钢桥面铺装层性能研究

张荣凤

摘  要：随着我国经济的迅速发展，公路桥梁基础设施的建设也逐渐成为国家发展重要的一部分。近年来，我国大型钢桥建设步伐快速前进，钢桥面比普通混凝土桥面来说，铺装层铺设尤为重要。通过对环氧沥青铺装层相关研究的分析，总结了环氧沥青铺装层相关性能和应用状况的研究。分析结果表明：环氧沥青铺装层疲劳耐久性的极限不同因素影响，对环氧沥青铺装层的研究主要集中在延长使用寿命以及疲劳特性等方面;钢桥面环氧沥青铺装层的应用研究主要针对病害成因及应对措施等方面。

关键词：钢桥面;环氧沥青;铺装层

1钢桥面环氧沥青铺装层性能研究

姚波等人为了给钢桥面铺装设计提供参考，考虑了温度、法向应力等影响因素，进行了钢桥面与环氧沥青混凝土铺装界面剪切特性的试验研究，结果表明钢桥面与环氧沥青铺装界面抗剪强度受温度与法向应力的影响较大，随温度升高而减少、随法向应力增加而增大;残余抗剪强度受温度影响较小，主要随法向应力增加而增大[1]。马林等人以提高某桥环氧沥青铺装层使用寿命为出发点，研究了环氧沥青铺装层疲劳耐久性的极限受力影响因素，建立有限元模型，通过小梁试件四点弯曲疲劳试验，分析铺装层的极限受力情况，结果表明随铺装层的弹性模量增大，其应力应变减小，最后提出适当提高环氧沥青铺装层的弹性模量以提高桥梁耐久性的建议[2]。一些学者采用剪切、拉拔等试验对几种不同的防水粘结层性能做分析[3][4]，耿杰研究了施工队环氧沥青防水粘结层性能的影响，给出了施工建议温度[5]。

2钢桥面环氧沥青铺装层应用状况

2.1钢桥面沥青铺装层材料

概括国内外的对钢桥面铺装体系的研究约有四种类型：浇注式沥青混凝土、沥青玛蹄脂混凝土、改性沥青SMA以及环氧树脂沥青混凝土[6]。

浇注式沥青混凝土是在 220℃～260℃高温下拌和，利用混合料的流动性摊铺成型而无须碾的一种高沥青含量与高矿粉含量、空隙率小于1%的沥青混和物，20世纪50年代源于德国，广泛应用于日本。它具有良好的防水性能，不用再单独设立防水层，在钢板和铺装层之间铺设一层粘结上下层的溶剂型沥青橡胶;对于钢桥面铺装，如果下面层应用的是改性沥青密级配混凝土，通常要铺设防水层，防水层施工如果不当，较易形成气泡，边角部位也不容易贴密实，影响施工质量。其优点是抗滑性、水密性、耐久性、冲击性好及压缩变形小、无需碾压;缺点是矿粉及沥青含量高，高温抗流动性能低。

SMA是一种新型的间断密级配沥青混合料结构，SMA粗集料含量约占70%，集料间填充了适量的沥青玛蹄脂胶浆，20世纪60年代源于德国，90年代引入美国[7]。其优点是稳定性高、空隙率小，耐高温、低温稳定性及水稳性好，抗裂、抗车辙、抗滑性好;缺点是SMA由于集料级配区间小，对混合料要求较高。

环氧沥青混凝土是利用熔融的环氧沥青代替水及水泥加入集料拌和成的改性沥青混凝土。壳牌石油公司最早研发了环氧沥青混凝土，起初用于防止机场道面被飞机燃油和喷气的侵蚀损坏，后来广泛应用于正交异性钢桥面板铺装[8]。其优点是高温稳定性、低温抗裂性，强度高、粘韧性好;缺点是制备、施工条件苛刻，造价高。

