一種環氧瀝青鋼橋面的鋪裝方法與流程
2023-10-26 01:34:22
本發明涉及種橋面鋪裝技術領域，具體為一種環氧瀝青鋼橋面的鋪裝方法。
背景技術：
鋼橋面板受力和變形比公路路面複雜得多，因其會發生一定程度的變形，對粘接層和鋪裝層的強度、變形能力、溫度特性和疲勞耐久性等都有更高的要求，鋼橋面鋪裝技術是影響鋼橋耐久性的世界性技術難題。現有技術中，鋼橋面鋪裝基本上均採用瀝青混凝土體系，從選用的材料和施工方法角度出發，基本形成「三種材料、四種結構」的方案設計：(1)德國、日本為代表的澆注式瀝青混凝土(Gussasphalt)方案；澆注式瀝青混凝土鋪裝層和瀝青瑪蹄脂混凝土鋪裝層的主要優點是：空隙率接近零，具有良好的防水、抗老化性能，抗裂性能強，對鋼板的追從性、與鋼板間的粘結性能好於一般瀝青混凝土。其主要缺點是：高溫穩定性差，易形成車轍。(2)以英國為代表的瀝青瑪蹄脂混凝土(Mastic asphalt)方案(實際上也是澆注式瀝青混凝土，只是鋪裝厚度和工藝與日本等有所不同)；(3)德國和日本等國近期採用的改性瀝青SMA方案(Stone Mastic Asphalt)；改性瀝青SMA混凝土鋪裝層的主要優點是：柔韌性、抗鬆散、抗裂能力強，具有良好的耐久性和防水性能；抗塑流和抗永久變形的能力強，不易產生車轍，具有粗糙的表面構造，防滑性能好，施工難度相對較小，施工期短，費用較低，但需要更進一步解決鋪裝層與鋼板的粘接和防水問題。(4)以美國為代表的環氧樹脂瀝青(Epoxy asphalt)混凝土方案。
技術實現要素：
本發明所解決的技術問題在於提供一種環氧瀝青鋼橋面的鋪裝方法，以解決上述背景技術中的問題。
本發明所解決的技術問題採用以下技術方案來實現：一種環氧瀝青鋼橋面的鋪裝方法，包括以下步驟：
(1)橋面噴砂除鏽、防腐處理；在除鏽和塗裝作業中，測量大氣溫度、溼度及鋼板溫度，大氣相對溼度40-85％，鋼板溫度應高於露點溫度3-10℃；
1.1、橋面噴砂除鏽：採用全自動無塵噴砂設備進行作業，橋面邊角部位採用人工打磨工藝進行除鏽；全自動無塵噴砂設備除鏽橋面清潔度達到Sa2.5級的要求；人工打磨工藝除鏽橋面清潔度達到Sa3.0級的要求；粗糙度的要求達到50～100μm；
1.2、橋面防腐處置：鋼橋面噴砂除鏽後4h以內完成鋼板上第一層環氧富鋅漆的噴塗防腐處置，噴塗環氧富鋅漆前對其性能進行檢測，第一層環氧富鋅漆的噴塗完成，乾燥4-12h後噴塗第二層環氧富鋅漆；後繼續乾燥4-12h後進行環氧瀝青防水粘結層的施工作業，環氧富鋅漆的噴塗過程中，鋼橋面表面完整、均勻、無漏塗現象，噴塗完成後，塗層應連續、均勻、平整、無顆粒、無流掛或其他缺陷，顏色應均勻一致，厚度50～100μm，若漆層有露底或破損，應根據缺陷大小和嚴重程度，按上述工藝進行局部修補或全部返修；環氧富鋅漆在25℃下表幹時間為5-15min、完全固化時間3-7d、與鋼板粘結強度5-15Mpa；
(2)粘結防水層施工；施工氣溫15-30℃條件下，環氧瀝青粘結材料在噴灑時的出料溫度為120℃，在管道內的停留時間不得大於10min，鋼橋面界面灑布量為0.66±0.03kg/m2；瀝青混合料界面為0.45±0.03kg/m2；
