大跨径钢桥温拌环氧沥青混凝土铺装EA—10性能分析

第４３卷第２期　２０１７年６月　湖　南　交　通　科　技　ＨＵＮＡＮ　Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ１０Ｎ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　Ｖｏ１．４３　Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．２０１７　文章编号：１００８—８４４Ｘ（２０１７）０２—０２２４—０４　大跨径钢桥温拌环氧沥青混凝土铺装ＥＡ－１　０　性能分析　李永鳞　（江苏扬子大桥股份有限公司，江苏靖江２１４５００）　摘要：环氧沥青混凝土已成为大跨径钢桥面铺装的主要形式。温拌沥青混凝土在环　保、减少沥青热老化、改善路用性能、延长施工季节等方面具有优势。以江阴大桥主桥铺装　为例，对大跨径钢环氧沥青混凝土铺装ＥＡ一１０目标配合比设计及混合料性能进行试验分析。　试验及工程实践结果表明，温拌环氧沥青混凝土性能满足大跨径钢桥桥面铺装使用要求　关键词：桥面铺装；钢桥；环氧沥青；温拌；性能分析　中图分类号：Ｕ　４４３．３３　文献标识码：Ａ　０　前言　温拌沥青混凝土技术是新兴的沥青路面技术，　１　３８５　ｍ的特大跨径悬索桥，主梁为扁平钢箱梁结　构，钢板厚度１２　ｍｍ，该桥所在江苏江阴市、靖江　市年极限最高温度４０　ｃ《＝，年极限最低温度　一其拌和、碾压温度比同类热拌沥青混凝土可降低　３０（℃以上…。２００５年，我国首次在北京八达岭高　速进行了温拌沥青路面的试验路段铺设，２００７年　１４℃，实测桥梁钢板夏季最高温度６８　ｑＣ。江阴　大桥桥面铺装原先采用浇注式沥青混凝土，在运营　过程中车辙、开裂等病害严重，到２００３年春虽先　江苏省在３４０省道常州段进行温拌沥青试验段的铺　设，拉开了江苏省温拌沥青混凝土研究的序幕，此　后国内温拌沥青混凝土研究与应用日益广泛。上世　纪９０年代以来，环氧沥青混凝土进入国内大跨径　钢桥桥面铺装市场，其强度高、温度敏感性小等优　良路用性能，使得环氧沥青混凝土成为钢桥面的主　要铺装形式之一　２　Ｊ。而温拌沥青混凝土在节能减　后经历维修１２次，维修面积约３　０００　ｍ　，但桥面　铺装已局部丧失使用功能。自２００３年起，经过实　桥对比性试验验证后，逐步采用环氧沥青混凝土替　代浇注式沥青混凝土。　与路基路面及水泥混凝土桥面相比，钢桥面铺　装层受力更加严酷、更加复杂：①跨度大，纵向挠　度大，纵向应变大；②钢箱梁横截面刚度较小，钢　板较薄，导致横向挠度和桥面局部横向应变大；③　钢桥面上下部温差大，温度应力大；④过渡层沥青　类材料刚度与钢板刚度相差巨大，而且钢板面光　滑，导致层间粘结力强度很难保证，容易发生脱层　现象；⑤纵向加劲肋的大量使用使得此处局部应力　集中，面层和粘结层容易在此处发生破坏　排、减少沥青老化、改善沥青混合料路用性能、降　低混合料拌、摊铺温度等方面的优点，越来越受到　广泛关注。而且，温拌沥青混合料较热拌沥青混合　料更适宜在温度较低的环境使用Ｅ　３］。２０１５年，《钢　桥面铺装设计与施工规范》（送审稿）纳人了温拌　环氧沥青混凝土方案，提出了技术要求，因此进一　步对温拌环氧沥青混凝土配合比设计及混合料性能　进行研究分析是十分必要的。　２　温拌环氧沥青混凝土方案　江阴大桥主桥铺装温拌环氧沥青混凝土ＥＡ一】０　方案由江苏扬子大桥股份有限公司与东南大学于　２０１０年联合开发，按规范　要求，进行了各项性　１　钢桥面铺装概况　江阴长江大桥于１９９９年建成通车，为单跨　收稿Ｈ期：２０１６－０８—２５　作者简介：李永鳞（１９７２一），男，高级工程帅，主要从　ｊｊ＝大桥养护镐；殚工作。　２期　李永鳞：大跨径钢桥温拌环氧沥青混凝土铺装ＥＡ一１０性能分析　石料经磨细得到的矿粉。　２２５　能试验，试验结果表明，温拌环氧沥青混凝土各项　性能与热拌环氧沥青混凝土性能相当。