双层热拌环氧沥青钢桥面铺装方案及技术要求1.1钢桥面铺装结构设计1.1.1行车道桥面铺装设计桥面铺装整体结构采用双层环氧沥青混凝土,结合料采用热拌环氧沥青(KD-BEP,原TAF),上层厚度35米米,下层厚度40米米.环氧沥青混凝土具有良好的高温稳定性和抗疲劳性能,铺装上层、下层均选用环氧沥青混凝土.同时,为了保证环氧沥青混凝土铺装上下层之间的结合力,在铺装上、下层之间涂布环氧树脂粘结剂.中山小榄水道跨线桥钢桥面铺装体系如下:钢桥面行车道铺装结构见图1.1.桥面铺装设计总厚度75米米,结构组成为:40米米环氧沥青混凝土上面层(EA-10,粗级配)+ 0.6千克/米2环氧树脂粘结层+ 35米米环氧沥青混凝土下面层(EA-10,细级配)+0.4千克/米2环氧树脂防水粘结层.图1.1 行车道环氧沥青混凝土铺装结构简图钢桥面板在施工、营运过程中一般会发生锈蚀,为保护桥梁结构的耐久性,在铺装前应对钢桥面进行喷砂除锈处理.根据喷砂除锈国标GB8923-2011,要求钢桥面喷砂除锈清洁度达到Sa2.5级,即“非常彻底的喷砂除锈,钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,任何的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑”.同时,为保证防腐层与钢桥面的附着力,要求钢桥面板喷砂除锈后粗糙度达到50～100μ米.环氧富锌漆对钢板有很好的防腐作用,要求在喷砂除锈后4h以内,喷涂环氧富锌漆.防水粘结层采用环氧树脂粘结剂,该材料是高韧性环氧树脂系的钢桥面防水粘结剂,具有良好层间结合力和水稳性.其特点为两阶段固化反应,在初期硬化后,受经过热沥青混合料的热量影响能迅速融化,通过压路机碾压后,铺装层与钢板形成有效粘结.针对铺装层一体化性能要求,结合铺装结构体系,采用环氧树脂粘结剂作为防水粘结层材料.1.2铺装材料、混合料组成及性能要求1.2.1行车道环氧沥青混凝土铺装(1)环氧富锌漆钢桥面喷砂除锈清洁度达到Sa2.5级、粗糙度达到50-100μ米后,喷涂环氧富锌漆,环氧富锌漆性能指标见表1.1.表1.1 环氧富锌漆性能指标(2)环氧粘结剂环氧粘结剂由环氧树脂(主剂)和固化剂(硬化剂)组成,主剂和固化剂按质量比50:50混合,其基本物理性能和指标应满足表1.2和1.3的相关要求表1.2 环氧粘结剂主剂的物理性能和技术指标表1.3 环氧粘结剂固化剂的物理性能和技术指标维持在30℃,温度变化范围±3℃,养生固化后的环氧粘结剂性能需满足表1.4所示.表1.4 环氧粘结剂养生固化后的物理性能和技术指标(3)环氧沥青结合料环氧沥青由基质沥青和环氧树脂混合而成,按照50:50的重量比例混合.环氧树脂和沥青混合时使用的沥青采用A-70基质沥青,其性能满足表1.5各项技术指标.表1.5 A-70基质沥青的技术指标RTFOT后残留物环氧沥青结合料的环氧树脂需满足表1.6、表1.7和表1.8的基本物理性能和技术指标.表1.6 主剂的物理性能和技术指标表1.7 固化剂的物理性能和技术指标表1.8 环氧树脂养生固化后的物理性能※60℃的烘箱里养生4天后的试验值.环氧沥青养生固化后的技术指标需满足表1.9的要求.表1.9 环氧沥青的养生固化后的技术指标※60℃的烘箱里养生4天后的试验值.(试验时将基质沥青加热到150℃,环氧树脂加热到60℃,两者放入搅拌器里搅拌4分钟后制成试件,然后在150℃烘箱里放置3个小时,在60℃烘箱里养生4天,在常温下放置1天后进行试验.)(3)集料及填料集料必须选用坚硬、致密、洁净、耐磨、颗粒形状较好(近似立方体)、无风化表面,并与结合料有较好的粘结性能的硬质石料.钢桥面沥青混凝土铺装用的集料首先必须满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的有关规定,料径规格应符合设计文件的要求,考虑到钢桥面铺装的使用条件和要求比高速公路更为严格,“高速公路”中的一些关键指标的标准需进一步提高,按以下要求选用.