【桥梁】钢桥面铺装中环保型树脂沥青组合体系的应用

百科   2024-10-11 00:00   广西  

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doi:10.3969/j.issn.1673-6478.2024.03.043





作者简介

韩莎莎

山西路桥第七工程有限公司

摘要


钢桥面铺装施工是钢箱梁桥施工的重难点。为探索高效适用的钢桥面铺装施工工艺,本文以某跨江公路大桥为例,提出环保型树脂沥青组合铺装方案,并对环氧黏结碎石层、树脂沥青混凝土层、SMA-13 高黏改性沥青混凝土层施工控制要点进行分析探讨。结果表明,环氧黏结碎石层的设置可有效解决钢桥面板防腐并增强铺装层黏结;树脂沥青混凝土层则能保护环氧黏结胶料免受上层混凝土高温及荷载损伤;SMA-13 高黏改性沥青混凝土层可为桥面提供较好的行车环境。


01


工程概况及铺装方案确定

1.1


 桥面铺装方案比选

确定铺装方案时必须结合桥梁特征及施工技术水平,充分考虑施工环境、荷载条件,展开优化选择。热拌环氧沥青铺装方案和环保型树脂沥青组合体系铺装方案对于该跨江公路大桥均较为适用,必须展开进一步比较,具体见表 1。

表1  铺装方案的比较


综合表 1 并结合该桥梁工程施工过程中运距远、环境温度低、混合料容留时间不能保证等实际情况,无法保证环氧沥青铺装成功。经设计单位、评审专家的综合研究,最终采用环保型树脂沥青组合体系铺装方案,以缩短养生时间,简化施工过程,降低工程造价,提升工程性能。


1.2


 环保型树脂沥青组合体系应用思路

硬路肩、行车道、路缘带钢桥面铺装全部采用环保型树脂沥青组合体系,典型结构见图 1。铺装层总设计厚度为 65mm,由下至上依次为桥面板喷砂除锈层、环氧黏结碎石层、25mm 厚树脂沥青混凝土层、热改性沥青防水黏结层、40mm 厚 SMA-13 高黏改性沥青层。

图1  环保型树脂沥青组合体系典型铺装结构

02


环氧黏结碎石层施工控制

2.1


 原材料

改性环氧黏结胶料按照 0.9~1.1kg/m2 的量涂布,根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG-TF50—2011)、《塑料的拉伸性能的标准试验方法》(ASTM D638—2010),其性能必须满足表 2 要求。改性环氧黏结胶料包括 A、B 组分,两组分必须按照设计比掺配,并通过电动搅拌机拌和均匀,并在 30min 内涂覆在钢板表面。

表2  改性环氧黏结胶料技术要求

在完成改性环氧黏结胶料涂覆后,在其表面按2.3~2.8kg/m2 的量均匀撒布一层粒径为 3~5mm 的碎石料,覆盖率应达到 80%以上。碎石料必须清洁干燥,并与改性环氧黏结胶料一同固化,形成改性环氧黏结碎石层。碎石料表观相对密度应不小于 2.61t/m3,坚固性应在 12%以上,砂当量不小于 60%,棱角性 ⩾ 30s,含水量和吸水率不超出0.5%和1.5%,亚甲蓝值 ⩽ 5.0g/kg。


2.2


 钢桥面板喷砂

通过 Blastrac2-30DS 打砂机和 120kW 发电机组对钢桥面板实施喷砂除锈。喷砂前必须彻底清洁钢面板,保证钢板上无毛刺、飞边、焊瘤、飞溅物。喷砂过程必须连续匀速进行,2 台喷砂机搭接宽度应控制在 3~5mm 以内。待钢面板表面粗糙度达到 60~100μm,清洁度达到 Sa2.5 级后,即可结束喷砂。对于喷砂机处理不到的边角区域,必须通过手提式打磨机补充处理。


2.3


 改性环氧黏结碎石层施工

彻底清除桥面杂物、尘土后全面清洁洒布作业面,此后分 2 层以人工方式涂刷改性环氧黏结胶料。具体而言,先按 0.1~0.2kg/m2 的用量在喷砂除锈处理后的钢桥面板表层涂覆 1 层改性环氧黏结胶料,待该层彻底固化后在其上再按 0.6~0.8kg/m2的用量涂刷 1层改性环氧黏结胶料,并立即按 3.0~3.5kg/m2的量撒布 1 层粒径为 3~5mm 的碎石料,确保其与改性环氧黏结胶料共同固化。

为保证该结构层施工质量,在抛丸打砂后应立即选择气温在 10℃以上、晴朗、干燥、无风的天气进行改性环氧黏结胶料层施工。根据钢桥面板温度、环境温度、胶料拌和温度,参照规范要求及时调整施工时间,确保胶料固化前完成涂刷及碎石料撒布。胶料涂覆量实施测厚法和总量校核法双控[2],施工结束后应校核胶料总用量。在施工的同时,成型胶料拉拔试件和抗剪试件,并按施工要求同等养生 3~5d;养生结束后通过室内试验测定胶料拉拔强度和抗剪强度。

03


树脂沥青混凝土层施工控制

3.1


 原材料及配合比

树脂沥青混合料选用粒径为 0~3mm 及 3~5mm两种规格集料,其中粒径 3~5mm 集料技术指标与改性环氧黏结碎石层石料指标完全一致。同时采用石灰岩中强基性碱性石料磨细矿粉填料,其质量要求见表 3。

