朱 峰,鄧振波
(1.宜興市建設工程質量監(jiān)督站,江蘇宜興214200;2.北京路橋中咨科技有限公司,北京市100176)
我國對鋼橋面鋪裝技術的研究始于20世紀80年代末,通過不斷消化吸收國外的技術與經驗,逐步形成了目前澆注式瀝青混凝土、環(huán)氧瀝青混凝土與SMA瀝青混凝土等多種鋪裝材料及鋪裝結構并存的鋪裝局面。從鋼橋面鋪裝的使用狀況看,環(huán)氧瀝青混凝土是一種性能優(yōu)異的鋪裝材料,但其性能受施工的影響大。因此,完善的施工工藝設計、嚴格的施工技術標準要求與健全的質量保證體系是確保環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝成功的關鍵。
我國自南京長江第二大橋開始大跨徑鋼箱梁環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝技術的研究,隨著潤揚長江大橋、南京長江第三大橋、杭州灣跨海大橋、武漢天興州長江公鐵兩用橋、上海長江隧橋、上海閔浦大橋等大跨徑鋼橋的建設與投入使用,在大跨度鋼橋面鋪裝技術特別是環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝應用技術方面取得重大突破,總體達到國際領先水平,并且初步形成了基于抗疲勞設計的鋼橋面鋪裝設計方法與環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝施工的成套技術,取得較好的工程效果。本文筆者主要探討鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層的性能。
環(huán)氧瀝青混合料的拌和溫度一般在115℃左右,屬于典型的溫拌材料。傳統(tǒng)瀝青混合料拌和溫度通常在160℃~180℃。據(jù)測算,瀝青混合料生產溫度下降40℃~50℃時,可以節(jié)省30%左右的燃油。環(huán)氧瀝青混合料在拌和、運輸、施工過程中,能顯著減少瀝青煙及其它揮發(fā)物對周邊環(huán)境的影響,實現(xiàn)人與自然的和諧相處。如二氧化碳、煙塵或可懸浮物的排放降低50%左右,氮氧化合物(NOx)、二氧化硫(SO2)減少 67%以上。
環(huán)氧瀝青A、B兩組分混合后,隨時間推移,體系的粘度逐漸增大,并且最終成為三維立體互穿網(wǎng)絡結構的熱固性材料。環(huán)氧瀝青的固化是一種化學反應,固化過程是不可逆的,即使溫度達到300℃,材料仍呈固態(tài)形式。環(huán)氧瀝青的熱固性特點使其應用于路面下封層、應力吸收層和橋面防水粘結層具有卓越的優(yōu)勢。環(huán)氧瀝青低的初始粘度有利于對半剛性基層的滲透和密閉。在夏季高溫季節(jié),固化后的環(huán)氧瀝青具有良好層間結合穩(wěn)定性,可有效避免薄弱夾層的產生。
環(huán)氧瀝青混凝土的MARSHELL穩(wěn)定度可以高達40~80 kN,是普通瀝青混凝土的5~8倍,而流值卻大致相同,環(huán)氧瀝青混凝土不僅具有高的強度,而且具有好的柔韌性。環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層不僅有接近剛性路面的強度(抗壓強度可超過40 MPa),而且有柔性路面的變形性能和行駛舒適性。在夏季高溫季節(jié),不會出現(xiàn)車轍、推擠、擁包等病害。在冬季寒冷季節(jié)或溫度驟降時,有良好的變形隨從性和柔韌性,不會開裂。
環(huán)氧瀝青混凝土具有優(yōu)異的耐疲勞性能,是普通瀝青混凝土疲勞壽命的10~30倍。試驗表明,環(huán)氧瀝青鋪裝材料經過相當于15 a荷載作用的試驗后,仍保持良好的抗裂性能。具有很好耐化學藥品性和耐油性。在酸、堿、鹽、油等溶液浸泡15 d后,材料性能基本沒有變化。能有效防止汽車漏油導致鋪裝層出現(xiàn)松散、坑槽等病害。能有效防止冬季除雪撒鹽對路面造成的鹽破壞。
環(huán)氧瀝青混凝土具有強度高、耐疲勞性能優(yōu)越等特點,只需3~6 cm即可達到鋪裝層對強度和耐久性的要求(傳統(tǒng)瀝青的鋪裝層設計厚度要求不小于9 cm),使綜合造價明顯降低。環(huán)氧鋪裝層厚度的減薄一定程度上降低了橋梁的恒載,增加了橋梁的承載能力,并且可延長橋梁的使用壽命。用于隧道路面,環(huán)保、阻燃、耐久,并可有效增加凈空,降低造價。用于高速公路加鋪罩面工程,由于鋪裝厚度薄,路緣石及排水設施等無須改動,不僅滿足了經濟性的要求,而且可以大大加快施工進度。
雙層環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結構適用于大跨度鋼橋面鋪裝(見圖1)。
該結構適用于中小跨度鋼橋或水泥混凝土橋面鋪裝(見圖2)。
不同鋪裝混合料的性能比較見表1。
不同鋪裝結構的性能綜合分析見表2。
表1 鋪裝混合料的性能比較
本文通過環(huán)氧瀝青鋪裝結合料的特性描述,結合常見鋼橋面鋪裝典型結構,對不同鋪裝混合料的性能進行比較,并對不同鋪裝結構的性能做了綜合分析。經過分析認為:環(huán)氧瀝青復合材料具有的優(yōu)良特性和良好路用性能,環(huán)氧瀝青復合材料必將在我國公路橋梁工程建設領域得到廣泛應用。
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[2]王曉,黃衛(wèi),程剛.環(huán)氧瀝青混合料研究[J].東南大學學報,2001,(6):21-24.
表2 鋪裝結構的性能綜合分析