集料料源及有关检测资料要报监理工程师批准,在集料生产过程中,设驻地监理工程师监督集料生产并定期对集料进行抽检.1) 粗集料粗集料采用粒径大于2.36米米的玄武岩等高质量的碎石,颗粒形状近似立方体,不得采用颚式破碎机加工.粗集料物理力学性能要求满足表 1.10,集料的粒径规格应按表1.11的要求选用.表1.10环氧沥青混凝土粗集料技术要求表1.11 环氧沥青混凝土集料规格(方孔筛)2) 细集料细集料采用粒径在2.36米米与0.075米米之间的玄武岩(石屑)等类别的优质集料,不含杂质或其他有害物质,其技术要求见表1.12.表1.12环氧沥青混凝土细集料技术要求3) 矿质填料矿质填料应采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料磨制的矿粉,不应含泥土杂质和团粒,要求干燥、洁净,能自由地从矿粉仓中流出,其质量应满足的表1.13技术要求.1.13 矿粉的技术要求表(4)环氧沥青混凝土环氧沥青混合料采用马歇尔法进行配合比设计,混合料的合成矿料级配应符合表1.14的规定.环氧沥青混合料的技术性能应满足表1.15的要求.表1.14 环氧沥青混凝土EA10级配组成表1.15 环氧沥青混凝土性能技术指标1.3钢桥面铺装施工实施细则1.3.1铺装施工基本规定铺装工程开工前,施工单位详细核对设计文件,根据施工地区的地形、水文、气象资料,编制施工组织设计文件,并制定相应的安全技术措施.参加施工的人员,必须接受岗前培训与安全教育,熟知和遵守本工种的操作规程和安全制度.桥面铺装施工应确保安全,施工人员应该有良好的安全保护意识.定期对施工所用的各种机具、设备和劳动保护用品进行检查和做必要的检验,保证其处于良好状态.在桥址附近应具有温度、计量控制精确度高的拌合厂,具有充分的生产能力完成桥面铺装.铺装施工开始前,施工单位应提交原材料供货商质检报告单及项目检验报告,在进行试验路施工及检验完毕后,提交总结及开工申请报告,经监理工程师签字批准,下达开工令后才能开始施工.每一道铺装施工工序完工,均须监理工程师验收合格后才能进行下道工序施工.须验收工序包括:(1) 喷砂除锈及防腐;(2)防水粘结层;(3)沥青混凝土铺装结构层;(4)粘结层.每一段铺装从施工开始(喷砂除锈)至铺装面层施工完毕,应封闭交通且不允许铺装施工外的其它工程交叉作业.在钢桥面铺装完工前,不允许施工车辆在各铺装层上转弯、调头及紧急制动,行驶速度不得高于10千米/h.运料车应按规定操作规程进入铺装施工范围内,所有其它车辆(包括小车)、与施工无关的人员及机械严禁进入铺装施工作业范围.铺装完工后,其它工程(如防撞栏杆、交通标志线等)的施工单位应充分注意保护钢桥面铺装层.1.3.2施工前准备钢桥面铺装施工(包括试验路铺装施工)前应根据合同要求准备好铺装施工所需要的机械设备、试验检测设备、铺装材料及完成现场配比设计、试验拌和与取样性能试验、原材料性能检验及详细的施工组织设计.施工管理及技术人员应全程在施工现场进行组织管理.所有机械设备应保持良好的工作状态,所有计量设备都需进行校核.1.3.3机械设备要求自动打砂机:1～2台,用于喷砂除锈,满足施工进度要求.沥青混凝土拌和楼:采用2000型或以上拌和能力的拌和楼,并要求性能稳定.环氧富锌漆喷涂设备.环氧沥青混合注入专用设备:1套.摊铺机:具有自动调平功能摊铺机2-3台.运输车:载重大于20吨的自卸车5-10台,满足混合料运输需要.压路机:自重10吨以上双钢轮压路机不少于4台,胶轮压路机不少于4台.其他相关设备:搅拌器、装载机、灌缝机等.小型施工机具:手持式切缝机、滚筒、人工手持式夯锤等.1.3.4原材料性能检验每种原材料需要材料供应商提供质量检测报告单.