2.1、橋面清理：粘結層撒布前用軟掃帚掃清橋面塵埃、雜物；如有油汙，用非離子型肥皂粉水溶液清洗，最後用水徹底衝洗乾淨並完全乾燥；對凸出橋面的結構物表面也清洗乾淨；每次的清潔範圍大於隨後環氧瀝青粘結料的噴灑範圍；同時，為避免與鋪裝層接觸以外的部位遭受汙染，這些部位都事先覆蓋；
2.2、粘結層灑布：劃分灑布幅寬及界線，以保證灑布車按規定範圍進行灑布，粘結料灑布時灑布管高度應保證不少於雙重迭灑布量，之後對灑布過程中出現的花白面進行人工補灑，補灑量應控制在規定範圍內，環氧瀝青防水粘結層灑布完成後，應保持施工現場清潔；
(3)橋面鋪裝層施工；根據目標配合比確定的集料配比設定冷料倉集料比例，控制集料加熱溫度為130-140℃，從熱料倉取樣進行篩分試驗，礦料組成：5-10mm粗集料24％、0-5mm細集料69％、礦粉7％，油石質量比：6.8％；
3.1、混合料拌和：環氧瀝青拌合的溫度應保持在規定溫度在105-110℃之間，拌和站操作人員應密切注意溫度變化情況，禁止大幅度調整風門和油門，避免溫度波動太大；
3.2、幹拌：根據試拌時確定的各冷料倉送料速度向烘乾機進料，將礦料溫度加熱至105-110℃，經加熱後進入熱料倉，嚴格按照生產配合比設計確定的各熱料倉集料質量及礦粉的質量，投入拌缸進行幹拌，幹拌時間為5-20秒，然後測量熱料溫度；這一工序重複3-5遍，直至出料溫度穩定在拌和溫度105-110℃；
3.3、溼拌：將配合好的集料加熱至105-110℃，同時將環氧瀝青通過專用添加裝置加入到拌缸中，進行溼拌，溼拌時間30-90秒；拌和完成後將環氧瀝青混合料卸入臨時熱料鬥中，立即測溫，混合料的出料溫度應控制在105-110℃；混合料拌和溫度穩定後，即可正式出料，每車混合料裝車時間不超過10分鐘；
3.4、混合料運輸：為防止混合料與運料車車廂粘著，凡車廂內與混合料接觸的部位，塗刷植物油作為隔離劑，運輸車輛在運輸過程中加蓋帆布或棉被，以減緩混合料溫度的降低，運輸時間不超過50分鐘；
3.5、混合料攤鋪：環氧瀝青混合料採用規定的瀝青路面攤鋪機攤鋪，攤鋪過程中應保證混合料的和易性和表面均勻性，從而使壓實厚度滿足要求，避免集料離析，而且攤鋪後的混合料表面應沒有粗集料或細集料的孔洞，攤鋪表面不得人工耙平；
設專人計算並控制攤鋪速度，根據供料能力及各料車送料單的「容許卸料時間範圍」進行及時調整，以控制不停機、不超時，力求勻速攤鋪為原則，攤鋪速度一般控制在2～4m/min；
根據試驗段取得的松鋪係數進行混合料的攤鋪；攤鋪過程中每10m測一次松鋪厚度，並注意路拱，必要時加以調整，務求平順，以求不影響平整度，並且螺旋布料器中的料位以略高於螺旋布料器2/3為宜，避免攤鋪混合料出現離析；
3.6、鋪裝層碾壓：採用「膠輪-鋼輪-膠輪-鋼輪」和「鋼輪-膠輪-膠輪-鋼輪」的兩種碾壓組合方式，觀察施工中混合料推移情況和終壓完成後平整度情況、輪跡印情況，記錄碾壓遍數和混合料溫度，確定不同層位合理的碾壓組合形式和各碾壓階段的碾壓遍數，為保證壓實效果，下面層採用「膠-鋼-膠-鋼」的順序進行碾壓，上面層採用「鋼-膠-膠-鋼」的順序進行碾壓，在碾壓過程中如果產生氣泡，立刻用銳物將其戳破並重新壓實，對於壓路機壓實不到的局部鋪裝層，下面層採用人工夯實或手持式振動夯具振搗密實，上面層使用壓路機壓實。
