冷拌环氧沥青混合料在钢桥面铺装养护工程中的应用研究

宋建军 刘声威 包广志

摘要：文章结合鄂东长江公路大桥主桥钢桥面铺装养护维修工程，对冷拌型环氧沥青混合料养护方案中的维修结构、混合料路用性能、施工工艺等进行研究，以期为同类型工程提供借鉴。

关键词：钢桥面铺装；冷拌；环氧沥青；路用性能

中图分类号：U443.33 A 55 181 4

0 引言

近年来钢桥面铺装逐步成为交通基础设施建设的关键技术之一，国内钢桥面铺装技术经过二十余年研究与应用，形成了环氧沥青混合料铺装体系、浇注式沥青混合料铺装体系和改性SMA铺装体系等多种成熟铺装方案。其中环氧沥青混合料强度高、温度敏感性低、抗疲劳性能和耐久性良好，被大面积应用于新建钢桥面铺装工程［1］。

环氧沥青混合料按拌和温度分为冷拌型（常温拌和）、温拌型（拌和温度110～130 ℃）、热拌型（拌和温度170～185 ℃）。其中温拌型环氧沥青混合料存在施工条件苛刻、施工容留时间短、养护时间长等诸多缺点，当前在国内新建或养护工程中已较少使用；热拌型环氧沥青混合料需要大型热拌站才能生产；冷拌型环氧沥青混合料（RA混合料）对于拌和设备要求低，无须大型混凝土拌和站即可完成生产，施工简便，摊铺时与常规沥青混合料摊铺一致，无须特殊的施工设备，施工容留时间长，对于局部钢桥面铺装层养护工作较为便利。本文依托鄂东长江公路大桥钢桥面铺装层日常养护维修工程，对某国产冷拌型环氧沥青混合料养护维修结构、材料性能、施工工艺等方面进行介绍，为同类型养护工程提供参考［2-3］。

1 工程概况及养护方案

1.1 工程概况

鄂东长江公路大桥位于湖北省黄石市与鄂州市交界区域，2010年建成通车，双向六车道，设计速度100 km/h，设计荷载等级为公路Ⅰ级。该桥主跨为926 m的双塔双索面半飘浮体系混合梁斜拉桥，大桥主跨采用PK断面钢箱梁，边跨采用PK断面混凝土箱梁。

鄂东长江公路大桥钢桥面铺装采用美国温拌环氧沥青铺装技术，铺装结构为：3 cm上面层温拌EA-10+2.5 cm下面层EA-10。通车3年后，钢桥面铺装层局部开始出现了小面积裂缝、坑槽等病害，根据历年病害统计结果，病害主要出现在行2、行3车道，病害类型主要包括裂缝、鼓包、坑洞、脱空（滑移）等。

1.2 养护维修结构

针对鄂东长江大桥钢桥面铺装层行2、行3车道局部病害养护维修工作，在充分调研国内外研究成果和鄂东桥钢桥面沥青历年养护情况的基础上，采用5 cm冷拌型环氧沥青混合料RA-13進行铺装层局部维修，同时为改善环氧沥青混合料普遍存在的抗滑不足，加铺0.5 cm EBCL抗滑磨耗层进行改善，养护维修结构示意图见下页图2。

2 配合比及路用性能评价

2.1 原材料

2.1.1 EBCL胶结料

EBCL胶结料固化后强度高，能够有效降低铺装层与钢板脱空风险，主要用于防水粘结层和抗滑磨耗层罩面。EBCL胶结料固化后检测指标见表1。

2.1.2 3～5 mm集料

EBCL抗滑磨耗层集料选用3～5 mm洁净、干燥、坚硬、无风化的玄武岩，各项指标见表2。

2.1.3 RA混合料用环氧沥青

冷拌型环氧沥青混合料用沥青结合料为RA环氧沥青，固化后各项技术指标见表3。

2.1.4 集料

RA环氧沥青混合料用粗、细集料均采用辉绿岩，填料采用石灰岩矿粉，各项参数均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的相关要求。

2.2 配合比设计

参考《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》（JTG/T 3364-02-2019）中相应规定，进行冷拌环氧沥青混合料配合比设计。RA-13的矿料级配曲线见图3。

基于马歇尔试验方法，根据所选用的级配曲线和各种矿料的筛分结果，计算各种矿料所需用量。在沥青混合料油石比6.0%～8.0%范围内，以0.5%的增量递增制备5组马歇尔试件，测得各组试件的物理、力学指标，结合工程实际应用经验最终确定冷拌环氧沥青RA-13最佳胶结料用量为6.6%。

2.3 路用性能分析

通过马歇尔试验、车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验以及冻融劈裂强度试验，对冷拌环氧沥青混凝土RA-13路用性能进行测试，试验结果见表4。

由表4可知，RA-13冷拌环氧沥青混合料各项技术指标均满足规范相关要求，混合料浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比分别为98.9%、96.2%，具有较好的水稳定性；60 ℃动稳定度达到50 608次/mm，高温稳定性优异；弯曲极限应变达到3 234 με，具有良好的低温柔韧性；施工可操作时间＞120 min，能够满足现场施工组织需要。

3 冷拌环氧沥青混凝土养护施工

钢桥面铺装维修工程具有实施面积小、技术难度高、施工组织困难等特点，养护施工过程中出现任何细微瑕疵可能造成铺装层二次损坏。因此，冷拌环氧沥青混合料养护维修工艺和施工质量控制对养护效果有较大程度影响。冷拌环氧沥青混凝土养护维修施工有以下几个实施环节：旧铺装层铣刨挖除、钢板抛丸除锈、防水粘结层涂布、RA环氧沥青混合料施工和EBCL抗滑磨耗层施工［4-5］。