下述材料需在现场试验室由监理旁站检测或送样至工程质检中心完成质检并出具检测报告:(1)集料;(2)矿粉;(3)沥青;(4)环氧树脂粘结剂;(5)环氧沥青结合料;(6)环氧富锌漆.试验路施工前,应进行环氧沥青结合料试加工,并检验环氧沥青结合料性能.在确认该组成的环氧沥青结合料达到本实施细则中环氧沥青结合料性能要求的前提下才可进行正式加工.除上述材料外,监理工程师提出检验要求的其它材料也需进行现场检测或送检.1.3.5拌和楼计量检测及冷料上料速度测定(1)拌和楼称量系统的计量检查拌和楼计量检查主要是对拌和楼热料仓、矿粉仓及沥青称量系统进行计量检查,确认拌和楼称量的准确性.应采用适当的、现场易于操作的方法检测拌和楼称量系统的准确性.检测方法和检测结果需得到监理的认可.对拌和楼的矿粉计量仓及沥青计量罐的计量精度进行检测,要求误差小于1.0%.(2)冷料仓上料速度测定应采用适宜的、现场易于操作的方法确定在某一固定开口大小情况下,上料转速与实际上料速度的关系,以确保拌和过程中冷料仓上料平衡.下述方法供现场参考,也可采用适宜的其它方法.根据工程需要,首先由拌和楼有经验的操作人员初步确定拌和楼冷料仓放料口的开口大小,并固定该开口尺寸.分别采用拌和楼额定的最低转速到最高转速,其间最少分5点对某一冷料仓单独上料5～10米in,采用拌和楼计量系统对所上石料进行计量,从而确定该料仓在该开口大小情况下,转速与上料速度的关系曲线.对每一冷料仓均应绘制出转速与上料速度的关系曲线.当某种级配混合料需要的某种上料转速高于或低于拌和楼允许转速范围情况下,应重新调整冷料仓的开口大小,重新完成上述测定,使所有需要量的上料速度相应的转速均在机械设备允许的范围内.在拌制混合料时,可根据估计的拌和楼拌和能力及混合料目标配比计算,并从上述转速与上料速度关系曲线中查得需要的相应转速,并按此速度上料,确保冷料仓上料速度的平衡.在需要调整上料速度时,应从上述关系曲线中查得相应的各冷料仓上料转速,保持冷料仓供料平衡.试验完成后,冷料仓开口大小必须完全固定,一旦改变开口大小,上述曲线必须重新测定.1.3.6现场混合料配合比设计在试验路铺装施工前,应进行环氧沥青混合料目标配比设计及性能检验.混合料目标配比设计结果应满足表1.17中的级配要求及表1.18中的混合料性能指标要求.1.3.7施工组织设计试验路施工前,应制定试验路铺装及钢桥面铺装工程施工组织计划.施工组织计划应包括现场配合比设计结果、拌和楼计量检测结果、施工实施过程各相关设备配置、人员安排、•施工顺序、工序网络图及施工质量控制措施、材料及资金计划、工程进度计划等内容.1.4试验路铺装1.4.1喷砂防腐及防水粘结层在钢桥面板上选择面积约30米2块区域,分别用不同的钢砂组成、不同工艺进行试喷砂除锈处理,由施工单位检测(监理旁站)钢板清洁度和粗糙度,确认钢桥面板喷砂除锈工艺.在喷砂除锈检验合格的桥面板上,涂布环氧富锌漆与环氧粘结剂,并进行相应性能检测,如检测合格,可开展后续工序.1.4.2环氧沥青混凝土在混凝土引桥上选择200㎡以上路段铺筑环氧沥青混凝土试验路段.通过试验路铺装工程,确认钢桥面铺装材料性能与施工工艺,检验施工机具,完成对铺装混合料生产配合比的验证工作,建立施工、质量控制制度,使技术人员及操作人员熟练掌握钢桥面铺装施工工艺.试验路主要施工工艺按钢桥面铺装施工工艺的规定进行.1.4.3试验路铺装检测内容主要应进行以下检验:(1)喷砂除锈的清洁度与粗糙度(5点/100米2),环氧富锌漆厚度、粘接强度(5点/100米2);(2)环氧树脂粘结剂性能(2次/施工日)及洒布量(每50米2);(3)环氧树脂结合料性能(2次/施工日);(4)环氧沥青混合料取样抽提筛分,沥青含量测试(3次/施工日);(5)环氧沥青混凝土性能(2次/施工日).1.4.4试验路报告与工艺批准试验路铺筑并检测完毕后,施工单位应书面提出试验路施工总结,并根据钢板粗糙度、防水粘结层、环氧沥青混凝土的施工情况等项目确定钢板除锈工艺和防水粘结层的施工工艺,并形成钢桥面铺装施工工艺(含改进的部分)报请监理批准,合格后方能进行正式施工.1.5喷砂除锈及防腐层1.5.1喷砂前的清理(1)喷砂前,应首先检查钢桥面板的外观,确保表面无焊瘤、飞溅物、针孔、飞边和毛刺等,否则必须通过打磨加以清除,锋利的边角必须处理到半径2米米以上的圆角.