徐永鋼

（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣州　511431）

鋼橋面ERS結(jié)構(gòu)界面處置方案研究

徐永鋼

（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣州511431）

ERS組合式鋼橋面鋪裝體系中，SMA13與RA05層間的界面處置很關(guān)鍵，根據(jù)其特點(diǎn)，以浙江省嘉紹大橋橋面鋪裝為依托工程，從物理造糙方法（撒布碎石或壓痕）、界面材料優(yōu)選等方面對(duì)SMA13與RA05層間界面處置方案進(jìn)行研究，為ERS結(jié)構(gòu)體系在鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用提供借鑒。

ERS；界面處置；物理造糙；界面材料

1　研究背景

1.1鋼橋面ERS鋪裝體系簡(jiǎn)介

浙江省嘉紹大橋鋼橋面鋪裝面積達(dá)101 665 m2，采用了ERS組合式鋪裝結(jié)構(gòu)。ERS組合式鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)由EBCL+RA05+SMA13三層組成。各層分工明確，其中，EBCL（環(huán)氧抗滑粘結(jié)層）作為防水抗滑粘結(jié)層；RA05（冷拌樹(shù)脂混凝土）作為鋪裝整體化層、剛度過(guò)渡層；SMA13（瀝青瑪蹄脂碎石）作為表面功能層［1］。ERS典型鋪裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2界面處置重要性

ERS組合式鋼橋面鋪裝體系中，S（SMA13）層與R（RA05）層之間的界面很關(guān)鍵，早期的ERS鋼橋面鋪裝破壞也多發(fā)生在S層與R層之間的界面［2］。為此，本文以浙江省嘉紹大橋鋼橋面鋪裝項(xiàng)目為依托，對(duì)S層與R層間的界面處置方式制定不同的方案并進(jìn)行相關(guān)研究和對(duì)比試驗(yàn)，以保證S層與R層間的界面處理和粘結(jié)的有效性［3-4］。

1.3界面處置方案

通常，提高界面抗剪效果主要有2種途徑，一是改變界面的物理性狀［5］，比如采用撒碎石、壓坑等措施使RA05光滑的表面變得粗糙，提高界面的安全性［6］；二是采用高粘結(jié)性、高強(qiáng)度的粘結(jié)材料，將S層與R層進(jìn)行有效粘結(jié)。

早期ERS鋼橋面鋪裝工程中，R層面層常常撒布碎石［7］，同時(shí)灑布1.2 kg/m2界面瀝青，以提高界面的安全性。但界面撒布碎石需要大量的人工，同時(shí)施工質(zhì)量也難以保證，特別是界面撒布碎石后，對(duì)于后期界面機(jī)械化快速清理難度較大。因此，本文針對(duì)界面撒布碎石、R層面層壓痕制造層間粗糙界面和界面灑布環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)層等多種方案進(jìn)行比較研究，以獲得效果較優(yōu)的界面處置方案。

2　方案選擇及對(duì)比

2.1界面壓入碎石方案

R層壓入碎石方案指在R層面層撒布10～13 mm玄武巖碎石，通過(guò)碾壓，保證碎石嵌入鋪裝內(nèi)部一定深度，且通過(guò)露出的碎石或者R層表面層留下的小坑來(lái)提高界面抗剪［8］。

嘉紹大橋鋼橋面鋪裝施工過(guò)程中，在RA05樹(shù)脂混凝土終壓結(jié)束前，由專人在RA05瀝青混凝土面層均勻撒布1層潔凈的玄武巖碎石（碎石粒徑為10～13 mm），撒布量按照滿布面積的30%左右控制。撒布完成后，采用膠輪壓路機(jī)碾壓，要求撒布的石料部分（約占碎石長(zhǎng)度的1/3）嵌入RA05樹(shù)脂混凝土表層。RA05樹(shù)脂混凝土層完全固化后，在下一個(gè)施工作業(yè)工序前，需將表面粘結(jié)不緊密的碎石清潔干凈［9］。撒布碎石的施工現(xiàn)場(chǎng)及施工完成后的界面如圖2所示。

圖2　界面撒布碎石效果

2.2機(jī)械壓坑制造粗糙面方案

界面撒碎石方案中，碎石撒布需要大量人工，撒布效率較低。同時(shí)，人工撒布常常存在不均勻現(xiàn)象，撒布完成后，后續(xù)工序?qū)層界面進(jìn)行拋丸處理時(shí)施工難度大。

