钢桥面环氧沥青铺装技术说明1解析.docx
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钢桥面环氧沥青铺装技术说明1解析
钢桥面环氧沥青铺装
技术说明
东南大学
南京朝科路桥工程技术有限公司
1.桥面沥青铺装设计要求1
2.钢桥面铺装及材料1
2.1钢桥面铺装结构设计1
2.2钢桥面防排水设计2
2.3铺装材料、混合料组成及性能要求2
2.3.1环氧富锌底漆2
2.3.2环氧沥青防水粘结层3
2.3.3环氧沥青混凝土铺装层....................................................................3
3.钢桥面铺装施工实施要求7
3.1抛丸除锈7
3.2环氧富锌桥面油漆涂装检测指标8
3.3多组分环氧沥青防水粘结层施工8
3.4多组分环氧沥青混凝土施工与施工质量的控制8
3.4.1施工工艺流程9
3.4.2混合料设计9
3.4.3施工质量控制要点10
3.4.4质量检测12
4.施工质量检测及验收标准12
1.桥面沥青铺装设计要求
（1）沥青铺装层要求具有良好的抗车辙性能
沥青铺装在夏季高温条件和车辆荷载综合作用下，容易产生车辙病害，因此，良好的高温稳定性是沥青铺装的一般要求。
（2）沥青铺装层要求具有良好的抗疲劳开裂性能
交通荷载作用下，桥面铺装层要随同钢板变形而产生反复的挠曲变形，特别是在钢板U形加劲肋顶部对应的铺装表面将产生反复弯曲应力（应变）而开裂。
因此，铺装设计要重点考虑沥青铺装层的抗疲劳开裂性能。
（3）沥青铺装层与钢板之间应具有良好的层间结合能力
交通荷载作用下，桥面铺装层与钢板要同步变形；气候环境作用下，沥青铺装结构层以及钢板要产生不同的温缩变形，这使得各结构层（包括钢板）之间产生较大的弯拉应力和剪切应力，并导致层间脱离，引起铺装层破坏。
因此，要求沥青铺装层与钢板之间必须具有良好的层间结合力。
（4）沥青铺装层对桥面板等钢结构应具有良好的保护作用
桥位所在区域雨量充沛，气候潮湿，水分易导致钢板锈蚀，降低铺装结构层的耐久性和桥梁钢结构的使用寿命。
因此，在铺装设计中，还要重点考虑铺装结构体系对钢板的保护作用和防腐作用。
（5）沥青铺装具有良好的抗滑性能
桥位所在区域常年雨量充沛，在这种气候条件下，桥面湿滑，面层抗滑性能降低，存在很大的交通隐患，钢桥面铺装设计应考虑其良好的抗滑性能，以确保交通安全。
（6）沥青铺装具有可靠的施工性和质量控制技术
施工质量对于沥青铺装的使用效果具有决定性的作用，低劣的施工质量会让最合理的铺装方案出现严重的早期病害。
影响施工质量的因素除了施工队伍的施工水平外，还包括沥青铺装的施工性能及其质量控制，钢桥面沥青铺装要求铺装方案在实施过程中易于达到设计要求，铺装质量易于进行控制。
2.钢桥面铺装及材料
多组分环氧沥青作为一种新型粘结和结合材料，其发生固化反应后形成了典型的热固性材料，从根本上改变了沥青材料的热塑性，使材料的物理力学性能实现了质的飞跃。
由于环氧沥青无可比拟的性能优势，该材料日益得到广大工程技术人员的关注及青睐。
多组分环氧沥青混凝土具有突出的高温稳定性与低温抗裂性能，以及优异的开疲劳性能和耐久性能，近年来在国内外被广泛用作桥面铺装、高等级路面及其他有特殊要求地面铺装的首选材料。
多组分环氧沥青防水粘结材料无论是在粘结能力、变形能力，还是在热稳定性方面，较传统的热熔型防水粘结材料、溶剂型防水粘结材料，都具有明显的优势，实际工程中使用效果最好。
2.1钢桥面铺装结构设计
钢桥面铺装层分多层设计，铺装结构见2.1.1。
桥面铺装设计总厚度80mm，结构组成为：