2.2钢桥面环氧沥青铺装层应用

1967年美国首次将环氧沥青混凝土应用于桥面铺装层，使用效果良好;随后，荷兰、加拿大、澳大利亚等国家一部分大跨径钢桥面铺装材料也选用环氧沥青;日本在20世纪末对环氧沥青研究逐渐成熟并相继出版了技术规范和准则[9]。我国对环氧沥青铺装层应用的研究起步较晚，起初主要应用在裂缝修补方面。1995年，同濟大学的吕伟民教授在国内率先开展了关于环氧沥青的材料，并进行了相关试验研究;2000年，江苏南京长江二桥首次运用环氧沥青混凝土，此后，环氧沥青混凝土陆续应用在我国一些桥面铺装工程中;2014年，我国国家标准化管理委员会发布了《道路与桥梁铺装用环氧沥青材料通用技术条件》，规定了我国的钢桥面铺装用环氧沥青的技术指标。

3钢桥面环氧沥青铺装层病害防治

郭威等人针对环氧沥青铺装层病害，提出了小修保养的施工工艺：对裂缝处治采用直接灌缝和V形扩槽灌缝两种;坑槽修补给出9道实施工序;表面缺陷一般配置环氧砂浆补平[10]。王钕承对环氧沥青和冷补两种钢桥面修复材料出现的问题进行探究，给出了具体的处理方法[11]。匡怡研究设计出适合两种修补界面粘结层的环氧树脂粘结剂及其处理方式，并且经过试验结合实际工程受力情况，提出以抗剪强度评价钢桥面修补界面粘结层的粘结强度[12]。谢伟伟对双层SMA类、浇注类和环氧沥青类钢桥面铺装类型进行损伤病害机理分析，总结了钢桥面铺装特性与铺装病害的关联性，结合钢桥面维修施工的要求，提出了病害维修施工技术[13]。

4结语

随着我国大跨径桥梁的建设规模不断扩大，环氧沥青以其优良的铺装性能备受关注，具有广阔的应用前景，目前对环氧沥青铺装层的研究已经取得一些成果，依然有很多问题需要解决。

（1）环氧沥青混凝土强度高，抗疲劳性和耐久性好，但是固化后变得硬脆，与钢面板追随性不好，易出现粘结层失效等病害。如何提高其柔韧性，需要从环氧沥青的力学性质出发，进一步研究如何提高钢桥面环氧沥青混凝土铺装层的低温开裂等性能。

（2）针对目前环氧沥青铺装层的病害成因，一些学者对其进行防治办法的探讨并进行开发新的修补材料，一定程度上能够修复病害，但关键还是要在其损伤模型、疲劳寿命预测等方面开展研究，不断提高环氧沥青的应用性能。

参考文献

[1] 姚波，张于晔，李方超.钢桥面与环氧沥青铺装界面剪切特性[J].中国公路学报，2017，30（03）：132-138.

[2] 马林，黄雷，代希华，聂文，徐伟.正交异性钢桥面环氧沥青铺装层疲劳耐久极限研究[J].桥梁建设，2019，49（04）：29-34.

[3] 张争奇，陶晶，张思桐.桥面铺装环氧沥青防水粘结层性能试验与评价[J].长安大学学报（自然科学版），2011，31（04）：1-6.

[4] 黄卫，钱振东，程刚.环氧沥青混凝土在大跨径钢桥面铺装中的应用[J].东南大学学报（自然科学版），2002（05）：783-787.

[5] 耿杰.环氧沥青钢桥面铺装防水粘结层及混合料疲劳性能试验研究[D].华南理工大学，2018.

[6] 李广.钢桥面环氧沥青铺装工法及质量控制研究[D].重庆交通大学，2017.

[7] 王林.钢桥面SMA铺装技术理论与试验研究[D].武汉理工大学，2002.

[8] 李水金.钢桥面环氧沥青铺装粘结层性能与结构力学分析[D].华南理工大学，2016.

[9] 李孝旭.环氧沥青钢桥面铺装材料评价与应用试验研究[D].华南理工大学，2015.

[10] 郭威，晏冬阳，朱耀庭，俞喜兰.环氧沥青铺装层病害成因及小修保养策略研究[J].公路与汽运，2016（06）：225-228.

[11] 王钕承.钢桥面环氧树脂改性沥青铺装病害研究综述[J].四川水泥，2018（03）：340.

[12] 匡怡.钢桥面铺装层修补用界面粘结材料的设计与性能研究[D].武汉工程大学，2018.

[13] 谢伟伟.钢桥面铺装病害分析及修复材料研究[D].华南理工大学，2017.