李永鱗

(江蘇揚(yáng)子大橋股份有限公司， 江蘇 靖江 214500)

橋梁工程

溫拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝在特大跨徑鋼橋中的應(yīng)用分析

李永鱗

(江蘇揚(yáng)子大橋股份有限公司， 江蘇 靖江 214500)

對(duì)江陰大橋主橋鋪裝溫拌環(huán)氧瀝青混凝土EA-10進(jìn)行了目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)及混合料性能進(jìn)行試驗(yàn)分析，并與《鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(送審稿)進(jìn)行了對(duì)比。試驗(yàn)及工程實(shí)踐結(jié)果表明，溫拌環(huán)氧瀝青混凝土性能滿足特大跨徑鋼橋橋面鋪裝使用要求。

鋼橋鋪裝；環(huán)氧瀝青；溫拌；分析

1 鋼橋面鋪裝概況

江陰長(zhǎng)江大橋于1999年建成通車(chē)，為單跨1 385 m的特大跨徑懸索橋，主梁為扁平鋼箱梁結(jié)構(gòu)，鋼板厚度12 mm，該橋所在江蘇江陰市、靖江市年極限最高溫度40 ℃，年極限最低溫度-14 ℃，實(shí)測(cè)橋梁鋼板夏季最高溫度68 ℃。江陰大橋橋面鋪裝原先采用澆注式瀝青混凝土，自2003年起，逐步采用環(huán)氧瀝青混凝土。

2 溫拌環(huán)氧瀝青混凝土方案

2.1 溫拌環(huán)氧瀝青混凝土生產(chǎn)過(guò)程

溫拌環(huán)氧瀝青混凝土的生產(chǎn)過(guò)程為：根據(jù)使用要求選用SBS改性瀝青，加入SG溫拌改性劑以降低混合料伴制溫度，選用環(huán)氧樹(shù)脂、集料和礦粉，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。本方案鋪裝層體系為：鋼板防腐層+防水粘接層+25 mm鋪裝下層+粘結(jié)層+25 mm鋪裝上層，鋪設(shè)于江陰大橋東、西幅第一車(chē)道。

2.2 溫拌環(huán)氧瀝青混凝土材料選用

用于環(huán)氧瀝青及粘接層的環(huán)氧樹(shù)脂均選用日本大有株式會(huì)社生產(chǎn)的日本J2型環(huán)氧樹(shù)脂，基質(zhì)瀝青采用SBS改性瀝青。環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑按55∶45比例混合(重量比)。環(huán)氧瀝青由環(huán)氧樹(shù)脂與基質(zhì)瀝青按25∶75(重量比)混合。粗、細(xì)集料選用玄武巖。礦粉采用石灰?guī)r中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。

SG溫拌改性劑由A、B兩個(gè)組份構(gòu)成，其中A組份具有降低瀝青混合料拌合及施工溫度的功效，摻入到基質(zhì)瀝青中攪拌制成改性瀝青，B組份具有改善瀝青混合料高溫性能的功效，與集料一起投放拌合。A組份推薦用量為瀝青質(zhì)量的2%～3%，B組份推薦用量為混合料質(zhì)量的0.2%～0.4%。

3 環(huán)氧瀝青混凝土目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

3.1 礦料配合比設(shè)計(jì)

溫拌環(huán)氧瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)礦料計(jì)算結(jié)果參見(jiàn)表1，礦料級(jí)配曲線如圖2所示。

表1 溫拌環(huán)氧瀝青混合料EA-10配合比設(shè)計(jì)礦料計(jì)算結(jié)果

3.2 馬歇爾試驗(yàn)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用五種不同的油石比拌制混合冷料，依據(jù)《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)的要求成型馬歇爾試件，成型好的試件在測(cè)試其物理指標(biāo)后，放入60 ℃的恒溫水浴中保溫30～40 min，最后測(cè)試其穩(wěn)定度和流值，具體試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 溫拌環(huán)氧瀝青混合料EA-10馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果(60 ℃)

