（中铁二十一局集团第三工程有限公司，云南丽江674100）
摘要：山西中南部铁路通道是我国建设的第一条重载铁路，其设计的重载铁路钢桁梁桥面为正交异性板，此类桥梁桥面铺装结构的使用性和耐久性一直是一个难题。其原因在于钢桥面板的刚度较小、变形较大、热容性差，并且在行车荷载、温度变化及风载等自然因素共同作用下，铺装层受力复杂，容易产生各种变形破坏，特别是对于重载铁路而言，设计列车轴重达30t，普通的SBS改性沥青混凝土不能满足在重载情况下钢桥面铺装层的强度、剪切力、粘结力、抗裂性、抗疲劳性等要求。本文通过对TPM环氧沥青混凝土在中南通道铁路钢桁梁的实际应用进行了阐述，对以后同类工程起到一定的指导作用，并可供参考借鉴。
关键词：TPM环氧沥青混凝土；重载铁路；钢桁梁
前言
随着国内桥梁设计施工技术研究的发展，大跨度钢桁梁结构在桥梁建设中应用越加广泛。钢桥面的铺装施工对钢桥结构的重要性越显突出，特别是对桥面铺装的强度、剪切力、粘结力、抗裂性、抗疲劳性等设计指标比普通的高速公路路面有更高的性能要求，重载铁路钢桁梁桥面在大荷载下钢桥面刚度小、变形大，钢桥的热熔性差，并且在行车荷载、温度变化及风载等自然因素共同作用下，铺装层受力复杂，容易产生各种变形破坏，从而雨水等各种腐蚀物质从铺装层渗透至钢桥面，减低钢桥面的耐久性，TPM环氧沥青混凝土与其他沥青类路面材料相比有如下特点，能更好的保护钢桥面：热固性好、强度高、温度稳定性好、耐久性好、节能环保、全寿命造价低，安全性好的优点。本文对国内第一条重载铁路山西中南部铁路通道80m、96m钢桁梁应用TPM环氧沥青混凝土铺装桥面的施工技术进行了研究总结。
1工程概况
山西中南部铁路通道80m、96m钢桁梁主桁为无竖杆整体节点平行弦三角桁架下承式道砟桥面简支钢桁梁，主桁上下弦杆采用焊接箱形断面，竖板设板式加劲肋截面形状为长方形或工字形，上弦受压，下弦受拉。主桁桁宽13.8m，挡咋墙内侧净宽9.5m。桥面板采用密布横梁正交异性整体钢桥面板，道砟桥面。桥面板厚16mm，所有横梁上缘挡砟墙范围内均设置2%人字坡，所有横梁端腹板高均为1500mm。桥面板与主梁的连接在工地现场焊接完成。钢桁梁环氧沥青混凝土铺装层如下表1：
2桥面铺装材料要求
2.1 TPM环氧沥青(技术要求见表2)
2.2集料
所用集料料源应和试验室所用集料料源相同，均采用当地石灰岩石料；
填充料应采用磨细石灰岩矿粉，至少含90%碳酸钙，不含活性石灰。应满足表3技术要求：
环氧沥青混合料所用的粗、细集料除应满足以上要求外，还应同时满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）第4.8、4.9、4.10条要求。
3混合料配合比设计
3.1一般规定
3.1.1混合料的配合比设计应符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）第5.3条的要求。
3.1.2环氧沥青混合料为悬浮密实结构，级配组成范围还应满足表4要求。
初始条件为：试件成型后在室温中静置24h。
（2）混合料性能检验指标与技术要求（见表6）
3.3混合料容留时间与拌和温度
3.3.1根据施工单位技术装备水平、组织管理能力及拌和场到施工现场运距条件，合理确定混合料运输时间。
3.3.2不同拌和温度下的容留时间
进行不同拌和温度不同保温时间条件下的马歇尔稳定度试验，由此确定混合料的容留时间；当混合料容留时间≥运输时间时，则可初步确定满足运输要求的混合料拌和温度及该温度下对应的保温时间。（混合料容留时间与温度关系见图1，表7）
3.3.3根据工程地点气候条件，最终确定最佳的混合料拌和温度及该温度下对应的保温时间。
4粘结层施工
4.1技术要求
（1）A、B组分比例波动范围应控制在±10%以内，技术指标。
（2）施工气温≥15℃条件下，环氧沥青粘结材料在喷洒时的出料温度为120℃，在管道内的停留时间不得大于10min。