钢板喷砂除锈+环氧沥青防水粘结层+40mm环氧沥青混凝土下面层+环氧沥青粘结层+40mm高弹改性沥青SMA10上面层。
表2.1.1铺装结构
铺装面层
改性沥青SMA10
厚度：
40mm
环氧沥青粘结层
用量：
0.3~0.4Kg/m2
铺装下层
环氧沥青混凝土
厚度：
40mm
防水粘结层
环氧沥青防水粘结层
用量：
0.6~0.8Kg/m2
钢板
环氧富锌底漆
干膜厚度：
80μm
喷砂除锈
清洁度：
Sa2.5级，粗糙度：
50~100μm
总计厚度（mm）
80
本方案特点：
1）环氧沥青粘结材料具有超强的粘结性能，优异的抗施工损伤性能，良好的温度稳定性。
2）环氧沥青混凝土用于桥面铺装，不仅有接近刚性路面的强度，而且有柔性路面的变形性能和行车舒适性，优良的抗疲劳性能。
3）环氧沥青混凝土厚度薄，一定程度上降低了桥梁的恒载，增加桥梁的承载能力，延长桥梁的寿命，综合造价明显降低。
4）改性沥青SMA混凝土，成熟的设计、施工方案，具有优良的高温稳定性。
5）下面层为环氧沥青混凝土，施工后无需养护，即可进行上面层改性沥青混凝土面层施工，采用此铺装结构既保证了施工进度，又具有良好的路用性能。
2.2钢桥面防排水设计
铺装表面水的排除，主要依靠纵、横坡排水；钢板防水主要依靠防水粘结体系和致密的混合料铺装层。
本工程防水粘结层使用环氧沥青，一种热固性粘结材料，将环氧树脂加入沥青中，经与固化剂发生固化反应，形成致密不透水、与桥面钢板粘结牢固的不可逆固化物，形成一个整体封闭的体系，并与其后的环氧沥青混凝土紧密粘结。
2.3铺装材料、混合料组成及性能要求
2.3.1环氧富锌底漆
钢桥面喷砂除锈清洁度达到Sa2.5级、粗糙度达到50~100μm后，进行一道环氧富锌底漆防腐涂装，干膜厚度80μm。
表2.3.1环氧富锌底漆技术要求
试验项目
技术指标
试验方法
容器中状态
搅拌均匀后无硬块，呈均匀状态；粉料呈微小均匀粉末状态
目测
不挥发分（%）
≥70（不挥发分中金属锌含量≥80）
HG/T3668
耐热性（℃）
250℃，1h漆膜完整，允许变色
HG/T1735
不挥发分含量（%）
≥75
GT/T1725
附着力，拉开法（Mpa）
≥5
GB/T5210
耐冲击性（cm）
50
GB/T1732
干燥时间
表干（h）
≤2
GB/T1728
实干（h）
≤24
PG分级
PG82-22
AASHTO-TP1/TP5
2.3.2环氧沥青防水粘结层
掺配好并充分反应固化的环氧沥青防水粘结层性能应符合表2.3.2中的规定。
表2.3.2环氧沥青防水粘结层的技术要求
技术指标
单位
技术要求
试验方法
抗拉强度（25℃）
Mpa
≥6.0
ASTMD638
断裂延伸率（25℃）
%
≥190
吸水率（7d，25℃）
%
≤0.3
ASTMD570
黏度增加至1Pa.s的时间（120℃）
min
≥20
JTJ052-2000T0625
与钢板的粘结强度（25℃）
Mpa
≥2.75
ASTMD4541
与钢板的剪切强度（60℃）
Mpa
≥1.75
2.3.3环氧沥青混凝土铺装层
（1）沥青结合料
SMA所用混合料为高弹改性沥青，其性能见表2.3.3-1。
为保证沥青性能稳定，需使用成品改性沥青。
表2.3.3-1SMA用高弹改性沥青技术要求
试验项目
要求
试验方法
针入度（25℃），0.1mm
50~100
JTJ052-2000T0604
软化点，℃
≥68
JTJ052-2000T0606
延度（5℃），cm
≥70
JTJ052-2000T0605
弹性恢复率（25℃），%
≥90
JTJ052-2000T0662
RTFOT
质量变化，不大于，%
±0.5
