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摘要：粘结材料的性能是钢桥面铺装成败的重要因素，选用合适的桥面铺装材料对钢桥面铺装使用寿命有着重要影响。本文根据钢桥面铺装实际使用情况，结合南九复线西樵大桥钢桥面铺装方案的选用，简单的介绍了环氧粘结剂应用于钢桥面铺装的材料选择、实际使用、施工工序等情况。
关键词：钢桥面；环氧；粘结层；SMA改性沥青；西樵大桥；施工
一、钢桥面沥青铺装发展概况
现代建筑结构在高度与跨度上不断取得突破，桥梁结构跨径的不断增大充分展示了工程技术人员的聪明才智。钢桥面板有利于减轻恒载和发挥空间结构的特性，是大跨径桥梁首选的结构形式。但同时，钢桥面板光滑、柔韧、局部变形大、动力特性复杂、热容小等特点也对桥面铺装提出了严格的要求。
沥青铺装较水泥混凝土铺装具有轻、柔、防水、易修复等特性，是钢桥面，特别是大跨径钢桥桥面铺装的首选材料，在国内外得到广泛应用。在材料上，沥青铺装也从传统密级配混凝土向改性沥青SMA、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土、橡胶沥青混凝土等多方向快速发展。
但由于钢桥面材料的特殊性，导致钢桥面的铺装也与普通混凝土桥面铺装具有较大的不同：1、受桥梁恒载的限制，铺装层不宜超过7cm；2、铺装体系处于随时都在变形的基础上；3、钢桥变形直接影响铺装体系的工作状态；4、铺装体系更容易受环境温度的影响；5、铺装层表面局部承受较大的拉应变；6、铺装层内部及层间承受较大的剪应力7、钢板表面光滑，需要特殊的界面材料保证层间连续。
基于此，钢桥面的沥青铺装必须满足以下要求方能保证铺装层的质量：1、必须应具备良好的疲劳抗开裂性能以承受反复的复杂变形；2、应具备优良的高温稳定性能，以满足高达70℃左右的高温使用条件要求；3、具有完善的防排水体系。以保证钢板不被侵蚀；4、具备良好的层间结合，保证铺装与桥面板的协同作用；5、对钢板变形具备良好的追从性，以适应钢板变形；6、须具有良好的平整度与抗滑性能。
所以钢桥面铺装的材料选择对于保证钢桥面铺装的成功具有十分重要的意义，是钢桥面铺装成败的关键之一。国内钢桥面铺装的尝试研究从上世纪80年代开始。最早是使用普通密级配沥青混凝土，粘层也多用乳化沥青。使用后发现，一般使用寿命只有数十天或几个月。此后，逐步开始采用改性沥青，粘接剂也曾尝试过改性乳化沥青、环氧煤焦油等，因这些材料高温稳定性较差，易变软造成粘结力下降，在车辆荷载反复作用下桥面铺装与粘结层脱开，引起桥面铺装桥面铺装脱层、推移、拥包等破坏。虎门大桥、海沧桥、江阴大桥等大跨径钢桥都曾经发生类似情况，佛山一环的平胜大桥使用湖沥青桥面铺装，效果也不是很理想。
二、目前钢桥面铺装材料的主要形式
1、传统密级配沥青混凝土
国内外在钢桥面沥青铺装的早期应用，均采用了产统密级配的沥青混凝土，这是因为当时的工程技术人员还没有充分的了解钢桥面铺装所独有的力学特性与材料要求，为对铺装进行针对性设计，而是沿用接线路面结构与材料，工程实践证明，这样做的结果很难达到工程要求。
2、浇注式沥青混凝土
浇注式沥青混凝土指在高温状态下（约 220℃～260℃）进行拌合，混合料摊铺时流动性大，依靠自身的流动性摊铺成型，无须碾压，沥青、矿粉含量较大。浇注式沥青混凝土具有优良的防水、抗老化性能，对钢板的追从性、与钢板间的粘结性能与一般沥青混凝土相比具有很大的优势。但高温稳定性差是其难以克服的缺点。因此，浇注式沥青混凝土铺装更适合于夏无酷暑，冬无严寒的欧洲国家，在国内尚无成功应用的实例。
3、环氧沥青混凝土
环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中，经过与固化剂发生不可逆的化学反应，形成固化物，使沥青性质由热塑性转化成热固性，从而赋予沥青以优良的物理、力学性能。美国采用环氧沥青混凝土铺装较多，一般分两层铺筑，厚度为50ｍｍ，环氧沥青固化后实际为半刚半柔材料，表现了较高的物理力学性能。但环氧沥青混凝土铺装的抗滑性能较SMA等差，而且造价高昂也使其难以大规模推广使用。
4、改性沥青SMA铺装
沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种密实式粗集料嵌挤型断级配沥青混凝土，其粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少并掺加纤维增强剂，具有良好的抵抗永久变形能力、耐久性、抗滑性和较低的交通噪声等特性，是一种有发展前途的钢桥面铺装材料。
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三、 南九复线西樵大桥钢桥面铺装方案的选择
