新型耐久性水泥混凝土桥面铺装施工技术应用研究

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发布时间：2021-09-03

资料介绍

新型耐久性水泥混凝土桥面铺装施工技术应用研究
董丽萍
(河北省唐山市公路养护管理处，河北唐山063000)
摘要：该文介绍了水泥混凝土桥面铺装的功能要求、常见病害及原因，介绍了环氧沥青混凝土作为一种新型耐久性铺装
技术的的特点和优点，并结合丁程实例，重点从试验、施工质量控制要点等方面较为详细地探讨了水泥混凝土桥面环氧沥
青混凝土铺装层的施T技术。
关键词：水泥混凝土桥面铺装；功能要求；常见病害；新型耐久性桥面铺装；环氧沥青混凝土；施工技术；质量控制要点
中图分类号：U443．33 文献标识码：B 文章编号：1009—7716(2012)07—0000一O0
0 前言
水泥混凝土桥桥面铺装在行车和环境因素的
复合作用下，其承受的变形及应力、行车与风载的
振动、铺装温度等条件，较公路路面及机场路面复
杂严酷得多，因而，对铺装性能与耐久性能均有更
高的要求。桥面铺装的自身特点决定了它对材料、
结构的要求比通常的路用材料要求更高。桥面铺
装除了要满足抗变形和其它路用性能的一般要求
外，还必须具有与桥面板良好的粘结性，对桥面板
的防水防腐作用，以及适应桥面板局部变形的抗
疲劳性。具体要求如下：
(1)优良的防水性能：要想保证桥梁的耐久性，
首先必须保证桥面板不被雨水腐蚀。这就要求沥
青混凝土铺装层必须具有高度的密水性和抗水损
坏能力，沥青混凝土的空隙率要lb(通常桥面铺装
的空隙率要求小于4％)，以防止水透过沥青混凝土
铺装腐蚀桥面板；同时还要有优质的防水层。
(2)优良的层问粘结性能：铺装层与桥面板的
层问f包括铺装层分层碾压时铺装上层与铺装下层
的层间及与防水层问)必须具有良好的粘结性，以保
证桥面铺装与桥面板紧密结合成为一整体，共同承
受荷载作用和温度变化作用，充分发挥铺装与桥面
板的复合作用，减小铺装层和桥面板的应力、应变。
(3)优良的高温稳定性：在夏季高温季节，沥
青混凝土铺装从上到下温度都非常高(可高达
70 )，为了有效地防止车辙、推挤、拥包等永久变
形，桥面铺装必须具备优良的高温抗蠕变和抗剪
切性能。
(4)优良的抗疲劳性能：在荷载作用下，铺装
层表面反复承受较大的拉应力、拉应变，极易产生
收稿日期：2012-05—04
作者简介：董丽萍(1971一)，女，河北唐山人，工程师，从事公
路养护与绿化管理T 作。
疲劳开裂，所以桥面铺装必须具有优良的抗裂性。
(5)优良的铺装层表面性能：一方面，铺装层
表面应具有良好的粗糙度和抗滑性能，不产生水
雾，以确保车辆交通安全；另一方面，铺装层表面
应平整，减少行车荷载对桥面板造成的冲击。
(6)优良的耐久性能：铺装层必须具有优良的
耐久性，以承受使用期限内车辆荷载和温度变化
的作用，以及满足使用寿命的要求。桥面铺装材料
必须具备优良的抗老化(包括气候老化)的性能、水
稳定性、抗疲劳性能。
(7)优良的适应变形的能力：钢筋混凝土桥面
板比道路基层底基层的柔性大，在荷载作用下变
形大，这就要求桥面铺装具有优良的柔韧性和适
应大变形的能力，使之适应桥面板的变形及挠度。
(8)合理的铺装层厚度：铺装层在不过分增加
桥梁结构恒载的情况下，要保证有足够厚度以扩
散轮载，并能满足沥青混凝土铺装层的自身强度
要求。
1 水泥混凝土桥桥面铺装主要病害类型及
分析
水泥混凝土桥桥面铺装直接受到荷载作用和
大气因素的影响，往往未达到设计使用寿命就出
现严重损坏，甚至不能继续服务，其主要原因是桥
面铺装层出现病害后，在行车荷载作用下，雨水侵
入铺装层和桥体，使钢筋锈蚀、混凝土松散、结构