JTJ052-2000T0610或T0609
针入度比（25℃），%
≥65
弹性恢复率（25℃），%
≥80
延度（5℃），cm
≥35
PG分级
PG76-28
AASHTO-TP1/TP5
环氧沥青应根据供货商提供的配方及工艺掺配。
本工程采用防水粘结层用环氧沥青、铺装层用环氧沥青作为材料，其具体的技术指标见表2.3.3-2。
表2.3.3-2环氧沥青技术指标
技术指标
技术要求
试验方法
防水粘结层用环氧沥青
铺装层用环氧沥青
抗拉强度（23℃）Mpa
≥5.0
≥1.5
GB/T528-1998
断裂延伸率（23℃）%
≥190
≥200
GB/T528-1998
热固性（300℃）
不熔化
不熔化
小试件放置在热钢板上
浸耗率（23℃）%
≤35
≤35
相关科研报告标准
膨胀比（23℃）
≤3.0
≤3.5
相关科研报告标准
吸水率（7d，20℃）%
≤0.3
≤0.3
ASTMD570
在荷载作用下的热挠曲温度（℃）
-18~-15
-18~-25
ASTMD648
粘度增至1000cP的时间（120℃）
≥65
≥40
JTJ052-2000
（2）集料及矿粉
SMA沥青混合料所用的集料采用耐磨的玄武岩破碎，粗集料、细集料及矿粉技术指标见表2.3.3-3、表2.3.3-4、表2.3.3-5，集料分级规格见表2.3.3-6，其他指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中相应的要求。
表2.3.3-3粗集料技术性能指标
试验项目
要求
试验方法
针片状颗粒含量，%
粒径≥9.5mm
≤10
JTGE42-2005T0312
粒径＜9.5mm
≤15
压碎值，%
上层
≤24
JTGE42-2005T0316
中下层
≤26
洛杉矶磨耗损失，%
≤28
JTGE42-2005T0317
吸水率，%
≤2.0
JTGE42-2005T0304
坚固性，%
≤12
JTGE42-2005T0314
粘附性，%
≥5
JTGE42-2005T0316
表2.3.3-4细集料技术性能指标
试验项目
要求
试验方法
表观相对密度
≥2.50
JTGE42-2005T0328
坚固性（＞0.3mm部分），%
≤12
JTGE42-2005T0340
含泥量（＜0.075mm的含量），%
≤3
JTGE42-2005T0333
砂当量，%
≥60
JTGE42-2005T0334
表2.3.3-5矿粉技术性能指标
试验项目
要求
试验方法
表观密度，g/cm3
≥2.50
JTGE42-2005T0352
含水率，%
≤1
JTG051-1993T0103
通过率，%
0.6mm
100
JTGE42-2005T0351
0.15mm
90~100
0.075mm
80~100
亲水系数
≤1
JTGE42-2005T0353
塑性指数，%
≤4
JTGE42-2005T0355
表2.3.3-6集料规格技术要求
集料规格
通过率%
试验方法
9.5mm
4.75mm
2.36mm
5~10
≥90
≤15
——
JTGE42-2005T0303
3~5
——
≥90
≤15
0~3
——
——
≥80
JTGE42-2005T0327
环氧沥青混凝土所用的集料应满足表2.3.3-7及表2.3.3-8的要求。
表2.3.3-7环氧沥青混凝土用粗集料技术要求
试验项目
单位
要求
试验方法
抗压强度
Mpa
≥120
参照岩石抗压强度试验方法
洛杉矶磨耗
%
≤20
JTGE42-2005T0317
磨光值
PSV
≥44
JTGE42-2005T0321
压碎值
%
≤12
