钢桥面铺装现状与发展综述

钢桥面铺装现状与发展综述
摘要在大跨径桥梁工程中钢桥面铺装作为它的重要组成部分，其工程质量和运营状况将直接影响到大桥的通行能力，以及它在通行使用中的安全性、舒适性，及其桥梁结构的耐久性以及社会的整体经济效益。

钢箱梁桥面铺装的实际运营状况与国内钢箱梁桥的快速发展势头爱比，是很不乐观的，本文综合叙述了当今世界几种钢桥面铺装方式，并对其进行比较。

关键词钢桥；桥面铺装；现状
0引言
由于大跨径桥梁的桥面变形相对较大而刚度相对较小，再次钢桥面铺装层容易受交通荷载、风载、气候条件及温度变化等因素的影响受力和变形复杂，所以，对其在强度、柔韧性、以及高温稳定性和疲劳耐久性上均有更高要求，是一个世界性的技术难题。

由于桥面铺装由于其特殊的位置及功能，对铺装层结构有重量轻、不透水、粘结性能好等特殊性能要求。

被世界上广泛采用的钢桥面铺装层主要分为以下几类：1）浇注式沥青混凝土；2）沥青玛蹄脂混凝土；3）聚合物改性沥青SMA；4）环氧沥青混凝土。

这些铺装层材料我国也都有应用的，并且我们从结构力学分析、材料设计、施工控制中以及积累了较多的成功经验，但多座大桥通车不久即出现车辙、开裂、推移、疲劳破坏等早期病害，引起我们更加重视，可见整体上我国钢桥面铺装病害问题仍然是比较严重的。

1 钢桥面铺装种类介绍
1）GA+SMA类铺装
欧洲是桥面研究最早，也是应用最为成熟的地区，其中以浇筑式沥青混凝土为主体的钢桥面铺装铺装是其典型方案，占有其80%以上桥梁结构。

中国包括其它国家的浇筑式沥青混凝土铺装技术都来源于欧洲，在引进和应用的过程结合本国的国情，进行了调整和改进，形成了适应不用条件的典型铺装结构。

在引入中国后，形成了浇筑式沥青混凝土为铺装下层（保护层）、热拌沥青混凝土为面层（磨耗层）的典型铺装方案，热拌沥青混凝土一般采用改性沥青SMA。

浇筑式沥青混凝具有流动性，为了保证GA具有一定的流动性，降低施工难度，必须使GA在施工和拌合过程中保持较高的温度。

GA的高温不仅体现在摊铺施工过程（约220℃～250℃），也体现在拌合楼石料加热过程（约330℃～400℃）。

浇筑式摊铺，一般不需要碾压，只需要简单的摊铺整平即可完成施工。

SMA良好的耐久性，其粗糙的表面结构又使路面具有良好的抗滑性能和较低的交通噪声。

SMA具有优良的车辙抗力与抵抗带钉轮胎磨耗的能力，是一种良好的路面磨耗层。

在我国，钢桥面铺装最早采用密级配沥青混凝土或改性沥青SMA。

香港特
区引用英国的GA（MA），从1997年通车的青马大桥开始，在多个钢桥面铺装工程中成功应用。

效果良好。

但由于国内苛刻的交通条件，与青马大桥同期在江阴长江大桥应用的GA（MA）应用失败。

同期国内其它沥青铺装铺装结构的钢桥面都出现较为严重的早期破坏。

针对这些问题，引进了美国环氧沥青沥青混凝土铺装技术，并对GA铺装结构进行调整，采用德国的GA作为下层，采用抗重载能力较强的改性沥青SMA作为面层铺装结构，同时对关键材料——沥青胶结料进行改进，于2003年，在山东胜利黄河大桥首次成功应用。

GA起源于欧洲，在日本得到了广泛的发展，近年来被我国引进后也被广泛应用，可见其具有较好的环境适应能力，无论是欧洲这种低温气候环境，还是在日本的海洋气候环境，甚至我国的大交通量、温差大的恶劣环境都可以得到较好的应用。

浇筑沥青混凝土具有空隙率小（<1%），低温抗裂性好等优点，具有良好的耐气候变化的能力，能够在各种气候环境下较良好的使用，特别是其存在空隙率小，抗渗性优良的特点，基本不会存在水损害和冰雪冻融损害，应用在钢桥面铺装上，可良好的保护钢桥面板不被水分、盐分腐蚀。

