，利用循环泵将加热后的导热油在保温罩内的加热管网中循环，维持保温罩内温度为120 ℃持续对环氧沥青混凝土铺装进行加热，加速养生速度，由自然养生需要的28天缩短为1天。具体实施步骤为：

（1）配置30万大卡导热油炉，加热管网采用钢管、法兰、阀门等自主加工成符合施工需要的形状，单片面积5 m2。根据施工面积，加工足量的加热管网片。保温罩采用角铁制作骨架，上面锚固红外反射板材，增加红外辐射效率，板材的形状、大小和数量与加热管网片相匹配。

（2）将小型导热油炉、发电机、加热管网、保温罩通过一辆中型货车运至铺装维修现场。

（3）根据维修面积和形状，通过耐高温软管连接单片加热管网，组成大面积加热管网。管网上设置保温罩，形成相对密闭的加热环境，见图6。

（4）启动发电机、导热油炉、循环泵，开始加热。

（5）美国环氧沥青混凝土养生温度120 ℃，为抵消养生系统热量损失，设置导热油炉加热恒温温度较养生温度高20 ℃左右。

（6）120 ℃恒温加速养生8 h，同步养生的马歇尔试件强度≥30 kN时，即可拆除养生设备，开放交通。

3 结语

针对苏通大桥钢桥面环氧沥青铺装病害的调查分析及维修案例的使用观察，合理的环氧沥青混凝土铺装养护方案和病害维修方案对钢桥面铺装使用的耐久性至关重要，采用美国环氧沥青混凝土工艺，利用小型拌和机和加速养生设备处治病害，其与原铺装路面能形成整体和良好的防渗水效果，适用于不中断交通的条件下开展局部钢桥面铺装维修作业。另外针对钢桥面铺装的特殊性，应重点开展好以下几方面工作：

（1）重视钢桥面环氧沥青混凝土铺筑的日常检查工作，对发现的铺装病害，及时制定修补方案并实施。

（2）对铺装完成后初期出现的鼓包病害，及时按照文中对鼓包的处置措施消除鼓包，确保铺装层和钢板结合紧密，避免运营阶段该位置出现坑槽等病害。

（3）小于（20×20）cm的坑槽可以采用047胶冷拌混合料进行修补，坑槽尺寸超过该尺寸的应采用热拌环氧沥青混凝土进行修补。冷拌和热拌混合料的强度应大于原铺装设计马歇尔试验强度等级。

参考文献

[1]常肖露，徐晓易.苏通大桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装养护技术研究[C].2013年全国公路养护技术学术年会，2014：49-54.