加热养护环氧沥青在钢桥面铺装中的应用

2010-07-24赵付星刘亚楠刘蓓洪

天津建设科技 2010年3期

□文/赵付星刘军刘亚楠刘蓓洪

工程概况

白沙洲大桥钢箱梁为高强螺栓拼接结构，采用环氧沥青混凝土铺装，维修工程在既有的结构上采用环氧沥青混凝土铺装，为提早通车采用大面积加热养护方案。此次维修采用的是技术成熟、质量稳定的美国进口的环氧沥青，其作为一种热固性材料有2种组分组成，A组分为环氧树脂，Bv组分为均匀稳定的多组分混合物；所用的石料为优质钢桥面专用玄武岩并经特殊方法加工而成的集料。通过检测，所用原材料均符合要求，为生产出合格的混合料奠定了良好的基础。

养护方案的确定

美国环氧沥青混凝土正常的自然养护周期为45～60 d，待环氧沥青完全固化后才能开放交通，而根据施工工期计划和安排，施工完毕后到开放交通只有16 d时间，靠自然养护不可能达到开放交通的条件。由于环氧沥青是一种热固性材料，其固化过程是不可逆的化学变化，在这个过程中温度是影响其化学反应的主要因素，提高养护温度可以加快其固化过程。根据资料，环氧沥青在121℃的环境中，4 h可以完成固化。为此在不同的温度条件下，养护不同时间后，测定试件的马歇尔稳定度和流值，来确定合理的养护温度。

为减少试验误差，所有试验均采用同一批次制作的试件，所有试件在同一个能自动控温烘箱中养护并且由同一个人来完成试验操作，另外一人监督试验过程，严格控制各温度指标。养护时预先将烘箱升到设定温度并从试件放入烘箱中开始计时，试验数据见表1。

表1 不同养护温度、时间与稳定度的关系

通过表1的分析，可以得出：随着温度的升高，可以显著提高试件的稳定度；在环氧沥青完全固化前，同样的养护温度条件下，随着养护时间的增加，试件的稳定度也增加；试件的流值均符合要求的20～50（0.1 mm）；环氧沥青在121℃环境中需要4 h才能完全固化，但由于本次试验从试件放入烘箱中开始计时，所以在120℃的烘箱中需要5 h环氧沥青才能完全固化，达到终极强度。

在80℃条件下养护10 h，试件的稳定度才达到37.45 kN，环氧沥青并没有完全固化；在100℃的条件下养护8 h后其强度基本上就达到了极限强度，表明此时环氧沥青已经完全固化了；在121℃的条件下需要养护5 h才行。而根据工期计划和现场施工情况，在80℃条件下进行加热养护需要的时间太长，不能满足工期要求；在120℃条件下进行加热养护，虽然可以缩短养护时间，但在施工现场大面积养护时达到这么高的温度太困难，而且安全隐患太大不易控制；在100℃条件下养护仅需8 h就可以使环氧沥青基本到达终极强度，而且养护时间也充足，具有可操作性，所以综合考虑各方面情况，决定采用100℃的温度进行加热养护8 h的方案。

养护方案模拟

根据确定的养护方案，在室外进行模拟试验来验证加热养护效果。接上可以自动控温在100℃的加热源并在周围用耐高温隔热棉进行封闭，在最外面用棉被包裹不使温度散失并在下面放入试件，试件到加热源垂直距离为35 cm，不能太近以防试件局部升温过快。预先将试件摆好，接通电源后开始计时并每隔1 h记录试件表面温度，在养护6 h和8 h时，取出加热源下面和加热边缘处各一块试件测定其马歇尔稳定度，测定结果见表2。

表2 不同养护时间下试件表面温度及稳定度

由表2可知，最后试件表面温度基本维持在100℃左右，因为试件是在此温度下养护的，但由于试件表面吸热，所以温度略高于设定温度；对照表1，在同样养护时间下，其稳定度小于烘箱中养护的试件，因为在烘箱中的试件，从其一开始就在100℃的环境中养护，而且烘箱中的试件是全面均匀受热，而这里的试件的环境温度是逐渐升温的，比较符合实际情况，而且这里的试件由于是放在地上，试件底部不能吸收到热量，所以是正常的；从养护8 h的最终稳定度看，均符合稳定度＞45 kN的通车条件。

养护方案实施

现场制作两套加热养护设备平行移动，全桥整幅同时养护。养护设备以钢性支架做支撑，下面等间距焊接能支撑重载的滚轮作为移动设备，钢性支架宽度比桥梁半幅宽度略窄以顺利移动（支架宽度11.5 m，半幅宽度12 m），支架上满布可散热排管，排管距环氧沥青铺装35 cm，导热油在排管中循环，排管上面满铺隔热棉，在最外面覆盖棉被保温，用导热油炉对导热油加热并能够自动控制温度，导热油炉和养护支架一同移动，另外要随时监控养护设备内的空气温度，使其维持在100℃左右这样就保证了加热的连续性和均匀性。养护时应有专人管理监控，做好养护防水，防高温设施并配有电工值守，随时做好温度记录。

实施养护时，测定桥面上不同试件马歇尔稳定度来检验实际的养护效果，测定结果见表3。