在GA类铺装结构的不断应用中，除了GA自身性能的改善，对铺装面层改性沥青SMA，防水粘结层材料也做了不断的调整和改进。

截至目前，该方案所具有的性能特点（密水性、高温抗重载能力、低温抗裂性、疲劳耐久性等），在同类铺装结构中具有一定的优势，基本可以满足当前建设的各类桥梁使用要求。

目前GA铺装技术优选方案是：丙烯酸树脂防水材料（MMA）+GA（GA10）+改性沥青SMA10铺装方案，具有较强的环境和交通适应能力。

在GA（MA）引入我国后，得到了广泛的应用，对GA铺装结构及其材料进行了调整和改进，并通过不断的应用总结，对其性能进行完善。

截至目前为止，钢桥面应用工程20多项，整体使用情况良好。

2）环氧沥青铺装
铺装特点：环氧沥青是一种由环氧树脂、固化剂环氧沥青是一种由环氧树脂、固化剂与基质沥青经复杂的化学改性所得到的混合物。

固化后的环氧沥青混凝土是一种强度与力学性能均较高的材料，并且对温度的敏感程度较低。

与普通沥青混凝土不同，环氧沥青混凝土的性能受成型时温度、时间、湿度等因素变化的影响很大，对施工质量控制体系的要求相当高，并且在摊铺后必须保证有足够长的养护期以确保环氧沥青混凝土能够基本完成固化。

1967年美国San Mateo-Hayward大桥首次采用环氧沥青混凝土用作正交异性钢桥面的铺装层，取得优良的使用效果。

随后几十年，环氧沥青混凝土成为美国大跨径钢桥面铺装的主要铺装材料。

早在上世纪90年代，日本已对环氧沥青的认识较为成熟了，在日本环氧沥青的应用日渐深入。

日本生产的W-Epoxy和Taf-Epoxy等环氧沥青专利产品也于近些年进入我国市场。

我国自2000年在首次采用环氧沥青混凝土进行钢桥面铺装是在南京长江第二大桥至今，也已有近十年时间了，在此期间环氧沥青混凝土又陆续在润扬大桥、南京长江第三大桥、杭州湾跨海大桥、武汉阳逻长江大桥、天兴洲公铁两用大桥等近二十座大桥的钢桥面铺装中得到应用，钢桥面环氧沥青混凝土铺装设计与施工成套技术也在此期间得到不断完善。

目前，我国钢桥面环氧沥青混凝土铺装领域主要存在三种沥青产品：ChemCo System环氧沥青、日本TAF环氧沥青、宁武化工公司生产环氧沥青。

美国ChemCo System环氧沥青是在我国应用最早、应用范围最广的环氧沥青产品，已在国内10多座大跨径钢桥上得到运用，宁武化工公司生产环氧沥青铺装应用时间还较短。

这三种环氧沥青材料都能满足钢桥面铺装的使用要求，但它们的具体路用性能不尽相同。

采用美国环氧沥青的钢桥，其铺装总体使用状况较好，但部分桥梁的局部段落存在纵向开裂、鼓包和坑槽等病害。

采用日本环氧沥青和国产环氧沥青的钢桥，其铺装总体使用状况也较好，但长期性能仍有待继续观察。

ChemCo环氧沥青铺装
ChemCo环氧沥青铺装
纵观世界已建的环氧沥青混凝土钢桥面铺装使用情况看，成功和失败的例子都存在着。

ChemCo环氧沥青混凝土本身是一种性能非常优良的材料，具有优异的抗疲劳、耐高温、耐久性能。

单从环氧沥青混合料材料本身性能看，这是一种非常好的材料，但这种材料的性能受其成型时温度、时间等因素变化的影响很大，对施工条件要求苛刻，在施工中对其质量的控制很难把握。

从发生病害原因上分析，主要由于施工中难以达到该材料的技术质量要求，而且部分原因尚不完全清楚病因，ChemCo环氧沥青混凝土施工上要求确实相当苛刻，尤其部分因素尚存在控制上的困难。

因此ChemCo环氧沥青铺装主要问题是施工控制难度相当大、可靠性低，而且目前存在部分难以控制因素，已有工程经验也表明，在我国ChemCo环氧沥青铺装完全成功率不到20%。

TAF环氧沥青铺装
日本生产的Taf-Epoxy等环氧沥青专利产品也于近些年进入我国市场，在沿江高速公路跨锡澄高速公路的江阴峭岖桥、江阴大桥钢桥面铺装大修工程（中间行车道）、连云港疏港通道桥等工程中得到应用，其后在珠江黄浦大桥北汊桥、虎门大桥、广州东沙大桥、湛江海湾大桥维修工程的钢桥面铺装得到应用。

