平胜大桥钢桥面环氧沥青铺装养护技术研究

2012-07-30李俊

湖南交通科技 2012年2期

李俊

(佛山市路桥建设有限公司，广东佛山 528313)

环氧沥青混凝土钢桥面铺装近年在我国工程应用中逐渐增加，但其在我国应用时间还不长，在重载交通、气候环境下的性能表现还有待观察和检验，目前国内多座环氧沥青桥面铺装出现不同程度的病害。与一般沥青混凝土不同，环氧沥青混凝土开裂后不具有自愈合特性，裂缝端部应力集中，裂缝容易快速发展和扩大，造成维修困难，并影响铺装外观［1-3］。

环氧沥青混凝土铺装由于行车荷载、原有缺陷或其他因素使桥面铺装产生裂缝或出现鼓包，使雨水进入桥面铺装内部，在车辆荷载作用下形成动水压力，铺装层中结合料和粘结料易被冲走，导致铺装层脱层破坏，甚至钢板锈蚀。因此，及时修补病害和损伤，做好环氧沥青混凝土铺装预防性养护工作，对延长环氧沥青混凝土铺装使用寿命和提高环氧沥青混凝土铺装路用性能相当重要。本文结合平胜大桥钢桥面环氧沥青铺装养护定期检查和检测，对环氧沥青混凝土铺装的使用性能及发展变化规律进行分析，阐述了环氧沥青混凝土铺装局部维修技术及效果，为钢桥面铺装维修养护提供参考依据。

1 钢桥面铺装调查情况分析

1.1 表面抗滑检查分析

环氧沥青铺装表面构造、摩擦性能检测统计数据见表1，检测分析数据反映出2010年7月钢桥面环氧沥青铺装表面构造深度平均为0.34 mm，摆式仪摩擦系数平均为53 BPN，与2009年5月检测结果相比略有增加，分析主要由于车辆行驶的轮胎磨擦，增加铺装表面的构造深度和摩擦系数，这也是环氧沥青铺装与普通沥青路面的一个差异，环氧沥青铺装初始表面较光滑，随着运行时间延长，表面粗糙度逐渐增加。

表1 环氧沥青铺装表面构造、摩擦性能检测统计数据

1.2 温度检测分析

为了确定平胜大桥钢桥面铺装所处的温度区间，分别于高温季节和低温季节对桥面温度进行了检测。2009年8月21日检测了高温季节铺装层表面温度情况，采用高精度红外线温度计检测，当日最高气温35℃，桥面铺装最高温度63℃，据佛山南海气象台资料显示2009年7月18日最高气温高达38.9℃，推测此时桥面铺装温度接近70℃，桥面铺装最高温度还要受到日照、风、空气湿度等综合因素影响。2010年12月16日检测了冬季低温季节桥面铺装温度，当日最低气温2℃，冬季低温季节最低气温出现在夜间，桥面铺装温度基本与气温相同，桥面最低温度为2℃，因此桥面铺装最低温度主要受气温影响。

根据平胜大桥高温季节、低温季节桥面铺装温度检测情况，基本可以确定平胜大桥钢桥面铺装使用温度范围为0～70℃，在此范围内考虑铺装材料的高温、低温、疲劳等性能。

1.3 病害统计分析

重点检查了铺装的使用状态和病害情况，并跟踪分析了桥面铺装病害发展、维修效果情况，统计数据见表2。数据表明2010年7月检查到的病害数量较2009年5月增加13.9%，2010年7月检查到的病害面积较2009年5月增加23.6%。分析病害数量增加的原因主要是一些轻微病害在2009年5月检查时没有反映出来，经过1 a的运行病害有所发展，这些病害在2010年7月检查中发现;另一方面原因是部分病害的面积进一步扩大和延伸，综合导致2010年7月检查的病害面积有所增加。

表2 环氧沥青铺装病害检测统计数据

2 病害分类及对策

根据平胜大桥钢桥面铺装病害情况，基本可以把环氧沥青铺装病害分为3种类型，需要针对不同环氧沥青桥面病害类型特点采取相应的处治措施，以保证桥面铺装整体性能和使用寿命。

2.1 严重鼓包开裂病害

严重的鼓包开裂病害主要由于铺装层内或层间在施工中进入较多的水分，在高温情况下铺装层内部鼓起，铺装层内部、铺装层间或铺装层与钢板间脱空，可造成铺装混凝土破裂，在车辆轮胎冲击碾压下铺装层产生开裂。此种情况下开裂部位铺装层材料整体上强度显著降低，内部已发生明显的损伤，在雨水及轮载冲击作用下很快将产生坑槽病害，对此种病害必须完全切除病害铺装，重新回补适当的铺装材料才能得到彻底修复，回补材料需要具有与原铺装材料相近的物理力学性能。