温拌环氧沥　青混凝土的生产过程为：根据使用要求选用ＳＢＳ　改性沥青，加入ＳＧ温拌改性剂以降低混合料拌制　ＳＧ温拌改性剂由Ａ、Ｂ两个组份构成，其中　Ａ组份具有降低沥青混合料拌合及施工温度的功　效，掺人到基质沥青中搅拌制成改性沥青，Ｂ组份　具有改善沥青｝昆合料高温性能的功效，与集料一起　温度，选用环氧树脂、集料和矿粉，进行配合比设　计。本方案铺装层体系为：钢板防腐层＋防水粘接　层＋２５　ｍｍ铺装下层＋粘结层＋２５　ｍｍ铺装上层，　铺设于江阴大桥东、西幅第１车道。　用于环氧沥青及粘接层的环氧树脂均选用日本　大有株式会社生产的日本Ｊ　型环氧树脂，基质沥　青采用ＳＢＳ改性沥青。环氧树脂与固化剂按５５：４５　投放拌合。Ａ组份推荐用量为沥青质量的２％～　３％，Ｂ组份推荐用量为混合料质量的０．２％～　０．４％。　３　环氧沥青混凝土目标配合比设计　３．１矿料配合比设计　比例混合（重量比）。环氧沥青由环氧树脂与基质　沥青按２５：７５（重量比）混合。粗、细集料选用　玄武岩。矿粉采用石灰岩中的强基性岩石等憎水性　温拌环氧沥青混合料配合比设计矿料计算结果　参见表１，矿料级配曲线如图１所示。　表１温拌环氧沥青混合料ＥＡ－１０配合比设计矿料计算结果　浴中保温３０～４０　ｍｉｎ，最后测试其稳定度和流值，　具体试验结果如表２所示。　表２温拌环氧沥青混合料ＥＡ－１０马歇尔试验结果（６ｏ℃）　注：括号内为技术要求。　图１　ＥＡ一１０合成级配曲线图　３．２马歇尔试验　根据经验采用５种不同的油石比拌制混合冷　料，依据《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》　（ＪＴＧ　Ｅ２０－２０１　１）的要求成型马歇尔试件，成型好　的试件在测试其物理指标后，放人６Ｏ℃的恒温水　根据马歇尔试验及计算结果，分别绘制稳定　度、流值、空隙率、饱和度、密度与油石比关系曲　线如图２，密度未出现峰值，以目标空隙率　（５．Ｏ％）所对应的油石比５．２％为ＯＡＣ　，ＯＡＣ　＝　５．２０％，当油石比范围在４．８０％～５．９５％时，各　项指标均符合技术要求，ＯＡＣ　＝（４．８０％＋　２２６　湖南交通科技　４３卷　５．９５％）／２＝５．３８％，ＯＡＣ＝（ＯＡＣ１＋ＯＡＣ２）／２＝　５．２９％。综合考虑，选择５．３％作为温拌环氧沥青　混合料ＥＡ一１０的最佳油石比。　＝、　暑　●　、　龆　鼷　一　皇　Ｅ　一　巳　、　ｊ磐　媛　油石比／％　油石比／％　图２温拌环氧沥青混合料ＥＡ－１０各技术指标与油石比关　系曲线　４　性能验证试验结果分析　４．１性能验证试验结果　按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》　（ＪＴＧ　Ｅ２０—２０１　１）试验方法和要求，对温拌环氧沥　青混凝土ＥＡ一１０混合料进行了浸水马歇尔试验、　７０℃车辙试验、冻融劈裂强度试验、小梁低温弯　曲试验、混合料抗滑性能等验证性能试验，试验结　果见表３～表６。　４．２性能验证试验结果分析　《钢桥面铺装设计与施工规范》（送审稿）对　热拌、温拌、冷拌三类环氧沥青混合料性能指标特　别规定主要有６Ｏ　ｃＣ马歇尔稳定度、６０℃马歇尔流　值、７Ｏ℃动稳定度、空隙率、冻融劈裂强度比、　低温弯曲应变。“送审稿”技术要求如下：６Ｏ　ｃｌＣ马　表３浸水马歇尔试验结果（ＥＡ－１０）　（次…　靛　（菱　ｔ）　总变形量／　（次．ｍｍ一。）　表５混合料冻融劈裂强度试验结果（平均值）　表６小梁低温弯曲试验结果（ＥＡ一１０）　歇尔稳定度对于固化试件不小于４０　ｋＮ，未固化试　件不小于５　ｋＮ；６０℃马歇尔流值１．５～５　ｍｍ；　７０℃动稳定度不小于６　０００次／ｍｍ；空隙率１％～　３％；冻融劈裂强度比不小于８０％；低温弯曲应变　不小于３　０００ｔｘｅ＿ｏ　Ｊ。　根据表２～表６，温拌环氧沥青混合料ＥＡ一１０　混合料性能指标：６０℃马歇尔稳定度未固化试件　为１２．１　ｋＮ，符合“送审稿”要求；７０　ｏＣ动稳定　度为６　６８３次／ｍｍ，符合“送审稿”要求；空隙率　为４．８％，不符合“送审稿”要求，但符合规范要　求；冻融劈裂强度比为９４．４％，符合“送审稿”　要求；低温弯曲应变４　４６７　￡、４　３５４１ｘｅ、４　３９１ｔｘｅ　２期　李永鳞：大跨径钢桥温拌环氧沥青｝昆凝土铺装ＥＡ一１Ｏ性能分析　响稍大。　２２７　均符合“送审稿”要求。