南海軍，卓武極

(寧波天意鋼橋面鋪裝工程有限公司 寧波市 315000)

0 引言

在鐵路鋼橋及其鋪裝工程中，鋼板與橋面道砟間會設置保護層，其主要作用為隔絕水侵入與保護鋼橋主體結構[1-2]。在服役期間的溫度與荷載耦合作用下，保護層可能出現(xiàn)開裂、破碎等病害，進而損害鐵路鋼橋的耐久性與行車安全性[3-4]，因此鐵路鋼橋保護層應具有優(yōu)良的防水、抗裂及抗疲勞性能。

鐵路鋼橋面保護層大多采用剛性材料進行鋪筑，如高筋高性能混凝土、丙烯纖維高性能混凝土、細石纖維混凝土等[1, 5]。但是，剛性保護層自身剛度較大，其與鋼橋結構的變形協(xié)調性差，易發(fā)生開裂、破碎等病害，進而使外界水侵蝕鋼橋面板；其次，剛性保護層維修養(yǎng)護時需對交通進行封閉處理[6]，維養(yǎng)難度較高。鑒于鐵路鋼橋的結構特性，近年來柔性防水保護層逐步得到應用。柔性防水保護層出色的密水性、抗彎拉性能，以及優(yōu)良的協(xié)調變形性能，可使鐵路鋼橋保護層長期處于良好的服役狀態(tài)。

然而目前柔性防水保護層在鐵路鋼橋的應用時間較短，針對此類保護層的研究和工程應用分析相對較少。依托蕪湖長江公鐵大橋鐵路橋鋼橋面鋪裝工程，重點對“鋼板+環(huán)氧粘結碎石層(EBCL)層+樹脂瀝青粘結層+3cm樹脂瀝青混凝土RA+防水涂料”鐵路鋼橋面柔性防水保護體系(ER防水保護層)分析研究，明確ER防水保護層的材料、結構及關鍵施工工藝要點，為后續(xù)鐵路鋼橋柔性防水保護層的研究與應用提供參考。

1 ER防水保護層結構及技術要求

ER防水保護層由EBCL層、樹脂瀝青粘結層、RA層與防水涂層組合而成，典型結構如圖1所示。

圖1 鐵路鋼橋ER防水保護層典型結構

EBCL層和RA層是ER防水保護層的關鍵結構層，EBCL層利用高性能環(huán)氧瀝青膠結料在鋼橋面板與RA層之間形成防水防腐性能良好的結構層，并通過其上方的碎石界面與RA層之間構成咬合作用，以提高層間的粘結效果與抗滑移剪切能力；RA層較高的結構強度、優(yōu)良的防水性與耐久性，可有效隔絕外界水對鋼結構的不利影響，并分散鐵路鋼橋承擔的復雜荷載作用[7]。ER防水保護層的主要技術指標分別如表1～表4所示。

表1 EBCL層主要技術指標要求

表2 樹脂瀝青粘結層主要技術要求

表3 RA混合料主要技術指標

表4 防水涂層主要技術指標

2 ER防水保護層性能研究

基于蕪湖長江公鐵大橋鐵路橋鋼橋面ER防水保護層的服役環(huán)境，對ER防水保護層的結構特性與整體性能進行評價分析。

2.1 EBCL層

EBCL是ER防水保護層的關鍵結構層，其層間粘結性能直接影響防水保護層與鋼板間的協(xié)同變形能力?；诓煌瑮l件下的拉拔試驗對EBCL層的層間粘結效果進行測試，試驗結果如表5所示。

表5 EBCL層與鋼板層間拉拔試驗結果

由表5可知，EBCL層的粘結強度滿足設計要求，且在高溫條件下其仍能保持良好的粘結效果。

2.2 RA混合料

RA層的使用性能對ER防水保護層的整體耐久性具有重要意義，然而RA層的使用性能很大程度上受RA混合料配合比設計的影響。因此，通過配合比設計及性能研究，對RA混合料的適用性展開分析研究。蕪湖長江公鐵大橋鐵路橋所用的ER防水保護層中，RA混合料的最大公稱粒徑為10mm，油石比為7%～10%，具體級配要求如表6所示。

表6 RA10混合料的級配范圍

結合鐵路鋼橋實際服役情況及受力特點，依照國家規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20—2011)，通過室內試驗分析RA10混合料的防水性能、水穩(wěn)定性與抗開裂性能，相關試驗結果見表7。

表7 RA10混合料性能試驗結果

據表7所示試驗結果可知，蕪湖長江公鐵大橋鐵路橋所用RA10混合料的強度高，抗裂性好，同時具備優(yōu)良的防水性能，可以有效保護鐵路鋼橋面板不受外界水侵蝕，適用于鐵路鋼橋嚴苛復雜的服役環(huán)境。

3 ER防水保護層施工質量控制研究

ER防水保護層結構的關鍵施工步驟為：

(1) 采用無塵拋丸機對橋面鋼板進行拋丸除銹，使其鋼板表面清潔度達到Sa2.5 級，粗糙度達到80～120μm。

(2)在拋丸后的鋼板表面上刮涂EBCL膠結料1.2～1.4kg/m2，然后在膠結料表面撒布一層3～5mm的單粒徑碎石，撒布量控制在3～4 kg/m2，使其與 EBCL 膠結料一同固化，形成防水且粗糙抗滑性能良好的EBCL界面層。