進一步地，所述在步驟(3)中混合料攤鋪後立刻進行初壓，初壓在溫度下降至75-80℃之前完成，初壓應緊跟攤鋪機，壓實次數為4-8遍，初壓完成後應立刻進行復壓4遍，復壓完成後應立刻終壓4遍，終壓應在混合料溫度下降至50℃之前完成。
進一步地，所述在步驟(3)中初壓和終壓都是在壓完3遍後，用紅外線測溫計測記表面溫度，當表面溫度不滿足要求時，再用插入式溫度計測內部溫度，當內部溫度不滿足要求時，除多壓兩遍外，要查明原因，採取有效措施，並杜絕再次發生。
進一步地，所述在步驟(3)中碾壓時壓路機驅動輪面向攤鋪機，由低到高，依次連續均勻碾壓，相鄰碾壓帶重疊1/3輪寬，不允許壓路機在作業面上轉向、調頭，壓路機起動、停止必須減速緩行，不準緊急剎車制動。
進一步地，所述在步驟(3)中要對初壓、復壓、終壓段落設置明顯標誌，便於司機辨認，對碾壓順序、壓路機組合、碾壓遍數、碾壓速度及碾壓溫度應設專崗管理和檢查、記錄，堅決杜絕面層漏壓。混合料攤鋪後，壓路機緊接碾壓，以縮短碾壓作業段長度，但以不產生推移、發裂為原則。
進一步地，所述在步驟3.5中機械攤鋪過程中，不得人工反覆修整，但當出現斷面不符合要求、局部缺料、局部混合料明顯離析、表面明顯不平整、死料問題時，在施工技術人員專門指導下認真調整、局部換料，仔細修補，同已鋪混合料順接，不留印跡和差異。
進一步地，所述在步驟3.5中攤鋪過程中由專人對螺旋布料器及料鬥中的「死料」進行清理，在攤鋪過程中產生的廢料、「死料」應集中放在小推車中，然後清理出施工現場，攤鋪中如果突然遇雨，立即停止施工，並清除未壓實成型的混合料，未攤鋪混合料必須全部廢棄。
進一步地，所述在步驟(3)中在攤鋪和初壓時觀測和記錄混合料的和易性、表面均勻性，初壓後有無輪跡印狀況，並記錄施工時的氣溫。
與已公開技術相比，本發明存在以下優點：本發明具有高粘結強度，不易產生脫層、滑移等病害；防水性能好，不易透水侵蝕鋼板；防腐性強，延長橋梁受用壽命。因此環氧瀝青是一種優良的粘結劑，尤其適用於正交異性鋼橋面板體系。
具體實施方式
為了使本發明的技術手段、創作特徵、工作流程、使用方法達成目的與功效易於明白了解，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例1
一種環氧瀝青鋼橋面的鋪裝方法，包括以下步驟：
(1)橋面噴砂除鏽、防腐處理；在除鏽和塗裝作業中，測量大氣溫度、溼度及鋼板溫度，大氣相對溼度40-85％，鋼板溫度應高於露點溫度3-10℃；
1.1、橋面噴砂除鏽：採用全自動無塵噴砂設備進行作業，橋面邊角部位採用人工打磨工藝進行除鏽；全自動無塵噴砂設備除鏽橋面清潔度達到Sa2.5級的要求；人工打磨工藝除鏽橋面清潔度達到Sa3.0級的要求；粗糙度的要求達到50～100μm；