表3  填料质量要求


树脂沥青混凝土配合比设计结果见表 4,油石比控制在 8%~11%。树脂沥青混合料整体化层由树脂沥青与矿料拌和而成,各项性能均满足规范要求。


表4  树脂沥青混凝土设计级配


在树脂沥青混凝土中按照 0.1%的质量比掺加聚酯纤维,该纤维直径应在 0.010~0.025mm,长度为10mm ± 1.5mm,抗拉强度不小于 500MPa,断裂伸长率不小于 90%,耐高温性能优异。


3.2


 树脂沥青混凝土拌和

采用树脂沥青专用拌和机进行树脂沥青混凝土拌和,干拌和时间应不超出 5s,湿拌和时间应为 80~100s,每锅混合料总拌和时间应控制在 120s。对拌和好的树脂沥青混凝土双面击实 50 次成型马歇尔试件,按设计要求养生并完全固化后,展开体积指标检测,其性能完全符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG-TF50—2011)要求。


3.3


 树脂沥青混凝土摊铺及碾压

采用自卸车运输混合料,运至施工现场后由摊铺机按 2.0~3.0m/min 的速度行进摊铺,并通过非接触式移动平衡梁控制摊铺层厚度。碾压施工采用 1 遍光轮静压 + 4 遍胶轮复压的方式;初压结束后应安排人员在混凝土表面撒布 1 层粒径为 10~13mm 的石料,撒布量应为满布面积的 50%;此后通过胶轮压路机碾压,确保石料充分嵌入混合料层。此后安排专人扫除嵌固不牢的石料,根据天气情况持续养生 3~5d,待达到固化强度后展开上层施工。

04


热喷改性沥青防水黏结层施工控制

通过滚筒式清扫机处理下承层,直至表面清洁干燥,便于铺装层和下层牢固黏结。将聚合物改性沥青温度加热至 180℃ ± 5℃后通过智能洒布机洒布,同时采用粒料撒布车撒布粒径 5~10mm 的碎石料。沥青洒布量按照 1.0~1.2kg/m2 控制,碎石撒布量应以不黏轮为限。

此后,由胶轮压路机按 4.0~5.0km/h 的速度前进碾压 1~2 遍,碾压应从路边缘开始依次向路中间进行;压路机不得在防水黏结层上停留、急停、急转弯、掉头。碾压结束后全面检查改性沥青防水黏结层针入度、延度、闪点和软化点,并安排人工再次清理碎石浮料。

05


SMA 沥青混凝土施工控制

5.1


 原材料

SMA-13 沥青混合料采用清洁干燥、无风化、近立方体形状的玄武岩碎石料。细集料和填料的性能要求与树脂沥青混合料集料及填料要求完全一致。为保证钢桥面铺装施工质量,SMA-13 沥青混合料采用由70#道路石油沥青、SBS 改性沥青、树脂、添加物混合而成的高黏改性沥青。SMA-13 沥青混合料性能检测结果见表 5。混合料各项性能均符合规范。

表5  SMA-13 沥青混合料性能结果


纤维稳定剂主要起吸附、分散、稳定及加筋等作用,并能使 SMA 沥青混合料高温抗剪强度显著提升,本工程使用的木质素纤维抗变形、抗变质、抗脆化等性能良好,并能承受 240℃的高温,对环境无污染。


5.2


 混凝土拌和及纤维添加

严格按照设计配合比拌和 SMA-13 沥青混合料,矿料及沥青加热温度应控制在 190℃~210℃及165℃~175℃,出料温度不应超出 185℃~195℃。干拌和 10~15s,湿拌和 30~45s,沥青混合料总拌和时间不应超出 40~60s。制备好的沥青混合料应颜色均匀一致,无花白料,矿料颗粒被沥青均匀裹覆,装车期间不离析,不堆塌。

采用半自动人工方式添加纤维,具体而言,按照每盘混合料拌和质量及设计配合比称量好纤维量,并包装成袋,在拌和期间投加。投加量由汽缸控制,且汽缸动作与拌和程序相关。通过对人工添加纤维和机械自动添加方式的比较,机械添加方式耗时长且无法保证干拌时间,故该工程最终采用人工添加方式。


5.3


 摊铺及碾压

SMA-13 沥青混合料摊铺温度应达到 170℃以上,仍采用非接触式平衡梁控制摊铺层厚度,并将螺旋布料下缘与底层的距离控制在 15cm 左右,以避免路中线沥青混合料和边线、表面和下面集料粗细不均。熨平板温度应在 100℃以上,并加强熨平板振捣及夯锤压实装置振频及振幅控制,以提升初始压实度。摊铺机按照 2.0~3.0m/min 的速度匀速前行摊铺,中途不得无故停机。

SMA-13 沥青混合料的碾压分初压、复压和终压三个阶段进行。在初压阶段,采用 BW202d-4 型双钢轮压路机以 2.0~3.0km/h 的速度静压 1 遍;复压阶段,由 BW202d-4 型双钢轮压路机以 3.0~5.0km/h 的速度振动碾压 4 遍;终压阶段,采用同样型号的钢轮压路机以 3.0~6.0km/h 的速度静压 1 遍。碾压方式及碾压遍数并非一成不变,而应结合现场实际情况灵活调整,并确保碾压时沥青混合料基本不蠕动。

(本文为节选,点击“阅读原文”可获取全文)

引用本文:韩莎莎. 钢桥面铺装中环保型树脂沥青组合体系的应用[J].交通节能与环保,2024,20(03): 193-196.


责编:黄钰婷
审核:《交通节能与环保》 邵江
          中国节能协会交通节能专业委员会 李枭


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