為克服上述缺點(diǎn)，嘉紹大橋鋼橋面鋪裝施工過(guò)程中，施工技術(shù)人員提出了采用機(jī)械壓坑制造粗糙面的方式，即在RA05樹(shù)脂混凝土頂面制造凹凸不平的面層。具體做法是：RA05樹(shù)脂混凝土碾壓密實(shí)完成后，終壓采用帶凹凸面的鋼輪進(jìn)行滾壓，制造人為粗糙面，以提高RA05樹(shù)脂混凝土表面的抗剪效果。鋼輪表面應(yīng)鑲嵌菱形間距為7 cm的圓角突起，碾壓時(shí)其隨行走裝置拖動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，形成壓痕的物理效果。壓痕設(shè)備一般在終壓完成前且RA05樹(shù)脂混合料有蠕動(dòng)狀態(tài)時(shí)使用。壓痕處理施工現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示，施工完成后的界面如圖4所示。

圖3　壓痕設(shè)備及施工現(xiàn)場(chǎng)

圖4　機(jī)械壓痕界面處理效果

2.3采用環(huán)氧樹(shù)脂作為層間粘結(jié)劑方案

環(huán)氧樹(shù)脂是一種高強(qiáng)度粘結(jié)材料，特別是在高溫條件下［8］，其比一般瀝青類粘結(jié)材料具有更高的粘結(jié)強(qiáng)度。本文研究采用反應(yīng)型環(huán)氧樹(shù)脂材料作為層間粘結(jié)材料，并測(cè)試其實(shí)際粘結(jié)效果，分析環(huán)氧樹(shù)脂材料用作粘結(jié)層的可能性。環(huán)氧類粘結(jié)層涂布及混合料攤鋪如圖5所示。

圖5　環(huán)氧類粘結(jié)層施工

3　實(shí)施效果對(duì)比分析

3.1不同處置方案試驗(yàn)結(jié)果分析

按照以上3種方案進(jìn)行ERS橋面鋪裝施工，并隨機(jī)取芯，進(jìn)行層間抗剪效果的相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從表1可以看出，撒布碎石層間抗剪效果最好，但層間機(jī)械壓坑拉拔強(qiáng)度較優(yōu)。從現(xiàn)場(chǎng)施工角度分析，界面撒碎石會(huì)給后續(xù)拋丸施工工序帶來(lái)較大困難，因?yàn)槭┕み^(guò)程中需安排大量人員撒布碎石，現(xiàn)場(chǎng)施工組織困難且有較大的安全隱患，且最終能遺留在層間的碎石不多，實(shí)際效果難以達(dá)到室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)M的狀態(tài)。因此，在特大型鋼橋面鋪裝工程中推薦采用表面機(jī)械壓痕的界面處治方案。

3.2反應(yīng)性環(huán)氧樹(shù)脂材料試驗(yàn)結(jié)果分析

反應(yīng)型環(huán)氧樹(shù)脂具有較高強(qiáng)度，可提高界面的粘結(jié)效果和抗剪效果。本文對(duì)R層表面采用不同環(huán)氧樹(shù)脂用量的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1　不同界面處置方式試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

表2　不同環(huán)氧樹(shù)脂用量界面強(qiáng)度比較

從表2可以看出，環(huán)氧樹(shù)脂作為一種高性能粘結(jié)材料，隨著其用量增加，界面的粘結(jié)強(qiáng)度也逐漸增加［10］，但剪切強(qiáng)度變化不明顯。主要原因是室內(nèi)試驗(yàn)過(guò)程中界面表面壓入碎石后，其從物理性狀角度改善了界面的抗剪切性能，致使環(huán)氧樹(shù)脂的作用不明顯。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合ERS鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)體系3種界面處置方案，并以實(shí)際工程為依托，對(duì)其R層與S層界面的力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)和研究。綜合考慮界面的技術(shù)指標(biāo)要求以及施工的可操作性，建議ERS鋼橋面鋪裝工程中采用機(jī)械壓痕+拋丸的處理方式作為界面處理的實(shí)施方案，且界面粘結(jié)層材料推薦采用反應(yīng)型環(huán)氧樹(shù)脂。

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Study on ERS Structural Interface of Steel Bridge Pavement

XU Yonggang

In ERS combined steel bridge pavement paving system，dealing with interface between SMA13 layer and RA05 layer is critical.According to its features，based on Zhejiang Jiashao Bridge pavement paving project，this paper studies the construction plan for interface between SMA13 layer and RA05 layer in aspects like physical roughing method（spread debris or press marks），interface material selection，etc.，so as to provide reference for application of ERS structure system in steel bridge pavement paving.

ERS；interface treatment；physical roughing；interface material

1009-6477（2016）04-0083-03

U443.31

A

10.13607/j.cnki.gljt.2016.04.019

圖1ERS橋面鋪裝典型結(jié)構(gòu)2016-04-08 作者簡(jiǎn)介：徐永鋼（1979-），男，河南省信陽(yáng)市人，碩士，高工。