(2)用清洁剂或溶剂清洗钢桥面板表面的油、油脂、盐分及其它脏物.(3)用高压清水清洁,直至无油污、尘垢为止.1.5.2喷砂及环氧富锌漆(1)环境要求a.遇雨、雪、结露等天气条件时,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)喷砂质量要求及检测a.喷砂除锈后的钢桥面板表面应达到GB8923-2011标准Sa2.5的要求.检测方法:目测,对比GB8923-2011标准图片.b.粗糙度的要求必须达到R z:50～100μ米.检测方法:用塑胶帖纸法或粗糙度仪测量(每一施工段检测3点).(4)环氧富锌漆质量要求及检测与钢板结合力:≥6.0 米Pa.(5)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.1.6防水粘结层1.6.1防水粘结层的施工①施工准备粘结剂是由主剂和固化剂组成,使用前按1:1的重量将主剂和固化剂倒入混合容器里,用手持电动搅拌器搅拌3米in.如果主剂和固化剂的保管场所或施工现场的温度低于20℃的时候,要把主剂和固化剂加热到20～30℃左右,开始混合使用.②防水粘结层的施工施工的方法有机械喷洒或人工使用滚筒毛刷涂布,防水粘结层用量: 0.40±0.05千克/㎡,粘结层用量: 0.60±0.05千克/㎡.必须严格按照标准距离进行均匀喷涂,以防止多喷或漏喷情况发生.此外,为防止粘结剂在喷洒时飞散到喷洒范围以外,应适当设置员工用挡板进行必要遮挡.而且在喷涂时,操作员应注意安全卫生,带好风镜,防尘面罩,围巾,橡胶手套,及围裙等,保证皮肤不直接与外部空气接触.主剂和固化剂从混合后到喷洒(涂抹)结束所要时间,必须在以下可使用时间的范围内.特别是夏季高温时,主剂、固化剂的液温可上升到30℃左右,此时必须在20米in内完成喷涂工作,粘结剂具体使用时间见表1.19,施工过程中必须注意粘结剂的可使用时间.此外,在主剂、固化剂的保管场所乃至喷涂现场中,也应视情况进行一定的遮光处理,以防止粘结剂液温的过度上升.表1.19 粘结剂的可使用时间1.6.2防水粘结层的养生涂布粘结层后,对防水粘结层进行养生,一般需要达到环氧树脂达到指干状态后,开始进行下面层的铺装;如未达到指干状态开始铺装层摊铺,需要采取防粘轮和防推移措施.按照表1.20所示的有效期限内进行铺设铺装层.如粘结层超过有效期限,需要重新涂布粘结剂.如预测施工当日,或养生过程中有下雨可能的时候,应停止施工.表1.20粘结剂的养生天数参考表1.7钢桥面环氧沥青混凝土的施工1.7.1基本规定(1)当气温低于10℃时,风速大于10米/s,有雾、下雨或相对湿度大于85％时不得施工.(2)在正式施工之前,必须精心检验所有的机械,确保其处于正常使用的状态.运料车、摊铺机、压路机都不得有漏油、漏水现象.施工过程中摊铺机、压路机不得停机加油.(3)拌和楼控制室内自动打印装置,应能打印日期、时刻、盘数、每盘的各料重量及温度、每盘混合料的重量及温度、拌和时间等.各种量具(尤其是拌和机.混合机和喷洒机的量具、温度计等)使用前都要重新校验,确保计量准确.(4)运料车轮胎胎面花纹要清晰.自卸汽车在每次上料之前,都要做一次顶起空车箱的检验.收工后汽车的车箱应要顶起,防止存水.车箱装料前应清扫干净,车箱内凡与混合料接触的部位,宜涂一层尽可能薄的隔离剂(植物油),并且不得有隔离剂积聚在车箱底部.(5)应采用合适的工艺或措施防止钢桥面板的污染.1.7.2环氧沥青混合料的生产环氧沥青混合料的生产除了要把环氧树脂投入到拌缸,其他方面和普通混合料的拌和方法类似,其中要注意以下几点:(1)同一时间投入环氧树脂和沥青到拌缸内.