承载力下降。水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装
的破坏形式主要分为以下几种：
(1)裂缝类：荷载或环境因素造成了柔性桥面
铺装层开裂，产生裂缝，破坏了桥面结构的完整
性，包括纵缝、横缝及网裂。
(2)变形类：因为沥青类材料的稳定性不足，
使桥面形状发生了变化，使桥面的行驶性能和安
全性降低，如车辙、推移、拥包等。
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2012年7月第7期城市道桥与防洪管理施工 261
(3)耗损类：由于轮胎与桥面的作用，使桥面
表层材料部分或全部丧失，如坑槽、松散、剥落等。
(4)其它：如修补、泛油等。
水泥混凝土桥防水粘结层是桥面铺装中至关
重要的一环，但实际工程中经常出现耐久性差、使
用寿命短等问题，主要有以下两个方面的问题：
(1)因粘结强度不足出现病害：设置防水粘结
层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷
载作用下的破坏形式一般为剪切破坏，常表现为
拥包、推移和脱层现象。剪切破坏有两种情况：一
是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水
粘结层的模量，加之沥青混凝土层厚度较薄，沥青
层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的
剪切变形；二是防水粘结层与沥青混凝土面层和
桥面层问粘结力不足而发生剪切破坏。因此，剪切
破坏是设防水粘结层的水泥混凝土桥桥面沥青混
凝土铺装损坏的主要原因。
(2)因防水功能不足出现病害：混凝土在自身
应力和荷载作用下，桥面板混凝土常会发生裂缝，
所以，水分必然进入桥面板。空隙水在低温时结
冰，体积可膨胀约9％，因而在冻融及荷载的反复
作用下将引起主梁和桥面板破坏。水的进入将会
造成多种破坏，而合适的桥面防水措施将可避免
和减少这些破坏的发生。桥面防水的重要性在于
三个方面，即保护桥面板，防止或减少冻融破坏；
防止桥面混凝土与主梁钢筋出现腐蚀破坏；防止
出现渗漏和盐霜等现象影响桥梁美观。
2 环氧沥青介绍
环氧沥青是由A、B组分混合后，经化学反应
形成的不可逆的具有三维立体互穿网络结构的热
固性半刚性材料，兼具沥青和环氧树脂两种材料
的优点，是高强度、高粘结力、高柔韧性的新型复
合材料。采用环氧沥青作为防水粘结层和铺装层，
其力学性能和路用性能实现了质的飞跃，具有良
好的高温稳定性及低温抗裂性能、超强的抗疲劳
性能和优异的耐久性。
环氧沥青用于水泥混凝土桥面铺装的优势有
以下几个方面。
2．1 绿色环保
环氧沥青混合料的拌和温度在115℃左右，传
统沥青混合料拌和温度一般在160℃ ～180 左
右，属于典型的温拌材料，据有关测算，当沥青混
合料生产温度下降40℃ 50℃时，可以节省30％
左右的燃油。另外环氧沥青混合料在拌和、运输、
施工过程中，能显著减少沥青烟及其它挥发物对
周边环境及人的影响，实现人与自然的和谐相处。
2．2 热固性
环氧沥青A、B两组分混合后，随时间推移，体
系的粘度逐渐增大，并且最终成为三维立体互穿
网络结构的热固性材料。环氧沥青的固化是一种
不可逆的反应过程，即使温度达到300℃，材料仍
呈固态形式。具有良好的高温性能。
2．3 半刚性
环氧沥青混凝土的马歇尔稳定度可以高达
20～60 kN，是普通沥青混凝土的5 8倍，而流值
却大致相同，环氧沥青混凝土不仅具有高的强度，
而且具有好的柔韧性。环氧沥青混凝土铺装层不
仅有接近刚性路面的强度(抗压强度可超过40
MPa)，而且有柔性路面的变形性能和行驶舒适性。