（3）钢桥面界面洒布量为0.66±0.03kg/m2；沥青混合料界面为0.45±0.03kg/m2；通过“接着法”和“总量控制法”对洒布量进行检验；
4.2施工准备
4.2.1施工条件
（1）桥面板干燥、清洁，钢板表面温度高于5℃；
（2）确认当天施工期间不会出现雨、雾天气；
（3）桥面板平整、干燥、清洁（无杂物、油斑、污迹）；
（4）钢板表面若有锐边、飞溅、不光滑焊缝和切割边缘等缺陷，应先用工具打磨干净。桥面应无明显波纹现象，桥面钢板焊缝不高于2.5mm；
4.2.2桥面处理
（1）粘结层洒布前应用软扫帚扫清桥面尘埃、杂物；如有油污，须用适当浓度（足以洗去油污）的非离子型肥皂粉水溶液清洗（用长柄鬃毛刷），最后用可饮用水彻底冲洗干净并完全干燥；
（2）对凸出桥面的结构物表面也应清洗干净；
（3）每次的清洁范围，应略大于随后环氧沥青粘结料的喷洒范围；
4.2.3非喷洒区的覆盖
为避免与铺装层接触以外的部位（如路缘带的边缘和大桥的栏杆）遭受污染，这些部位都应该事先覆盖。可采用塑料薄膜和胶带作为临时覆盖材料；
4.2.4环氧沥青喷洒前对智能环氧沥青洒布车各项性能进行检查，检查环氧沥青温度是否在规定温度120±5℃范围内，检测智能环氧沥青洒布车的各喷嘴是否畅通，确保正常喷洒。
4.2.5根据施工要求和现场具体条件设定智能洒布车的各参数和行驶速度（一般控制在6～10km/h），同时确定纵缝搭接宽度（一般控制在10～20cm之间）。
4.3粘结层洒布
4.3.1 洒布工艺
（1）施画洒布边界线，以保证洒布车按规定范围进行洒布。
（2）粘结料洒布：洒布管高度应保证不少于双重迭洒布量。
（3）对洒布过程中出现的花白面进行人工补洒，补洒量应控制在规定范围内。
（4）环氧沥青防水粘结层洒布完成后，应保持施工现场清洁。
4.3.2洒布过程中的保护工作
（1）在施工界面起终点处应做好保护措施（铺油毛毡或塑料彩条布），避免污染相接处的桥面。
（2）自动智能环氧沥青洒布车洒布完成后需开至指定地点清洗油嘴，清洗油嘴过程中应注意环境保护，清洗现场铺上油毛毡或塑料布，防止环氧沥青污染现场。
（3）自动洒布车洒布的工作面起点和终点出现空白处时，需用手动装置均匀补洒，洒布量控制应满足规定洒布范围。
5桥面铺装层施工
5.1技术要求
环氧沥青A、B组分比例波动范围控制在±10%以内，技术指标见表2。
5.2混合料生产配合比确定
（1）根据目标配合比确定的集料配比确定冷料仓集料比例，控制集料加热温度为120±5℃，从热料仓取样进行筛分试验，然后按照表3的级配要求进行配比设计。
（2）根据目标配合比确定的最佳油石比（OAC）增减0.3%，进行马歇尔试验，即采用OAC-0.3%、OAC、OAC+0.3%三个油石比进行试验。
（3）根据试验结果确定最终生产配合比。
5.3混合料拌和
5.3.1试拌
正式拌和前应先进行试拌，检验拌和温度、矿料级配及环氧沥青含量的合格性，并取样进行马歇尔试验。混合料中环氧沥青的含量应在固化前用抽提法确定，如不符合要求应进行调整，直到合格为止；初始马歇尔稳定度应满足规定要求，否则应调整配合比。
5.3.2正式拌和
（1）环氧沥青拌合的温度应保持在规定温度110±5℃范围内。拌和站操作人员应密切注意温度情况，禁止大幅度调整风门和油门，避免温度波动太大。
（2）根据试拌时确定的各冷料仓送料速度向烘干机进料，将矿料温度加热至规定温度120±5℃范围内，经加热后进入热料仓，严格按照生产配合比设计确定的各热料仓集料质量及矿粉的质量，投入拌缸进行干拌，干拌时间不少于5秒，然后测量热料温度；这一工序重复3－5遍，直至出来的矿料温度稳定在拌和温度120±5℃范围内（拌和温度确定见3.3条）。
（3）将配合好的集料加热至规定温度，同时对环氧沥青A、B组分分别加热（A组分加热至87±2℃，B组分加热至133±2℃），通过专用添加装置加入到拌缸中，进行湿拌，湿拌时间不少于38秒；拌和完成后将环氧沥青混合料卸入临时热料斗(接料滑车或装载机料斗)中，立即测温。混合料的出料温度应控制在规定拌和温度110±5℃范围内，不应超过规定拌和温度10℃。如混合料拌和温度超过120℃应予废弃。