近几年，国内开始对钢桥面铺装进行了深入系统的研究，对钢桥面铺装破坏问题有了深刻的认识与深入的研究，发现钢桥面铺装破坏的实质是防水粘结层与铺装层的相对强弱问题，在铺装结构与材料得到广泛研究与改进的时候，铺装与钢板的界面问题，即防水粘结层的问题成为解决钢桥面铺装问题的关键。防水粘结层材料一方面与钢板直接接触，钢板的导热性能好，在各种荷载作用下产生弹性变形，粘结材料要求有非常好的柔韧性与抗疲劳特性，同时，要求粘结材料在高温下强度不明显降低，低温下不易脆化，而且不会由于防水粘结层发生剪切强度不足导致铺装结构出现脱层，不会在高温下粘结材料因软化而丧失抗剪强度。
南九复线西樵大桥结合国内的各项研究成果，最后采用了环氧类粘结剂+双层SMA改性沥青的钢桥面铺装方案：0.3-0.5mm环氧沥青防水粘结层+0.7-0.9mm环氧防水抗滑层+4.75-9.5mm单粒径碎石+乳化改性沥青+30mm SMA-13+乳化改性沥青+35mm SMA-10。防水粘结层由双组分组成：组分A（环氧树脂），组分B（石油沥青和固化剂组成的匀质合成物）。施工过程中对选定的环氧沥青粘结层进行了材料力学性能试验、拉拔试验、剪切试验等。最后粘结层的粘结强度（25℃）大于4.0MPa、剪切强度（25℃）大于3.0MPa、（70℃）大于2.5MPa，施工高温下（160℃）的粘结强度大于2.0MPa、剪切强度大于1.25MPa。
四、施工工序
1、施工前须清除桥面杂物，并确保桥面干燥；
2、环氧沥青防水粘结层施工前，须先对钢板进行除锈、防腐处理。抛丸施工达到Sa2.5级，粗糙度达到50-100微米；
3、喷砂除锈后45分钟内涂刷0.3-0.5mm钢桥面专用防水粘结层；
4、当钢桥面专用环氧防水粘结层达到初期强度时（气温＞25℃条件下，一般需要48小时），在其上进行钢桥面专用环氧防水抗滑层施工，钢桥面专用环氧防水抗滑层由0.7-0.9mm环氧粘结剂和其上满铺面积60-80%的4.75-9.5mm单粒径碎石组成，它们和铺装下面层构成了钢桥面铺装的防水隔离层。该层具有较高的强度、优越的低温变形能力以及较高硬度的骨料，在-5℃-70℃温度范围内不软化、不脆化，具有非常优良的抵抗剪切变形的能力；
5、喷洒0.15-0.25kg/㎡改性乳化沥青粘层；
6、摊铺30mm厚改性SMA-13下面层，SMA-13下面层空隙率为3%-4%，具有良好密实性、整体性、热稳性、抗裂性以及变形能力；
7、喷洒0.1-0.2kg/㎡改性乳化沥青粘层；
8、摊铺35mm厚改性SMA-10上面层，上面层使用弹性恢复能力较好且变形能力优良的改性沥青，以及骨料级配嵌挤良好的混合料，以保证铺装体系具有优良的热稳定性、抗裂性以及表面抗滑性能。
五、环氧沥青粘结层的施工工艺控制
1、施工环境
施工环境要求为天气晴朗、干燥，气温及桥面钢板温度不小于10℃，相对湿度小于75%。
2、 钢桥面表面处理
环氧沥青防水粘结层施工前，须先对钢板进行除锈、防腐处理。抛丸施工达到Sa2.5级。
3、材料加热温度
组分A加热至82℃～93℃，组分B加热至150℃，按规定比例混合后，经混合器和喷涂杆撒布在桥面钢板上。
4、 材料用量
钢板与铺装、铺装之间均采用环氧粘结剂。粘结剂上层用量不少于0.45L/m2，下层用量不少于0.68L/m2。
5、撒布集料
为防止桥面铺装施工过程中机具粘轮，而对环氧沥青膜产生破坏，应在环氧沥青粘结层上撒布碎石集料。碎石最大粒径为10mm，撒布量6kg/m2～8kg/m2，以不粘轮为宜。为保证撒布的碎石与铺装粘结良好，撒布前将碎石与3‰的沥青热伴冷却后使用。
6、 铺装时间
常温下环氧沥青膜在48h后开始固化，完全固化约96h。因此，环氧沥青防水粘结层施工后48h内应进行环氧沥青混凝土铺装施工。如超过48h进行铺装施工，则应补撒环氧沥青粘结剂。
五、结语
南九复线西樵大桥通车已一年半，目前桥面状况良好，未出现任何病害，有力的证明了钢桥桥面铺装采用环氧沥青粘结剂作为防水粘结层，是成功的，有效防止了铺装层与桥面钢板的脱层，避免了桥面铺装的频繁大、中修，降低了桥梁运营成本，技术经济优势明显。大跨径钢桥桥面铺装防水粘结层作为影响桥面铺装成败的重要因素，必须引起桥梁设计、施工的足够重视；探索大跨径钢桥桥面铺装新材料、新工艺，并进行归纳总结，尽快形成大跨径钢桥桥面铺装设计与施工规范具有十分重要的意义。
论文作者:肖胜利
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/28
标签：沥青论文; 桥面论文; 环氧论文; 钢桥论文; 混凝土论文; 材料论文; 钢板论文; 《基层建设》2016年9期论文;