1.2、橋面防腐處置：鋼橋面噴砂除鏽後4h以內完成鋼板上第一層環氧富鋅漆的噴塗防腐處置，噴塗環氧富鋅漆前對其性能進行檢測，第一層環氧富鋅漆的噴塗完成，乾燥4-12h後噴塗第二層環氧富鋅漆；後繼續乾燥4-12h後進行環氧瀝青防水粘結層的施工作業，環氧富鋅漆的噴塗過程中，鋼橋面表面完整、均勻、無漏塗現象，噴塗完成後，塗層應連續、均勻、平整、無顆粒、無流掛或其他缺陷，顏色應均勻一致，厚度50～100μm，若漆層有露底或破損，應根據缺陷大小和嚴重程度，按上述工藝進行局部修補或全部返修；環氧富鋅漆在25℃下表幹時間為5-15min、完全固化時間3-7d、與鋼板粘結強度5-15Mpa；
(2)粘結防水層施工；施工氣溫15-30℃條件下，環氧瀝青粘結材料在噴灑時的出料溫度為120℃，在管道內的停留時間不得大於10min，鋼橋面界面灑布量為0.66±0.03kg/m2；瀝青混合料界面為0.45±0.03kg/m2；
2.1、橋面清理：粘結層撒布前用軟掃帚掃清橋面塵埃、雜物；如有油汙，用非離子型肥皂粉水溶液清洗，最後用水徹底衝洗乾淨並完全乾燥；對凸出橋面的結構物表面也清洗乾淨；每次的清潔範圍大於隨後環氧瀝青粘結料的噴灑範圍；同時，為避免與鋪裝層接觸以外的部位遭受汙染，這些部位都事先覆蓋；
2.2、粘結層灑布：劃分灑布幅寬及界線，以保證灑布車按規定範圍進行灑布，粘結料灑布時灑布管高度應保證不少於雙重迭灑布量，之後對灑布過程中出現的花白面進行人工補灑，補灑量應控制在規定範圍內，環氧瀝青防水粘結層灑布完成後，應保持施工現場清潔；
(3)橋面鋪裝層施工；根據目標配合比確定的集料配比設定冷料倉集料比例，控制集料加熱溫度為130-140℃，從熱料倉取樣進行篩分試驗，礦料組成：5-10mm粗集料24％、0-5mm細集料69％、礦粉7％，油石質量比：6.8％；
3.1、混合料拌和：環氧瀝青拌合的溫度應保持在規定溫度在105-110℃之間，拌和站操作人員應密切注意溫度變化情況，禁止大幅度調整風門和油門，避免溫度波動太大；
3.2、幹拌：根據試拌時確定的各冷料倉送料速度向烘乾機進料，將礦料溫度加熱至105-110℃，經加熱後進入熱料倉，嚴格按照生產配合比設計確定的各熱料倉集料質量及礦粉的質量，投入拌缸進行幹拌，幹拌時間為5-20秒，然後測量熱料溫度；這一工序重複3-5遍，直至出料溫度穩定在拌和溫度105-110℃；
3.3、溼拌：將配合好的集料加熱至105-110℃，同時將環氧瀝青通過專用添加裝置加入到拌缸中，進行溼拌，溼拌時間30-90秒；拌和完成後將環氧瀝青混合料卸入臨時熱料鬥中，立即測溫，混合料的出料溫度應控制在105-110℃；混合料拌和溫度穩定後，即可正式出料，每車混合料裝車時間不超過10分鐘；
3.4、混合料運輸：為防止混合料與運料車車廂粘著，凡車廂內與混合料接觸的部位，塗刷植物油作為隔離劑，運輸車輛在運輸過程中加蓋帆布或棉被，以減緩混合料溫度的降低，運輸時間不超過50分鐘；
3.5、混合料攤鋪：環氧瀝青混合料採用規定的瀝青路面攤鋪機攤鋪，攤鋪過程中應保證混合料的和易性和表面均勻性，從而使壓實厚度滿足要求，避免集料離析，而且攤鋪後的混合料表面應沒有粗集料或細集料的孔洞，攤鋪表面不得人工耙平；