其余环氧沥青混合料性　能指标均符合规范要求。　本方案温拌环氧沥青混合料ＥＡ一１０混合料空　隙率指标未到达“送审稿”要求。虽然有研究指　出，空隙率增大，沥青混合料力学性能降低，冻融　劈裂强度比减小，沥青混合料抗水损坏性能降　低　】，但本方案试验表明：温拌环氧沥青混合料　ＥＡ一１０力学性能、冻融劈裂强度比、浸水马歇尔　试验等指标均符合规范要求，而且从工程实践和运　营情况来看，也未对桥面铺装路用性能产生明显不　利影响。而且桥面钢板厚度较薄，施工中环氧沥青　混合料空隙率指标的实现需要通过压路机碾压实　施工完成后，经６　ａ多时间运营，江阴大桥主　桥温拌环氧沥青混凝土铺装经受住了日均流量超过　７万辆的大交通量和重载交通的考验，使用情况较　好。　６　结语　室内试验及实桥应用实践表明：温拌环氧沥青　混凝土ＥＡ一１０适合作为特大跨径钢桥面铺装形式，　其性能指标符合使用要求；温拌环氧沥青混凝土与　热拌环氧沥青混凝土相比有效降低了混合料拌和及　摊铺温度，对于节能减排、减少沥青老化有重要意　义；如何在保证使用性能的情况下，尽可能缩短温　拌环氧沥青混凝土养生时间，需要进一步探索研　究。　参考文献：　［１］榻炜安，刘斌清．不同温拌剂对沥青及其混合料性能指标的影　响分析［Ｊ］．中外公路，２０１６，３６（１）：２７３—２７７．　现，振动压路机的使用，对于桥面钢板的影响需要　研究评估。　低温弯曲应变指标满足“送审稿”要求，但　较以往热拌环氧沥青混凝土低温弯曲应变指标达　５　０００１￣ｅ以上的结果稍小，其原因可能是温拌改性　沥青的低温抗裂性随着温拌剂渗加量的增加而降　低　。　［２］韩超，李浩天，贾渝，等．基于现代化检测的环氧沥青钢桥面　铺装病害研究［Ｊ］．公路工程，２０１１，３６（１）：５０—５４．　５　温拌环氧沥青混凝土施工温度、　养生　温拌环氧沥青混凝土施工要求与热拌沥青混凝　土基本相同，区别主要是混合料拌和、摊铺、碾　压、养生温度的控制不同，养生时间要求不同。本　［３］侯曙光．温拌及热拌沥青混合料降温特性分析［Ｊ］．公路，　２０１１（１０）：１８８—１９１．　［４］许振宇张肖宁．大跨钢桥桥面竖向截面应变分析［Ｊ］．科　学技术与工程，２００７，７（２０）：５４４３—５４４５．　［５］ＪＴＧ　Ｆ４０—２００４，公路沥青路面施工技术规范［ｓ］．　［６］钢桥面铺装设计与施工规范（送审稿）［ｓ］．　次温拌环氧沥青混凝土施工控制混合料出料温度控　制在１１０～１３０℃，初压温度不低于８２。Ｉ＝，终压温　［７］彭勇，孙立军．空隙率对沥青混合料性能影响［Ｊ］．武汉理　工大学学报（交通科学与工程版），２００９，３３（５）：８２６—　８２９．　度不低于６５℃，以上温度控制均大大低于热拌环　氧沥青混凝土。温拌环氧沥青混凝土养生要求与热　拌沥青混凝土相同，养生时间稍长，对交通运营影　（上接第２０７页）　参考文献：　［１］张彩霞．锈蚀钢筋混凝土薄壁箱梁非线性分析［Ｄ］．兰州：　兰州交通大学，２００６．　［８］韦佑坡，孙志军，高林．温拌沥青路用性能研究［Ｊ］．筑路　机械与施工机械化，２０１３，３０（５）：５５—５８．　沙：湖南大学。２０１３．　［５］李自超．锈蚀钢筋混凝土构件性能退化及承载力研究［Ｄ］．　上海：同济大学，２００６．　［６］张伟平，商登峰，顾祥林．锈蚀钢筋力学性能研究现状分析　［Ｊ］．工业建筑，２００５（ｓ１）７０６—７０９．　［７］孙彬，牛荻涛，王庆霖．锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方　法［Ｊ］．土木工程学报，２００８（１１）ｌ～６．　［８］牟艳君，袁迎曙，姬永生．基于钢筋锈蚀膨胀的混凝土应力分　析方法［Ｊ］．淮海工学院学报（自然科学版），２００６（１）：６６　—［２］张建仁，胡守旺，彭建新．在役钢筋混凝土桥梁退化机理、可　靠性评估及维修策略多目标优化［Ｊ］．重庆交通大学学报（自　然科学版），２０１３（６）：ｌ１２３一ｌ１２７，１１３２．　［３］吴金海．海洋环境下混凝土结构耐久性研究［Ｄ］．杭州：浙　江大学，２００４．　［４］刘祥．氯盐环境下钢筋混凝土桥梁耐久性概率评估［Ｄ］．长　７０．