JTGE42-2005T0316
黏附性
级
≥4
JTG052-2000T0616、T0663
吸水率
%
≤1.5
JTGE42-2005T0304
坚固性
%
≤5
JTGE42-2005T0314
软石含量
%
≤1
JTGE42-2005T0320
小于0.075mm颗粒含量（水洗法）
%
≤1
JTGE42-2005T0310
表2.3.3-8环氧沥青混凝土用细集料技术要求
技术指标
单位
要求
试验方法
吸水率
%
≤1.5
JTGE42-2005T0330
坚固性
%
≤5
JTGE42-2005T0340
砂当量
%
≥60
JTGE42-2005T0334
（3）纤维
根据室内试验研究结果，采用矿物纤维，以增加SMA的抗疲劳性能，矿纤物维的性能指标见表2.3.3-9。
表2.3.3-9纤维性能技术要求
试验项目
要求
试验方法
直径，μm
≤25
JT/T533-2004
抗拉强度（断裂强度）Mpa
≥500
JT/T533-2004
断裂延伸率，%
≥3
JT/T533-2004
熔点，℃
≥250
JT/T533-2004
（4）混合料级配与性能要求
面层SMA10混合料的级配要求如表2.3.3-9所示，环氧沥青混合料的级配要求如表2.3.3-10所示。
SMA10推荐油石比范围为5.8~6.7%，推荐纤维用量为混合料质量的5‰~8‰。
表2.3.3-9SMA10混合料级配范围要求
混合料类型
通过率（筛孔：
mm）%
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
SMA10
100
90~100
28~60
20~32
14~26
12~22
10~18
9~16
8~13
表2.3.3-10环氧沥青混凝土级配要求
筛孔（mm）
通过率（筛孔：
mm）%
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
级配
100
95~100
65~85
50~70
39~55
28~40
21~32
14~23
7~14
SMA10混合料和环氧沥青混合料的性能需满足表2.3.3-11和表2.3.3-12中的技术要求。
表2.3.3-11铺装面层SMA10混合料性能要求
试验项目
要求
试验方法
空隙率，%
2.5~3.7
JTJ052-2000T0705
矿料间隙率，%
≥16.5
马歇尔稳定度，KN
≥6.0
JTJ052-2000T0709
冻融劈裂强度比，%
≥80
JTJ052-2000T0729
粗集料骨架间隙率VCAmix，%
≤VCADRC
JTJ052-2000T0705
沥青饱和度VFA，%
75~85
沥青混合料飞散损失，%
≤15
JTJ052-2000T0733
车辙动稳定度（60℃），次/mm
≥3500
JTJ052-2000T0719
弯曲极限应变（-10℃）
≥7×103
JTJ052-2000T0715
注：
低温弯曲试验试件尺寸：
300×100×50mm
表2.3.3-12环氧沥青结合料的技术要求
技术指标
单位
技术要求
试验方法
60℃马歇尔稳定度
固化试件
KN
≥40.4
JTJ052-2000T0709
未固化试件
≥5.4
60℃马歇尔流值
固化试件
mm
2.0~5.0
未固化试件
2.0~5.0
车辙动稳定度
60℃，0.7MPa
次/mm
≥5000
JTJ052-2000T0719
70℃，0.7MPa
≥3000
空隙率
%
≤3
JTJ052-2000T0705
冻融劈裂强度比
%
≥70
JTJ052-2000T0729
低温弯曲极限应变
（-15℃，1mm/min）