(3)EBCL界面固化且達到設計強度后，在其表面上涂布樹脂瀝青RA膠結料0.5～0.7kg/m2，再鋪筑30mm厚的樹脂瀝青混合料RA10并碾壓至密實不透水狀態(tài)。

(4)在RA頂面進行拋丸清潔作業(yè)，并在RA層頂面涂布瀝青基防水涂料0.4～0.6kg/m2，防止外界水的侵蝕作用。

3.1 鋼橋面板噴砂除銹

鋼橋面板噴砂除銹的主要技術要點如下：

(1)鋼板拋丸施工前應保證鋼板清潔、干燥、無油污、無焊瘤，并用強力吹風機將表面灰塵、雜質等清理干凈。

(2)若鋼板上有油污，需采用三氯乙烯等高效溶劑進行清除。

(3)鋼橋面板拋丸作業(yè)須在晴好天氣條件下進行，以保證涂布后的EBCL膠結料在表干前不被雨淋。

(4)在施工過程中拋丸機作業(yè)的行走速度宜為0.5～2.0m/s，相鄰兩臺噴砂機作業(yè)的搭接寬度不小于5cm，處置后的鋼橋面板質量須滿足設計要求，且嚴禁交叉施工，避免污染鋼橋面板。

3.2 EBCL層施工

拋丸除銹2h以內，應盡快開始EBCL層的施工，施工時要求氣溫不低于10℃，且須先確認當天施工期間不會出現(xiàn)雨、霧天氣。EBCL層施工技術要點如下：

(1)EBCL層分兩層施工，EBCL膠結料采用人工刮涂方式，其后碎石采用人工或機械撒布方式。

(2)在施工期間，EBCL膠結料應注意各組分拌和配比，做到即拌即用，盡快刮涂施工，不可長時間存放，并要求刮涂后的膠結料厚度均勻、無堆積、無流淌。

(3)碎石撒布要求均勻滿布，不能出現(xiàn)重疊堆積，碎石撒布施工后需封閉施工區(qū)域，禁止一切人員和機械在膠結料固化前進入。

3.3 樹脂瀝青粘結層和RA10施工

RA 混合料攤鋪前，需在已固化的EBCL表面灑布一層 RA 膠結料，提高 RA 混合料與EBCL 界面的粘結可靠性，消除 RA 和 EBCL 間可能存在的空隙。在灑布樹脂瀝青粘結料前，應采用強力空壓機或風力滅火器對已經固化的 EBCL表面進行徹底清理，確保其表面清潔干燥，無污染、無塵土。此外，樹脂瀝青粘結料的灑布不能過早，應保證RA混合料攤鋪時，灑布的樹脂瀝青粘結料還處于尚未指干的狀態(tài)。

RA10混合料拌和生產的施工要點如下：

(1)RA10混合料的拌和分為干拌和濕拌兩個階段，干拌時間為5～10s，然后添加 RA 膠結料進行濕拌，濕拌時間一般不少于60s。

(2)生產的RA10混合料礦料表面應被膠結料均勻裹附，無結團或花白料，且混合料應具有良好的蠕動性。

(3)混合料運料車的車廂應保持清潔，不能有殘留的土塊、舊瀝青團塊等異物，防止異物混入混合料。

(4)運料車路線上應設置清潔點，用高壓水槍和空壓機沖洗、吹凈車輪，保證車輛進入攤鋪現(xiàn)場時處于清潔狀態(tài)。

(5)混合料攤鋪作業(yè)應選擇氣溫適宜的時間段進行，環(huán)境氣溫在15～30℃時為佳，且攤鋪機的行駛速度應考慮拌合樓的生產能力，不能出現(xiàn)壓料及等料現(xiàn)象，以防攤鋪機或運料車里的混合料出現(xiàn)固化。

(6)RA 混合料的碾壓通過膠輪壓路機和光輪壓路機組合進行，混合料的密實度主要依賴膠輪壓路機的揉搓碾壓獲得；光輪壓路機的碾壓目的是消除膠輪碾壓的痕跡，保持RA 混合料表面的平整度。

(7)RA 混合料蠕動性良好時，膠輪壓路機的碾壓遍數(shù)為4～6遍即可達到密實度要求，之后應盡快采用光輪壓路機進行收光收跡。

3.4 防水涂層施工

防水涂層旨在提高鐵路橋鋪裝的綜合防水和防道砟硌破的效果。在防水涂層施工前，應用滾筒式清刷機與除塵設備清理下層RA混合料表面至清潔、平整與干燥狀態(tài)，以便使其與RA表面粘結牢固。防水涂層應采用機械灑布方式，灑布后涂層表面應厚度均勻，且無流淌。

4 結論

基于蕪湖長江公鐵大橋鐵路橋鋪裝項目，對ER防水保護層在鐵路鋼橋面上的結構特性與使用性能進行了分析。結果表明，與剛性防水保護層相比，ER防水保護層的協(xié)調變形能力更強，能夠良好地與鋼板形成整體，有效解決鐵路鋼橋保護層易出現(xiàn)的滲水、滑移、開裂等病害。此外，將該柔性防水保護層應用于工程實例，總結了ER防水保護層的施工流程及注意事項，為同類型工程的實施提供借鑒。