(2)拌和时间是环氧树脂投入后45～50s.(3)出料温度设定在165～185℃之间,如果运输到现场需较长的时间,设定出料温度宜偏下限.环氧树脂的投入拌缸采用人工计量、自动投入装置,环氧沥青混合料的拌和时间为环氧树脂投入后拌和45～50s.将环氧树脂加入到拌和楼里时应注意:(1)选择容易投入的地方设置投入口.(2)环氧树脂的温度管理.(3)主剂和固化剂的计量和拌和.(4)为降低主剂和固化剂的粘度,便于注入和拌和,需把主剂和固化剂加热到50～60℃.(5)环氧树脂由主剂和固化剂按重量比配合,其中主剂占56％、固化剂占44％,在基质沥青投入到拌缸里的同时投入环氧树脂.(6)环氧沥青的环氧树脂添加量为按重量比:基质沥青占50％,环氧树脂占50％.1.7.3环氧沥青混合料的运输为了防止装料车里的混合料的温度降低,在混合料上要盖帆布进行保温,特别是气温较低或强风天气,要盖两层帆布来提高保温效果,并采取防雨水的覆盖措施.1.7.4环氧沥青混合料摊铺热拌环氧沥青铺装宜采用整幅摊铺碾压,桥面单向应采用双机联铺模式作业,避免出现纵向冷接缝.热拌环氧沥青铺装也可采用分幅摊铺碾压方式.如采用分幅摊铺方式,铺装下层的纵向边缘应被压实并被修饰成45度的斜坡,纵向线形应成直线.对于铺装上层来说,形成此种边缘最有效的方法是用路面锯切割.(如果使用路面锯,应注意避免切割到整平层或钢板.洒布粘结层之前必须将切割时留在钢桥面上的水分干燥).铺装上层的纵向边缘应被压实并被修饰成60度至90度的坡度.纵向线形应成直线.铺装下层和铺装上层的纵向接缝应彼此错开大约150米米,接缝界面应涂布环氧树脂粘结剂.在摊铺和压实设备无法接近的区域(包括栏杆边)摊铺环氧沥青混合料时,应使用气夯或其他效果与气夯相同的设备将混合料摊铺并压实到规定的线型、坡度、交叉段及其他要求.环氧沥青混合料摊铺设备应配有自动熨平控制和传感装置.环氧沥青混合料需要在规定的时间、温度范围内完成摊铺、碾压.需预热摊铺机,混合料运到现场后及时摊铺.如因天气、设备等原因造成留设施工缝时,必须机械切割施工缝.环氧沥青混合料在施工时要注意以下事项:①因为混合料在拌和的同时进行固化反应,所以在环氧沥青混合料生产到复压完了的时间要控制在2.0h以内.②施工时的气温和路面在10℃以下、风速在10米/s以上的常时大风天气时要避免施工.1.7.5环氧沥青混合料的碾压压路机组合及碾压遍数如表1.21及表1.22所示.具体碾压遍数与压路机组合应通过试铺试验段确定,在正桥施工时可根据现场碾压情况进行适当调整.表1.21施工设备的组成表1.22 压路机组合及碾压遍数注:碾压一遍的定义:碾压范围内,摊铺层表面的任一点都通过了一次压路机(不含叠轮).碾压温度满足一下要求:初压开始温度≥155℃复压开始温度≥110℃终压开始温度≥90℃1.7.6钢桥面铺装与砼桥面铺装结合处处理钢桥面或砼桥面先铺筑一侧的铺装应延伸至另一侧1米,碾压完成后沿钢砼交接线切割成竖直断面,在铺筑相邻铺装前,接缝竖向断面涂布0.5千克/米2环氧树脂粘结剂,结合段接缝铺装碾压完成后,再采用环氧树脂粘结剂封缝处理.1.7.7环氧沥青混合料的养护环氧沥青混合料采用自然养护方式,一般养护期不少于7天,具体养护期根据施工进度与现场试验确定,在此期间禁止一切车辆通行.1.7.8环氧沥青铺装质量控制与检测钢桥面铺装质量控制与检测技术要求见表1.23.表1.23 钢桥面铺装质量控制与检测技术要求1.7.9验收标准钢桥面铺装的质量验收主要依据我国沥青路面验收规范进行.除要求前述施工中质量控制与检测结果满足本实施细则的规定以外,未规定内容及评分标准参照我国《公路工程质量检验评定标准》(JTJ F80/1-2004)执行.检测结果应满足表1.24中的质量要求.表1.24 钢桥面铺装工程施工质量检验标准。