2.2 轻微鼓包开裂病害

轻微的鼓包开裂病害主要由于铺装层内或层间在施工中进入少量的水分，在高温情况下铺装层环氧沥青混凝土局部鼓起，产生轻微开裂，由于环氧沥青混凝土本身具有很强的韧性和强度，该病害位置铺装层在轻微开列后还能保持较高的整体性和强度，因此开裂病害发生后该位置桥面铺装病害发展较慢或基本保持稳定。此种病害维修主要可采用封缝方法，密闭裂缝防止雨水进入和裂缝扩展，并定期检查此类桥面铺装病害发展情况和趋势，以制定进一步的维修养护措施。

2.3 铺装纵向接缝开裂病害

铺装层纵向接缝施工中压实不足、不平顺等问题，造成接缝处粘结不足或局部进入水分，在铺装层纵向接缝处产生开裂病害。由于一般铺装层纵向接缝不在轮迹带区域，而且一般此类病害不是很严重，因此对此类病害一般可采用封缝方法处理，当局部严重开裂情况也需要进行挖补处治。

3 局部维修技术方案

3.1 坑槽或严重开裂位置维修施工方案

首先划定修补范围，并用捶击检验是否脱层，彻底切除全部脱层铺装。先切割至上面层深度，检查坑槽、裂缝发生位置，如果只发生在上面层，则彻底清理松散铺装，并用带砂纸砂轮打磨各界面;如果坑槽、开裂发生至下面层，则彻底清除铺装和粘结层，并用带砂纸砂轮打磨各界面，打磨钢板表面，清除杂物和锈迹。用热风筒吹各界面，在需修补处周围铺上橡胶布等，防止施工污染周围铺装。之后在切割的底面和侧面涂布TAF冷补树脂材料0.5 kg/m2，最后补回专用常温拌和的环氧树脂铺装材料，表面撒布1.18～2.36机制砂细料，养生完成(12 h)清扫表面没有粘结固定的碎石，之后可开放交通。

3.2 专用常温拌和环氧树脂铺装材料配比及施工程序

修补用树脂的主剂、硬化剂的配合比为主剂∶硬化剂=5∶4(重量比)，树脂混合料配比见表3，施工工序如下:

1)集料搅拌:根据修补面积确定混合料重量，将干燥后的集料按照规定的配合比例，添加到拌锅中干拌。

2)树脂搅拌:计算所需的树脂数量，将环氧树脂主剂、硬化剂按照所定比例进行正确的计量，拌和后搅拌均匀(搅拌4 min)。

3)混合料搅拌:将拌和好的树脂混合液倒入干拌集料的拌锅中，拌和后搅拌均匀(搅拌3 min)。

4)铺筑混合料:将拌和好的混合料迅速搬运至铺设地点，按照比原铺装厚度略高出1 mm的厚度均匀进行铺设，然后使用金属棒、铲子等进行压实摸平，表面撒布1.18～2.36机制砂细料。树脂混合料的可使用时间约为20～30 min，温度高则可工作时间短，在最短时间内完成铺筑作业。

表3 树脂混合料配合比(重量比例)

树脂混合料在混合后2～3 h就开始硬化，但是养生过程中，仍然需要在铺设区域进行交通管制，防止车辆通行。另外，还要考虑并避免养生过程以及施工过程中可能受到的雨水等的影响。用手指触摸施工后场地的树脂混合料的表面情况，若其表面未留下手指碰触的痕迹，则可以认为已经完全凝固，建议养生12 h以上，可以开放交通。

4 钢桥面铺装维修材料试验评价及应用效果

目前钢桥面环氧沥青铺装冷补修复材料种类较少，对TAF树脂冷补料(日本产)、Sikafloor156材料(瑞士产)制作的混凝土进行了对比评价试验，以比较两种材料的变形性能、高温稳定性，并根据工程应用效果综合评价这两种材料对环氧沥青桥面铺装修补的适用性，试验结果见表4。结果表明TAF树脂冷补料具有优良的变形性能和强度特性，其变形性能是 Sikafloor156的4.7倍，该试验结果也表明Sikafloor156材料的脆性较明显，而TAF树脂冷补料具有优良的韧性和变形协调性。

表4 15℃小梁弯曲试验数据

对TAF树脂冷补料、Sikafloor156材料制作的混凝土高温性能进行了对比车辙试验，试验结果见表5，结果表明两种材料的混凝土均属于热固型材料，均具有优良的高温稳定性。

经过近2 a的运营，TAF树脂冷补料在钢桥面铺装维修中表现良好，一方面TAF树脂冷补料自身没有发生开裂病害;另一方面TAF树脂冷补料与原铺装接缝紧密，没有出现间隙或裂缝。说明TAF树脂冷补料具有良好的韧性变形性能以及与原钢桥面铺装的变形相容追随性。而Sikafloor156材料修补则出现开裂和与原铺装收缩间隙，Sikafloor156材料表现出明显的脆性，由于钢桥面铺装的变形和振动冲击较大，要求铺装维修材料具有良好的韧性和强度，这也说明Sikafloor156材料不适合用于环氧沥青钢桥面铺装修补。