-
≥2×103
参照JTJ052-2000T0715
3.钢桥面铺装施工实施要求
3.1抛丸除锈
（1）环境要求
a.遇下雨、下雪、结露等气候，严禁除锈作业。
b.喷砂温度应高于露点3℃，相对湿度≤85%。
（2）磨料要求
a.磨料采用钢丸、钢质棱角砂，其比例通过试验确定。
b.磨料必须保持干燥、清洁、不含有害物质，如油脂、盐分。
（3）喷砂质量要求
a.喷砂除锈后的钢桥面板应达到GB8923-88标准Sa2.5的要求。
b.粗糙度的要求必须达到Rz：
50~100μm。
（4）喷砂设备
a.采用带吸尘装置的移动式自动无尘打砂机。
b.对于自动无尘打砂机所不能施工的区域和边缘，可采用手提式打砂机作业。
表3.1抛丸作业环境要求
项目
控制要求
检测方法
环境温度
5-40℃
温度计测量
空气相对湿度
≤85%
干湿度温度计测量再查表换算或
直接用仪器测量空气湿度
钢板表面温度
≥空气露点温度+3℃
钢板温度仪测量
空气露点
露点测试仪或由空气温度和
空气相对湿度查表求出
3.2环氧富锌桥面油漆涂装检测指标
表3.2环氧富锌桥面油漆涂装检测指标
检测项目
标准
固体含量≥70%
GB/T6751-86
密度2.5～2.70g/ml
GB/T6750-86
附着力（划格法）≤1级
GB/T9286-1998
在油漆涂装作业表干前，漆膜禁止任何杂物接触；在漆膜实干以前（≥20℃时为5天）通过适当的防护措施保护漆膜，防止意外的损伤。
根据表3.2对上述共工序进行质量检验。
表3.2各工序质量检验要求
序号
工序
检测项目
检测手段
检验要求
标准
1
表面清理
油污及杂质
目测
无油污及杂质
2
喷砂
1.清洁度Sa
2.粗糙度Rz
表面清洁度标准及对照图谱
1.Sa2.5
2.Rz40-80μm
GB8923-88
GB/T13288-1991
3
喷漆
1.漆膜表观
质量
2.干膜厚度
1.目测
2.干膜测厚仪
1.表观质量良好
2.干膜厚度60-80μm
3.3多组分环氧沥青防水粘结层施工
为确保防水材料的施工品质，防水粘结层须由材料供应商认可的专业化施工企业完成实施。
多组分环氧沥青防水粘结层施工采用专用的环氧沥青洒布车。
由于多组分环氧沥青与专用洒布设备的特殊性，其操作人员与现场技术人员必须经过专门培训，且具有环氧沥青洒布的施工经验，环氧沥青洒布车施工时应计量准确、喷洒均匀，并且保证喷洒量达到设计要求。
对未喷洒到的部位，应采用随洒布车附带的手动喷洒杆进行人工补洒。
喷洒粘结料时钢桥面应干燥、清洁，气温10℃以上。
3.4多组分环氧沥青混凝土施工与施工质量的控制
由于多组分环氧沥青的材料性质与施工特性，多组分环氧沥青混合料的拌和、运输、摊铺与碾压等均要按照施工组织设计细则来进行。
环氧沥青混凝土铺装的标准见表4。
多组分环氧沥青混合料施工完毕后，立即对高程、厚度、横坡度、油石比、级配等技术指标，按规范要求进行检测验收。
3.4.1施工工艺流程
图3.4.1环氧沥青混合料施工工艺流程图
3.4.2混合料设计
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环氧沥青混合料的最佳配合比。
已有的研究表明，根据马歇尔试验结果所确定的环氧沥青混合料最佳油石比往往比实际最佳油石比大0.2~0.4%，并且试件固化前后的马歇尔规律不尽相同。
因此，环氧沥青混合料的设计参数不能完全采用马歇尔指标，须结合工程实际情况有所调整。
3.4.3施工质量控制要点
环氧沥青混合料在拌和温度、运输时间、保温措施、摊铺、碾压、养护等方面有特殊的严格要求，因此前期准备和精心组织非常重要。
3.4.3.1前期试验准备