圖1 溫拌環(huán)氧瀝青混合料EA-10各技術(shù)指標(biāo)與油石比關(guān)系曲線

根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果，分別繪制穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度、密度與油石比關(guān)系曲線如圖1，密度未出現(xiàn)峰值，以目標(biāo)空隙率(5.0%)所對(duì)應(yīng)的油石比5.2%為OAC1，OAC1=5.20%，當(dāng)油石比范圍在4.80%～5.95%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)要求，OAC2=(4.80%+5.95%)/2=5.38%，OAC=( OAC1+ OAC2)/2=5.29%。綜合考慮，選擇5.3%作為溫拌環(huán)氧瀝青混合料EA-10的最佳油石比。

圖2 EA-10合成級(jí)配曲線圖

4 性能驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果分析

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)試驗(yàn)方法和要求，對(duì)溫拌環(huán)氧瀝青混凝土EA-10混合料進(jìn)行了浸水馬歇爾試驗(yàn)、70℃車(chē)轍試驗(yàn)、凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)、小梁低溫彎曲試驗(yàn)、混合料抗滑性能等驗(yàn)證性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均符合規(guī)范要求，除空隙率外，其他指標(biāo)均符合《鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(送審稿)要求。溫拌環(huán)氧瀝青混合料EA-10混合料性能試驗(yàn)結(jié)果與“送審稿”對(duì)比參見(jiàn)表3。

2015年《鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(送審稿)對(duì)熱拌、溫拌、冷拌三類環(huán)氧瀝青混合料性能指標(biāo)特別規(guī)定主要有60 ℃馬歇爾穩(wěn)定度、60 ℃馬歇爾流值、70 ℃動(dòng)穩(wěn)定度、空隙率、凍融劈裂強(qiáng)度比、低溫彎曲應(yīng)變?！八蛯徃濉奔夹g(shù)要求如下：60 ℃馬歇爾穩(wěn)定度對(duì)于固化試件≥40 kN，未固化試件≥5 kN；60 ℃馬歇爾流值1.5～5 mm；70 ℃動(dòng)穩(wěn)定度≥6 000次/mm；空隙率1%～3%；凍融劈裂強(qiáng)度比≥80%；低溫彎曲應(yīng)變≥3 000 με。

根據(jù)表3，溫拌環(huán)氧瀝青混合料EA-10混合料性能指標(biāo)：60 ℃馬歇爾穩(wěn)定度未固化試件為11.5 kN，符合“送審稿”要求；60 ℃馬歇爾流值3.04 mm，符合“送審稿”要求；70 ℃動(dòng)穩(wěn)定度為6 683次/mm，符合“送審稿”要求；空隙率為4.8%，不符合“送審稿”要求，但符合《規(guī)范》要求；凍融劈裂強(qiáng)度比為94.4%，符合“送審稿”要求；低溫彎曲應(yīng)變4 467 με、4 354 με、4 391 με均符合“送審稿”要求。其余環(huán)氧瀝青混合料性能指標(biāo)均符合《規(guī)范》要求。

表3 溫拌環(huán)氧瀝青混合料EA-10混合料性能試驗(yàn)結(jié)果與“送審稿”對(duì)比

本方案溫拌環(huán)氧瀝青混合料EA-10混合料空隙率指標(biāo)未到達(dá)“送審稿”要求。雖然有研究指出，空隙率增大，瀝青混合料力學(xué)性能降低，凍融劈裂強(qiáng)度比減小，瀝青混合料抗水損壞性能降低，但本方案試驗(yàn)表明：溫拌環(huán)氧瀝青混合料EA-10力學(xué)性能、凍融劈裂強(qiáng)度比、浸水馬歇爾試驗(yàn)等指標(biāo)均符合規(guī)范要求，而且從工程實(shí)踐和運(yùn)營(yíng)情況來(lái)看，也未對(duì)橋面鋪裝路用性能產(chǎn)生明顯不利影響。而且橋面鋼板厚度較薄，施工中環(huán)氧瀝青混合料空隙率指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)壓路機(jī)碾壓實(shí)現(xiàn)，振動(dòng)壓路機(jī)的使用，對(duì)于橋面鋼板的影響需要研究評(píng)估。