設專人計算並控制攤鋪速度，根據供料能力及各料車送料單的「容許卸料時間範圍」進行及時調整，以控制不停機、不超時，力求勻速攤鋪為原則，攤鋪速度一般控制在2～4m/min；
根據試驗段取得的松鋪係數進行混合料的攤鋪；攤鋪過程中每10m測一次松鋪厚度，並注意路拱，必要時加以調整，務求平順，以求不影響平整度，並且螺旋布料器中的料位以略高於螺旋布料器2/3為宜，避免攤鋪混合料出現離析；
機械攤鋪過程中，不得人工反覆修整，但當出現斷面不符合要求、局部缺料、局部混合料明顯離析、表面明顯不平整、死料問題時，在施工技術人員專門指導下認真調整、局部換料，仔細修補，同已鋪混合料順接，不留印跡和差異。
攤鋪過程中由專人對螺旋布料器及料鬥中的「死料」進行清理，在攤鋪過程中產生的廢料、「死料」應集中放在小推車中，然後清理出施工現場，攤鋪中如果突然遇雨，立即停止施工，並清除未壓實成型的混合料，未攤鋪混合料必須全部廢棄；
3.6、鋪裝層碾壓：採用「膠輪-鋼輪-膠輪-鋼輪」和「鋼輪-膠輪-膠輪-鋼輪」的兩種碾壓組合方式，觀察施工中混合料推移情況和終壓完成後平整度情況、輪跡印情況，記錄碾壓遍數和混合料溫度，確定不同層位合理的碾壓組合形式和各碾壓階段的碾壓遍數，為保證壓實效果，下面層採用「膠-鋼-膠-鋼」的順序進行碾壓，上面層採用「鋼-膠-膠-鋼」的順序進行碾壓，在碾壓過程中如果產生氣泡，立刻用銳物將其戳破並重新壓實，對於壓路機壓實不到的局部鋪裝層，下面層採用人工夯實或手持式振動夯具振搗密實，上面層使用壓路機壓實。
施工時，混合料攤鋪後立刻進行初壓，初壓在溫度下降至75-80℃之前完成，初壓應緊跟攤鋪機，壓實次數為4-8遍，初壓完成後應立刻進行復壓4遍，復壓完成後應立刻終壓4遍，終壓應在混合料溫度下降至50℃之前完成。
施工時，初壓和終壓都是在壓完3遍後，用紅外線測溫計測記表面溫度，當表面溫度不滿足要求時，再用插入式溫度計測內部溫度，當內部溫度不滿足要求時，除多壓兩遍外，要查明原因，採取有效措施，並杜絕再次發生。
施工時，碾壓時壓路機驅動輪面向攤鋪機，由低到高，依次連續均勻碾壓，相鄰碾壓帶重疊1/3輪寬，不允許壓路機在作業面上轉向、調頭，壓路機起動、停止必須減速緩行，不準緊急剎車制動。
施工時，要對初壓、復壓、終壓段落設置明顯標誌，便於司機辨認，對碾壓順序、壓路機組合、碾壓遍數、碾壓速度及碾壓溫度應設專崗管理和檢查、記錄，堅決杜絕面層漏壓。混合料攤鋪後，壓路機緊接碾壓，以縮短碾壓作業段長度，但以不產生推移、發裂為原則。
施工時，在攤鋪和初壓時觀測和記錄混合料的和易性、表面均勻性，初壓後有無輪跡印狀況，並記錄施工時的氣溫。
