钢桥面铺装养护用早强型环氧粘结剂施工工艺

雷宗建，武艳萍

(1.湖北省高速公路实业开发有限公司，武汉 430051；2.湖北公路智能养护科技股份有限公司，武汉 430051)

近年来，随着我国大跨径钢桥建设速度的不断扩大，钢桥面铺装层的养护规模也快速增长。由于大跨径钢桥通常位于交通要塞，交通流量大、交通组成复杂，频繁的钢桥面铺装层养护对交通影响很大，这对钢桥面铺装层养护的时效性提出了更高的要求[1]。

粘结层所提供的粘结力是铺装层与桥面板整体性的保证，能够防止铺装层内形成滑动面。同时，还须具有一定的抗剪能力，以抵抗车辆由于制动产生的剪切力[2]。粘结层的施工受外界因素影响较大，为了减少外界的干扰，应尽可能采用施工工期短、施工工艺简单的材料，制约铺装层养护效率的根本决定因素是材料的特性。开发具有早期强度高、施工便利高效的铺装材料，是当前钢桥面快速养护的一个重要需求。

我公司自主研发的粘结剂早期强度高、养生周期短，一定程度上缩短了铺装层的养护时间。为进一步精简优化其施工工艺，缩短施工作业时间，提升铺装层养护效率，该文研究不同的粘结剂涂覆工艺对钢板与混合料间的性能影响。

1 早强型环氧粘结剂材料的性能指标

研发的早强型环氧粘结剂，由低分子量环氧树脂、活性稀释剂、环氧增韧剂、防流挂助剂和快速固化剂组成，具有防水和防腐的作用，易于喷涂施工，早期强度高，柔韧性好。具体性能如表1所示。

表1 早强型环氧粘结剂性能指标

从表1可以看出，研发得到的粘结剂柔韧性好、早期强度高，在25 ℃养生2 h即可达到0.8 MPa拉拔粘结强度，80 ℃养生0.5 h可以达到2 MPa以上，且其抗老化性能好，在200 ℃养生1 h拉拔粘结强度仍可达到10.74 MPa，远远大于规范中2.7 MPa的要求。在实际施工中，热拌沥青混合料摊铺后内部温度至少能在80～100 ℃保持1 h以上，因此，可以满足快速开放交通的目的。

2 粘结剂涂覆施工工艺

采用3种不同的粘结剂涂覆工艺进行对比分析，具体施工工艺如下：

第1种(A组)：钢板上均匀涂覆粘结剂，待其完全固化后进行混合料铺装。

第2种(B组)：钢板上均匀涂覆粘结剂，待其完全固化后，再在其上涂覆二阶反应型乳化沥青，然后进行混合料铺装。

第3种(C组)：钢板上面均匀涂覆粘结剂后，立即进行混合料铺装。

3 早强型环氧粘结剂性能现场试验研究

该文使用研发的粘结剂，在青山长江大桥施工现场，选用浇筑式沥青混合料进行现场试验，分别按照《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》JTG/T3364-02—2019中附录B粘结强度试验方法、附录C剪切强度试验方法进行沥青混合料与钢板间的拉拔粘结强度和直接剪切强度试验研究。

3.1 拉拔粘结性能研究

拉拔粘结强度试验使用300 mm×300 mm×16 mm钢板，按照规定对钢板进行喷砂除锈[3]，清洁度达到Sa2.5级[4]，粗糙度达到50～100 μm，然后在处理后钢板上按照0.5 kg/m2的涂覆量均匀涂覆粘结剂，3块钢板分别采用以上介绍的3种不同粘结剂涂覆工艺方式施工。

在钢板上进行混合料摊铺成型，粘附好拉拔头后在施工现场同条件养生(室外温度约为5～10 ℃)，然后进行3 d、7 d和28 d拉拔粘结强度测试，测试结果如表2所示，测试断面如图1所示。

表2 3 d、7 d和28 d拉拔粘结强度测试结果 /MPa

从测试结果可以看出：

1)3种涂覆粘结剂工艺方式的粘结强度均随养生时间延长逐渐增长，C组粘结强度最高，A组次之，B组粘结强度最低。

2)A组在不同养生时间下粘结强度测试破坏断面均比较光滑，且均为粘结层与沥青混合料的结合面处。因混合料铺装前粘结剂层已完全固化，沥青混合料的高温对粘结剂与混合料间的粘结强度形成所起的作用较小，结合面处为受力薄弱处，故优先从结合面处破坏。

3)B组在混合料铺装前涂覆二阶反应型乳化沥青，在7 d前测试时还未完全固化，待其完全固化后其强度仍低于粘结剂粘结强度，故B组测试破坏断面均为二阶反应型乳化沥青层与混合料结合面处。

4)C组7 d及以上试件测试破坏断面均为拉拔头处，即粘结剂与混合料的粘结强度要大于实际测试结果。这是因为在粘结剂固化前进行混合料的铺装，粘结剂与混合料间作用面积更大，在混合料高温作用下环氧基团快速反应形成三维网状结构形成整体受力结构，达到快速固化的效果。

3.2 直接剪切性能研究

浇筑式沥青混合料与钢板间的直接剪切强度测试试验分为3组(同上)，钢板选用直径100 mm钢板，钢板表面处理同上，将预先准备好的套筒套在圆形钢板上，现场取样倒入套筒内，如图2所示，待其冷却后取下套筒在青山长江大桥现场进行同条件养生(室外温度为5～10 ℃)。使用UTM-100进行3 d、7 d和28 d直接剪切强度测试，测试结果如表3所示，测试断面图如图3所示。

表3 3 d/7 d/28 d直接剪切强度测试结果/MPa

从测试结果可以看出：

1)3种涂覆粘结剂工艺方式的直剪强度均随着养生时间的延长逐渐变大，C组直剪强度值最大，A组次之，B组最低，与粘结强度测试结果相吻合。

2)钢板上涂覆的粘结剂表干后再进行沥青混合料铺装(A组和B组)的直剪强度值相差不大，且均为层间破坏，这说明粘结剂层表干后再进行铺装，粘结剂层与混合料层结合面处为受力薄弱处，并未形成整体受力结构。

3)在钢板上涂覆粘结剂后立即进行混合料铺装的早期直剪强度远大于粘结剂表干后进行铺装的强度，3 d的直剪强度已达到1.35 MPa，7 d之前的直剪强度为粘结剂表干后进行铺装的2倍以上，且破坏断面为混合料内部，这说明测试得到的结果为混合料剪切强度，粘结剂与混合料间剪切强度要大于混合料的强度。

4 结 论

通过对自主研发的粘结剂用3种不同的涂覆施工工艺进行现场试验研究，得到的结论如下：

在钢板上涂覆粘结剂后直接进行沥青混合料铺装的施工工艺方式，在不同养生时间下进行测试得到的直接剪切强度和粘结强度均明显大于粘结剂固化后的强度。因此，采用研发的早强型环氧粘结剂进行钢桥面铺装层养护施工时，钢板上涂覆粘结剂后无需等待即可进行上面层的铺装，可实现短时间内开放交通的要求。