由于环氧沥青的特性，前期实验准备除了传统沥青混凝土的配合比设计外，还要根据现场情况进行容留时间等大量环氧沥青特殊实验，确定有关施工技术参数。
3.4.3.2混合料的拌和
环氧沥青设备对接及拌合楼的改造，设备调试。
环氧沥青是热固性材料对拌和温度和时间非常严格，超出规定范围的必须废弃，须采取系统的措施严格控制。
（1）试拌
正式拌和前先进行试拌，并全面取样进行马歇尔试验，检验温度、矿料级配及沥青含量的合格性，如不符合要求进行调整，直到合格为止。
（2）拌和
环氧沥青拌合的温度应保持在115±5℃。
拌和站操作手应密切注意温度变化情况，禁止大幅度调整风门和气门，避免温度波动太大。
拌合前，将矿料温度加热125±5℃，环氧沥青A组分加热至85～90℃范围内,B组分加热至130～135℃。
按设计的油石比设定混合机的流量，并喷入拌缸中，干拌不少于5秒，湿拌不少于38秒。
拌和完后将环氧沥青混合料卸入临时热料斗（接料滑车）中，立即测温。
要求混合料温度在115±5℃范围内。
3.4.3.3环氧沥青混凝土运输
环氧沥青是热固性材料对温度和时间非常敏感，对运输环节特别重视。
（1）运料车应清理干净，车厢内与混合料接触的部位喷涂植物油作为隔离剂，所有施工车辆进入施工区前，轮胎必须清理干净。
（2）为了保证混合料的正常使用，从出拌合站到摊铺成型，保温工作是关键。
料车必须加盖棉被覆盖保温，防止温降过快。
已经离析、结成团块、粘留与车上以及超出规定温度的混合料都必须废弃。
（3）运至铺筑现场的混合料，在规定的时间内摊铺、压实。
（4）运料车通过未固化的粘结层或摊铺不久的环氧沥青铺装层上时，运料车行驶速度宜控制在5Km/h以内，不得在工作面上调头、急撒车，卸完混合料后直行驶离。
3.4.3.4环氧沥青混凝土摊铺
（1）应根据作业面情况，事先制定摊铺方案，并按摊铺宽度放样。
在摊铺宽度范围内分幅进行摊铺。
（2）摊铺前摊铺机应进行预热，摊铺时摊铺机应匀速行驶，速度控制在2~4m/min。
（3）摊铺过程中每10m测一次松铺厚度；螺旋布料器中的料位以略高于螺旋布料器2/3为宜，防止摊铺层出现离析，螺旋布料器尽量放低，防止产生过多死料。
（4）机械摊铺过程中，当出现局部缺料、混合料明显离析、表明明显不平整、死料等情况时，在施工技术人员指导下安排专人处理。
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。
特别强调：
进入钢桥面施工区，所有人员必须穿鞋套，佩戴毛巾（防止汗水滴入作业面），不能将水源带入，不得吸烟、吐痰。
3.4.3.5碾压
（1）碾压机具
采用双钢双振压路机2台和胶轮压路机2台。
（2）碾压
初压摊铺机布料后应使用双钢轮压路机立刻进行初压，初压终了温度不低于82℃
复压初压后应立即用胶轮压路机复压，压实4～6遍。
终压复压完成后立即用双钢轮压路机碾压，终压应在混合料温度下降至65℃之前完成。
碾压过程中，为防止压路机轮粘连混合料，宜用植物油喷涂或擦拭压路机轮。
碾压时压路机应依次连续均匀碾压，相邻碾压带重叠1/3轮宽，压路机的折回处不得在同一横断面上。
严禁在沥青混合料上转向、调头、紧急刹车制动，压路机启动、停止必须减速缓行。
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。
沥青混合料摊铺后，压路机应紧跟碾压，以缩短碾压作业段长度，碾压速度以不产生横向裂纹和推移为原则。
3.4.3.6切缝
（1）切缝前要预先画好线，沿线切割。
（2）切割时间
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