低溫彎曲應(yīng)變指標(biāo)滿足“送審稿”要求，但較以往熱拌環(huán)氧瀝青混凝土低溫彎曲應(yīng)變指標(biāo)達(dá)5 000 με以上的結(jié)果稍小，其原因可能是溫拌改性瀝青的低溫抗裂性隨著溫拌劑滲加量的增加而降低。

5 溫拌環(huán)氧瀝青混凝土施工溫度、養(yǎng)生

溫拌環(huán)氧瀝青混凝土施工要求與熱拌瀝青混凝土基本相同，區(qū)別主要是混合料拌和、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生溫度的控制不同，養(yǎng)生時(shí)間要求不同。本次溫拌環(huán)氧瀝青混凝土施工控制混合料出料溫度控制在110～130 ℃，初壓溫度不低于82 ℃，終壓溫度不低于65 ℃，以上溫度控制均大大低于熱拌環(huán)氧瀝青混凝土。溫拌環(huán)氧瀝青混凝土養(yǎng)生要求與熱拌瀝青混凝土相同，養(yǎng)生時(shí)間稍長(zhǎng)，對(duì)交通運(yùn)營(yíng)影響稍大。

施工完成后，經(jīng)6年多時(shí)間運(yùn)營(yíng)，江陰大橋主橋溫拌環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝經(jīng)受住了日均流量超過(guò)7萬(wàn)輛的大交通量和重載交通的考驗(yàn)，使用情況較好。

6 結(jié) 語(yǔ)

室內(nèi)試驗(yàn)及實(shí)橋應(yīng)用實(shí)踐表明：溫拌環(huán)氧瀝青混凝土EA-10適合作為特大跨徑鋼橋面鋪裝形式，其性能指標(biāo)符合使用要求；溫拌環(huán)氧瀝青混凝土與熱拌環(huán)氧瀝青混凝土相比有效降低了混合料拌和及攤鋪溫度，對(duì)于節(jié)能減排、減少瀝青老化有重要意義；如何在保證使用性能的情況下，盡可能縮短溫拌環(huán)氧瀝青混凝土養(yǎng)生時(shí)間，需要進(jìn)一步探索研究。

[1] 韓超，等．基于現(xiàn)代化檢測(cè)的環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝研究[J]. 公路工程，2011，36(1)：50-54.

[2] 許振宇，張肖寧．大跨鋼橋橋面豎向截面應(yīng)變分析[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2007，7(20)：5443-5445.

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Adissertationontheapplicationofwarmmixepoxyasphaltconcretepavementinsuperlongspansteelbridge

LI Yong-lin

(Jiangsu Yangtze Bridge Co., Ltd., Jingjiang, Jiangsu 214500，China)

To explore the epoxy asphalt concrete as China's Steel Bridge Pavement of the main forms of use of the performance warm mix methods, Jiangyin main bridge pavement warm mix asphalt concrete epoxy EA-10 were compared with the target design and mixture performance test analysis, and with the “Steel Bridge Pavement Design and Construction Specifications” (draft) were compared. Test and engineering practice results show that the warm mix asphalt concrete epoxy performance to meet the large span steel bridge deck pavement requirements.

steel bridge pavement; epoxy asphalt; warm mix; analysis

2017-05-03

李永鱗(1972-)，男，江蘇泰州人，高級(jí)工程師，主要從事江陰大橋養(yǎng)護(hù)管理工作。

U442

：C

：1008-3383(2017)07-0097-02