5.4混合料运输
5.4.1运输前准备
（1）为防止混合料与运料车车厢粘着，凡车厢内与混合料接触的部位，涂刷植物油作为隔离剂。
（2）运输车设有编号，并将编号贴于驾驶室前玻璃上或后挡板上。送料单上除运料车编号外，还应在右下角标注流水号，即施工当天的第几车料运料车。要求运输车辆技术状况良好，防止安全事故的发生，确保在规定的时间内运至现场。
（3）运输车辆在运输过程中必须加盖帆布或棉被，以减缓混合料温度的降低。
（4）保证运输时间，施工前进行实地考察，包括运输的路线、交通岗、铁路道口火车的通行时间间隔等，合理安排运输路线和时间；并在关键点处配备人员疏导，确保沥青混合料在规定时间内运至施工现场。
5.4.2混合料运输过程
（1）根据指南3.3条确定的混合料运输时间（运距）及摊铺机的摊铺速度合理确定运输车辆的数量。
（2）运输车辆应在规定的时间内到达施工现场。
（3）混合料运输到现场由试验员检测温度，符合要求后方可卸料摊铺。
（4）混合料必须在规定的时间内和规定的温度以上完成摊铺压实。
5.5 混合料摊铺
5.5.1摊铺准备
（1）施工前，应对摊铺机进行全面检查。同时，必须在施工范围以外给摊铺机注满油料，施工过程中不允许停机加油。
（2）准备两种至少三块熨平板垫木，一种厚度为摊铺层松铺厚度，一种厚度为摊铺层松铺厚度与压实厚度之差。
（3）事先用小沙袋或木板将施工桥梁边侧的落水口堵严。
（4）摊铺机摊铺工作前1小时进行预热，熨平板的预热温度控制在100～120℃之间，温度应均匀一致，为防止局部过热，采用断续加热的方式加热。
（5）通过试验段铺筑，摊铺后多点测定厚度和终压完成后定点测定厚度，以求取松铺系数。
5.5.2摊铺过程
（1）环氧沥青混合料采用规定的沥青摊铺机摊铺。摊铺过程中应保证混合料的和易性和表面均匀性，从而使压实厚度满足要求，避免集料离析。而且摊铺后的混合料表面应没有粗集料或细集料的孔洞，不得人工耙平。
（2）当进行分幅摊铺时。当第一幅摊铺、压实完成以后，下一幅摊铺时利用前一幅作基准面，一侧用一个滑雪传感器控制，另一侧熨平板用非接触式平衡梁控制。第二幅摊铺前，要将与第一幅衔接的纵缝切成90°立面，涂抹环氧沥青粘结料后再进行摊铺施工。涂抹的环氧沥青粘结料必须足量饱满。
（3）设专人计算并控制摊铺速度，根据供料能力及各料车送料单的“容许卸料时间范围”进行及时调整，以控制不停机、不超时，力求匀速摊铺为原则，摊铺速度一般控制在3～5m/min。
（4）根据试验段取得的松铺系数进行混合料的摊铺；摊铺过程中每10m测一次松铺厚度，中途少做变动，必要时加以调整，务求平顺，以求不影响平整度。并且螺旋布料器中的料位以略高于螺旋布料器2/3为宜，避免摊铺层出现离析。
（5）机械摊铺过程中，不得人工反复修整，但当出现断面不符合要求、局部缺料、局部混合料明显离析、表面明显不平整、死料等问题时，在施工技术人员专门指导下认真调整、局部换料，仔细修补，同已铺混合料顺接，不留明显印迹和差异。摊铺过程中设专人对螺旋布料器及料斗中的“死料”进行清理。在摊铺过程中产生的废料、“死料”应集中放在小推车中，然后集中清理出施工现场。摊铺中如果突然遇雨，立即停止施工，并清除未压实成型的混合料，未摊铺混合料必须全部废弃。
在摊铺和初压时需观测和记录混合料的和易性、表面均匀性，初压后有无轮迹印等状况，并记录施工时的气温。
5.6混合料碾压
5.6.1准备工作
（1）施工前，对压路机进行全面系统的检查，避免施工过程中出现问题。
（2）为避免压路机漏水对路面碾压工作的影响，进入施工现场前应将压路机水箱内的水放干。
（3）为避免环氧沥青混合料沾黏压路机，施工前和碾压中在压路机压轮上涂刷植物油作为隔离剂。
5.6.2碾压过程
（1）碾压过程中，下面层采用“胶-钢-钢”的顺序进行碾压，上面层采用“钢-胶-钢”的顺序进行碾压，并记录碾压遍数和混合料温度，最低碾压温度≥55℃。