美国ChemCo环氧沥青混凝土和日本近代化成株式会社TAF环氧沥青混凝土这两种，是目前国内应用较多的树脂类混凝土，这两种环氧沥青混凝土有着较大的差别差别较大，ChemCo环氧沥青混凝土混合料施工温度约为120℃，养生周期长（约30d～45d）。

TAF环氧沥青混凝土TAF环氧沥青混凝土高温施工（约180℃）可以去除水分，显著减少或避免铺装层鼓包开裂病害，且养生周期短（约4d～10d）。

原基本型TAF环氧沥青混凝土相对ChemCo环氧沥青混凝土模量较高，但韧性相对较低，根据工程需要，我们对TAF环氧沥青配比进行了改进优
化设计，在保证提高的模量同时，也显著提高了TAF环氧沥青混凝土的韧性，与ChemCo环氧沥青混凝土韧性、疲劳性能接近，改进后的TAF环氧沥青混凝土具有良好的施工性能、高模量、高韧性、耐疲劳等综合优势。

自2004年TAF环氧沥青在我国应用情况表明，整体上表现良好，未出现发生严重病害情况，部分工程出现少数局部鼓包病害，病害原因基本清楚。

在虎门大桥的高温、重载、薄钢板、大交通量等苛刻条件下TAF环氧沥青铺装表现出优良的材料性能。

TAF环氧沥青铺装的施工工艺过程上也基本处于可控水平，当然其施工控制要求比一般沥青混合料严格。

ERS（EBCL+RA05+SMA）铺装
ERS（EBCL+RA05+SMA）钢桥面铺装自西陵长江大桥（2004年）开始应用，其后在杭州市江东大桥（九桥）（2008年）、SMA+ERS+RA铺装宁波庆丰桥（2008年）、广州猎德大桥（2009年）、宁波青林湾大桥（2010年）、宜昌长江公路大桥（2010年）、宁波大榭岛等钢桥面铺装中得到应用。

ERS钢桥面铺装典型结构由EBCL+RA05+SMA10三层组成。

EBCL作为防水抗滑粘结层；RA05作为铺装整体化层、刚度过渡层、隔温层；高粘改性沥青SMA10作为表面功能层，各层分工明确。

如下图所示：
ERS技术的基本原理是①利用改性环氧树脂耐高温、高强度和可追随变形的众多优点，在光滑的钢板上形成一层防水防腐的抗滑层EBCL，约束铺装层不产生水平滑动位移。

②利用冷拌环氧树脂沥青混凝土技术，在EBCL层面上冷做施工成型一层高强度小孔隙率且耐高温和抗损坏的树脂沥青混凝土（RA05）整体化层，旨在保护EBCL层免受SMA施工损伤，有效的分散集中的车轮荷载以及增强整体的防水效果。

③利用高粘度的复合改性沥青生产的高性能SMA混合料作为行车功能层，为桥面铺装提供优良的行车安全舒适性和外观，而且降低整个铺装的造价。

当SMA分两层施工时，该桥面已具有了长寿命路面的设计理念。

即一定使用年限后，铣刨去除已损坏的SMA上面层，在很短的时间内即可使桥面铺装恢复如新。

ERS（EBCL+RA05+SMA）钢桥面铺装在发展过程中也在不断完善，整体上工程应用时间较短，2008年后的部分ERS（EBCL+RA05+SMA）钢桥面铺装表现较好。

当前ERS（EBCL+RA05+SMA）钢桥面铺装相关的技术理论研究资料文献较少，ERS（EBCL+RA05+SMA）钢桥面铺装的可靠性、耐久性还有待时间和工程实践的进一步检验。

2 钢桥面铺装类型比较
根据钢桥面工程调研资料，通过以上分析和参考相似工程经验，MA（GA）+SMA铺装国内成功率较高，其次是TAF环氧沥青铺装，ERS钢桥面铺装有很
好的设计理念，但可靠性、耐久性还有待时间和工程实践的进一步检验。

3 结论
不同的钢桥面铺装技术具有不同的特点，根据桥梁特点选择合适的铺装材料及技术是目前重点研究方向；同时，我国地域辽阔，气候多样，开发更多的铺装材料及技术具有重要的意义。

参考文献
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