(1)環氧瀝青混凝土所用瀝青結合料是一種熱固性材料，從根本上改變了瀝青的熱塑性，賦予了混合料優良的物理化學性能。環氧瀝青是通過化學反應形成不可逆、不熔的三維網狀結構，具有良好的高溫穩定性、抗車轍、抗疲勞、粘結力、防水等，其力學強度是普通瀝青混凝土的3～5倍。這完全適應我國國情(重載交通大、高溫天氣多)，近年來以東南大學研發為主的環氧瀝青混合料在大跨徑橋梁的橋面鋪裝中應用廣泛，取得良好的效果。美國在1967年首次將環氧瀝青用作San Mateo-Hayward大橋正交異性鋼板橋面的鋪裝層，效果良好，而後日本、加拿大、荷蘭和澳大利亞相繼將環氧瀝青混合料用作鋼橋面鋪裝材料。國內，舟山桃天門大橋、上海青浦大橋，天津沽口大橋、江蘇潤揚大橋、南京長江二橋、江陰長江大橋等均採用環氧瀝青鋪裝，運營良好，未出現嚴重破壞。
(2)防水粘結層採用環氧富鋅漆+環氧瀝青粘結劑，大量試驗表明，環氧富鋅漆具有較好的防腐效果，這是早期國內鋼橋面板防腐用的比較多的材料之一。環氧瀝青粘結劑屬於反應性材料，具有高粘結強度，不易產生脫層、滑移等病害；防水性能好，不易透水侵蝕鋼板；防腐性強，延長橋梁受用壽命。因此環氧瀝青是一種優良的粘結劑，尤其適用於正交異性鋼橋面板體系。
(3)該鋪裝方案以其優異的高溫抗車轍性能，在國內得到了廣泛應用，南京長江二橋使用壽命已經接近10年，未出現高溫車轍和推移等病害。之後潤陽大橋、蘇通大橋主橋鋼橋面都採用了環氧瀝青混凝土鋪裝方案。橋面鋪裝由於位於懸空的橋梁結構之上，在夏季高溫天氣，可以達到70℃，比路面高10℃，因此，要求鋪面材料有良好的高溫穩定性。依次在60℃和70℃條件下下分別對環氧瀝青混凝土、AC改性瀝青混凝土以及SMA混合料進行輪轍試驗，結果發現在60℃下AC改性瀝青混凝土和SMA的動穩定度(次·mm-1)大約在2000以上，而環氧瀝青混凝土幾乎沒有變形。
(4)環氧瀝青由於具有較高的強度及較大的勁度模量，所以在同等的疲勞應力作用下，與普通的瀝青相比，具有非常優良的耐疲勞性能，其疲勞壽命通常為普通瀝青的10～30倍左右。根據澳大利亞西門大橋管理局對各種瀝青混凝土的疲勞性能對比試驗結果，可得出環氧瀝青混凝土的疲勞壽命為5×106次，而同等實驗條件下瀝青混凝土的疲勞壽命僅能達到0.29×106次，兩者相差了13倍之多。對於大跨徑橋梁來說，當荷載作用其上時，其變形較路面大，再加上風載，以及苛刻的使用環境，對耐疲勞性要求甚高，而環氧瀝青混合料的這種優良的耐疲勞性能對橋梁橋面鋪裝的使用性能將會有較大的改善。
(5)環氧瀝青混凝土的脆化點溫度體現不出自身的優越性，但是這並不能說明環氧瀝青混合料的低溫抗裂性能不好。實驗表明-15℃下環氧瀝青混合料與澆注混合料相比，彎曲應變結果說明環氧瀝青混合料相比較而言仍然具有一定的低溫優勢。
(6)環氧瀝青混凝土用普通瀝青的拌和機拌和、其攤鋪、壓實機械同普通瀝青混凝土並沒有什麼差別，僅對混合料對溫度和時間的要求較為苛刻。需要在「初凝時間」內完成所有的工作，則質量不能達到最佳，或者成為廢料。目前，環氧瀝青混合料橋面鋪裝技術已經相對成熟，形成了一套完整的體系。
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵及本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明的要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。