3.1 旧铺装层铣刨挖除

旧铺装层铣刨挖除可根据养护维修面积采用不同方案，对于局部坑槽修补，划定病害区域后人工切割、凿除沥青混合料，对于病害连续区域以铣刨机铣刨为主，辅以人工凿除。在机械铣刨过程中，为保护钢板不被损伤，严格控制铣刨深度，尽量避免铣刨刀头直接触及钢板。人工凿除时，先使用小型切割机进行人工切割作业，切割深度要同原铺装层厚度一致，尽量避免二次凿除对相邻区域造成不必要的损害。

挖除结束后，将废旧料装车运离。修补界面采用热鼓风机清除残留灰尘，部分油污污染的钢板采用碱性试剂去除。

3.2 钢板抛丸除锈

旧铺装层清除后对钢板进行喷砂除锈处理，局部小面积除锈采用人工打磨或手持式抛丸机，大面积翻修除锈可采用抛丸机进行喷砂除锈处理。喷砂除锈采用的钢丸和钢砂应符合《涂覆涂料前钢板表面处理》（GB/T 8923.1-2011）相关要求，钢丸和钢砂比例根据现场粗糙度需求进行调整。

抛丸机进行抛丸除锈时，采用直行连续施工方式，每次直行距离≤50 m，往返作业，喷砂除锈后的钢板清洁度需达到Sa2.5级。修补区域边缘处的钢板采用人工电动打磨时，鋼板清洁度应达到Sa3.0级。

3.3 EBCL防水粘结层涂布

钢板暴露在空气中会再次锈蚀，除锈结束后4 h内进行EBCL防水粘结层涂布。防水粘结层施工前，将EBCL的A、B组分充分搅拌均匀，在养护维修区域的钢板划定网格，采用人工刮涂方式将EBCL均匀涂布在钢板上，涂布量控制在0.9～1.1 kg/m2，刮涂后表面不可出现明显堆积、流淌等状况。同时避免EBCL黏度增加影响施工和易性，涂布工作需要在60 min内完成。防水粘结层涂布完毕后均匀撒布3～5 mm粒径的玄武岩，增强层间抗剪能力，撒布量控制在2.5～3.5 kg/m2。EBCL固化后粘连的玄武岩碎石与结构层环氧沥青混合料形成嵌挤结构，降低脱空风险。

3.4 RA混合料施工

RA混合料摊铺前需在已固化的防水粘结层上涂布RA环氧沥青，提升混合料与防水粘结层粘结强度。RA环氧沥青涂布可采用机械喷涂，现场调试喷涂前进速度，将RA环氧沥青洒布量控制在0.5～0.7 kg/m2。喷涂结束后进行检查，未喷涂到区域采用人工补刷。

冷拌环氧沥青混合料RA-13常温拌和，集料无须加热，生产时增设RA环氧沥青A、B组分的泵送、称量、搅拌装置。拌和时集料和矿粉干拌5 s，加入RA环氧沥青湿拌60 s，出料时若存在花白料则适当延长拌和时间。

冷拌型环氧沥青混合料属于反应型材料，拌和后黏度随时间逐步增大，需在2 h内完成混合料运输、摊铺与碾压工作。碾压过程中，出现鼓包现象，采用钢针刺破将气体排出。碾压完成后养护2～3 d即可开放交通。

3.5 加铺EBCL抗滑磨耗层

为提升EBCL抗滑磨耗层与RA-13混合料的层间粘结效果，对RA-13混合料进行抛丸处理，改善其粗糙度。抛丸处理后采用鼓风机清除表面浮灰，画定方格进行EBCL刮涂，涂量为1.5～2 kg/m2，施工过程中随时进行用量核算。EBCL涂布完成后机械撒布3～5 mm玄武岩，撒布量在3～4.5 kg/m2，最后人工撒布1～2 mm碎石1.5～2.5 kg/m2，养生1～2 d即可形成最终强度，可以开放交通。

3.6 应用效果

对采用冷拌环氧沥青混合料养护维修区域进行路用性能检测，养护区域平整度、横坡度、渗水系数、构造深度及摩擦系数均满足《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》（JTG/T3364-02-2019）相关技术要求，服役后表面平整密实，接缝处平整、顺直、无明显跳车现象。

4 结语

环氧沥青混合料被广泛应用于钢桥面铺装工程中，但针对环氧沥青混合料铺装出现病害后的养护维修并无相应规范进行指导。本文结合鄂东长江公路大桥主桥钢桥面铺装养护维修工程，详细介绍了冷拌型环氧沥青混合料维修结构、材料性能及施工工艺。可以看出，冷拌型环氧沥青混合料具有良好的综合路用性能，常温拌和，施工方便，其摊铺及碾压工艺与常规沥青混合料施工基本一致，在环氧沥青混合料铺装层养护维修方面具有一定的技术优势。

参考文献

［1］刘 攀，李 毅，吴文军，等.东江南支流港湾大桥钢桥面热拌环氧沥青铺装设计与施工［J］.中国建筑防水，2022，455（10）：48-53.

［2］吴文军，刘 攀，谭 乔，等.高韧性环氧沥青在韶州大桥钢桥面铺装工程中的应用［J］.公路，2021，66（12）：60-65.

［3］王俊彦，李 洋，顾 帆，等.冷拌环氧沥青混合料路用性能的室内试验［J］.材料科学与工程学报，2019，37（2）：296-299，338.

［4］郑军涛，杨 明，李鹏飞，等.钢桥面环氧沥青铺装施工工艺及质量控制［J］.工程建设与设计，2019，419（21）：189-192.

［5］李晓林，薛 成，王秀彬，等.钢桥面环氧沥青混合料铺装层养护修补技术研究［J］.青海交通科技，2019，137（2）：91-95，113.

收稿日期：2023-09-20