（2）混合料摊铺后立刻进行初压是实现合适的压实度的重要步骤。初压应在温度下降至80℃以下之前完成。初压压实4遍。初压完成后应立刻进行复压4遍。复压完成后应立刻进行终压4遍，终压应在混合料温度下降至55℃之前完成。
（3）初压和终压都是在压完3遍后，用红外线测温计测记表面温度。当表面温度不满足要求时，再用插入式温度计测内部温度。当内部温度不满足要求时，除多压两遍外，要查明原因，采取有效措施，并杜绝再次发生。
（4）碾压时压路机驱动轮面向摊铺机，由低到高，依次连续均匀碾压，相邻碾压带重叠1/3轮宽，不允许压路机在沥青混合料上转向、调头，压路机起动、停止必须减速缓行，不准紧急刹车制动。
（5）要对初压、复压、终压段落设置明显标志，便于司机辨认。对碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗管理和检查、记录，坚决杜绝面层漏压。混合料摊铺后，压路机紧接碾压，以缩短碾压作业段长度，但以不产生推移、发裂为原则。
（6）在碾压过程中如果产生气泡，立刻用锐物将其戳破并重新压实。
（7）对于压路机压实不到的局部铺装层如落水口周围及其挡渣墙附近等，对于落水口周围下面层采用人工夯实或手持式振动夯等小型机具振捣密实，上面层使用压路机压实。
6结语
钢桥面环氧沥青混凝土施工特点环氧沥青混合料与常用沥青混合料相比具有以下施工工艺特点：
6.1钢桥面铺装环氧沥青混凝土具有强度高。它既有沥青的某些特性，如低温柔性、用温度控制施工，也具有水泥等无机结合料的特性，强度高，不可逆，强度随时间增长。
6.2钢桥面铺装环氧沥青混凝土的温度稳定性好。环氧沥青混合料在夏季高温下不会软化，70℃下混合料的稳定度是热塑性改性沥青混合料的5～10倍，具有良好的高温稳定性。环氧沥青混合料在低温下具有足够的柔性，-10℃下极限弯曲强度是热塑改性沥青的3倍，弯曲应变为热塑性改性沥青的1.5～2倍，也具有良好的低温抗裂性能。
6.3钢桥面铺装环氧沥青混凝土的耐久性好。TPM环氧沥青混合料具有优异的耐疲劳性能，是热塑性改性沥青混凝土疲劳寿命的10～30倍，它是几乎不透水的高密度混合料，其孔隙率均小于3%，大大减少了铺装层水损坏的可能性，为钢桥面板提供除防腐蚀保护涂层外的额外的防腐蚀保护功能。
6.4钢桥面铺装环氧沥青混凝土全寿命造价低，安全性高。TPM环氧沥青混合料只需4～5cm即可达到铺装层对强度和耐久性的要求（一般沥青铺装设计要10～15cm），桥面铺装层厚度减薄，减少了桥梁的恒载，增加了桥梁的承载能力，从而间接延长了桥梁的使用寿命，同时具有显著的阻燃、防滑性能。
6.5环氧沥青混合料拌和完成到摊铺碾压存在严格的有效工作时间，小于或超过此时间区间都会造成固化反应不完全或压实不充分等后果。
6.6环氧沥青混合料拌和及碾压必须在规定的温度条件下进行，超出温度范围的混合料会造成固化反应不完全或过早固化等后果。
6.7环氧沥青混合料孔隙率较低，施工过程中出现的任何水分都会造成铺装层鼓包、脱层等病害。 6.8环氧沥青混合料强度较高，温度敏感性相对较小，高低温性能优良，能适应钢箱梁桥面铺装恶劣的工作环境。
6.9环氧沥青混凝土施工工艺及设备与普通沥青混凝土施工类似，但对时间和温度要求比较高，对施工中的水分控制要求比较严格，只有通过加强施工组织管理，精心施工，才能保证铺装质量。
参考文献：
[1]黄明，王仲侃，黄卫东．环氧沥青固化效果研究[J]．石油沥青，2008（06）
[2]吉林，李洪涛．大跨径钢箱梁悬索桥环氧沥青混合料铺装技术[J]．公路，2005（11）
[3]黄卫，李凇泉．南京长江第二大桥钢桥面铺装技术研究[J]．公路，2001（1）
论文作者:杜家宏
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年11月上
论文发表时间:2016/9/19
标签：沥青论文; 环氧论文; 温度论文; 桥面论文; 压路机论文; 时间论文; 混凝土论文; 《建筑建材装饰》2015年11月上论文;