在夏季高温季节，不会出现车辙、推挤、拥包
等病害。在冬季寒冷季节或温度骤降时，有很好的
变形随从性和柔韧性，不会开裂。
2．4 长寿命
环氧沥青混凝土具有优异的的耐疲劳性能，
是普通沥青混凝土疲劳寿命的10—30倍。试验表
明，环氧沥青铺装材料经过相当于15 a荷载作用
的试验后，仍具有良好的抗裂性能。具有很好耐化
学药品性和耐油性，在酸、碱、盐、油等溶液浸泡
15 d，材料性能基本没有变化。能有效地防止汽车
漏油导致铺装层出现松散、坑槽等病害。能有效地
防止冬季除雪撒盐对路面造成的盐破坏。
3 新型耐久性桥面铺装
充分利用环氧沥青粘结料的优良的粘结性
能，以及环氧沥青混凝土的追从性、耐久性、防水
性特点，以此作为水泥混凝土桥面的防水粘结层
和铺装下面层；铺装的上面层采用其它沥青混凝
土，以便能够迅速开放交通，即环氧沥青粘结层+
3 4 cm 的环氧沥青混凝土铺装下面层+4
cmSMA沥青混凝土铺装上面层，形成新型耐久性
水泥混凝土桥面铺装，这种铺装体系使混凝土桥
面铺装经济耐久，具有良好的推广性。
4 试验
环氧沥青混合料的配合比设计采用马歇尔试
验方法，即在选定相应结合料与集料级配后根据
马歇尔试验确定目标配合比和生产配合比。
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262 管理施工城市道桥与防洪 2012年7月第7期
由于环氧沥青的特性，除了传统沥青混合料的
配合比设计外，还要根据现场情况进行容留时问等
大量环氧沥青特殊试验，确定有关施工技术参数。
5 施工控制要点
环氧沥青混合料在拌合温度、运输时间、保温
措施、摊铺、碾压、养护等方面有一些特殊的要求，
因此前期准备和精心组织非常重要。
在正式施丁前要进行详细的多次技术交底，首
先是全体参建人员进行关于环氧沥青总的技术交
底，其次对各关键岗位，进行专项技术交底，并解
答相关人员提出的具体问题，正式施工时再次进
行现场技术交底。
5．1 拌合站检查和环氧沥青对接设备
关键是设备运转正常、稳定。
5．1．1 拌和站检查
检查各筛网完好，无破损、串仓。拌锅传动机
构良好：沥青泵和电机传动装置可靠f非常重要)。
沥青称量桶排污阀是否畅通，控制气路可靠程度
检查。各冷料仓计量装值f调速电机转速校核和开
口的大Jb)要准确。其余检查见常规保修手册。
5．1．2 环氧沥青对接设备
为使对接设备与拌和站同步，需要用拌和站沥
青供应设备的气控装置来控制环氧沥青的添加。
环氧沥青对接设备与拌合站对接要注意控制元件
的电压要匹配，同时需要利用拌合站的导热油加
热对接设备的管道和泵。连接后用电笔测试信号
传递是否正常，正常后方可接通强电测试对接设
备。沥青传输管道接口要安装可靠，软管部分要采
取固定措施，不能松动摇摆。
5．1．3 特别强调的事项
料仓上料人员必须确保各仓上料品种规格符
合要求，不串料不串仓。操作人员严格按照目标配
合比确定的冷料进料比例供料，确保级配的稳定
性。上料速度要和产量匹配，风、气联动装置和温
度要工作正常，操作中严禁大开、大关风门。操作中
密切注意矿料温度和成品料温度的变化，发现异
常及时调整。每次拌和环氧沥青结束在20 min内
用沥青冲洗管道两次。环氧沥青拌和的重点是温
度控制和冷料仓级配，矿料温度通常控制在120~C
～ 130℃(根据工地情况调整)。
5．2 防水粘结层施工
关键是桥面清洁干净，环氧沥青撒布精确、均
匀，碎石干净、撒布均匀。
5．2．1 粘结层施工条件
只有当混凝土桥面板干燥、清洁，且确认当天
施工期间不会出现雨、雾天气时，方可进行粘结料
的喷洒。
5．2．2 清洁
要求混凝土基面必须洁净、干燥、平整，无浮
浆、无污染等，要求采用喷砂或拉毛处理。凸出的
结构物侧面也应清洗干净