钢桥面铺装

1. 概述

2010年6月10日、11日，我和指挥部总师办于长海主任两人赴湖北武汉、宜昌两地对国内钢桥面铺装进行了调研，调研的重点是嘉绍大桥目前进行比选的两种钢桥面铺装方案，即环氧沥青混凝土方案和树脂沥青组合体系方案（ERS），在技术原理、技术可靠性、施工、材料及价格成本等方面的情况调查。

两天的考察行程共调研了三座桥梁，10日到达宜昌长江大桥，宜昌桥采用树脂沥青组合体系（ERS）铺装方案进行桥面改造，到达现场时该桥正在进行RA05层的施工，在观摩了RA05施工过程后，在项目部与施工单位（挂牌路桥华南，实际为宁波天意公司）项目负责人进行技术交流。11日上午到达黄石鄂东长江大桥，鄂东长江大桥为新建桥梁，钢桥面铺装采用环氧沥青混凝土方案，到达现场时，该桥刚刚完成试验段以及施工方案的审查，尚未进行环氧沥青混凝土施工。考察组现场观摩了试验路段后，在施工单位项目部对环氧沥青混凝土的施工条件、设备以及材料进行了充分调研，并与施工单位（广东长大）进行了技术交流。11日下午到达武汉阳逻长江公路大桥，该桥采用环氧沥青混凝土方案，已经投入运营使用，考察组对该桥环氧沥青混凝土桥面运营现状进行了调研。

这里将从ERS和环氧沥青两种钢桥面铺装的技术原理、施工条件、材料价格、发展现状等方面对考察结果作简要总结。

2. 钢桥面铺装方案技术原理

钢桥面铺装一直是桥梁工程中的一项技术难题，与混凝土桥面铺装相比，其难点正是因为钢桥面板存在对铺装材料不利的恶劣环境造成钢桥面铺装的易损性。

1) 钢桥面板与铺装界面处较为光滑，普通铺装材料无法满足铺装界面的抗滑移要求；

2) 钢板容易产生锈蚀，对铺装材料的防水性能提出极为苛刻的要求；

3) 钢桥在使用过程中，桥面板的应力状态较为复杂，钢桥面板一般较薄，同时钢与普通铺装材料的温度膨胀系数存在一定差异，导致钢桥面铺装界面处会产生比混凝土桥面更大的材料应变；

4) 钢结构由于较强的导热性，在与铺装界面处，在使用情况下容易出现极高温或极低温情况，尤其是钢箱梁结构，其夏季温度可高达70度以上，对铺装材料的破坏严重。

因此钢桥面铺装一方面要解决铺装材料的防水问题，另一方面要处理在钢板界面处高应变，高温及光滑表面情况下，铺装材料的界面稳定问题。围绕上述核心问题的处理，产生了环氧沥青混凝土和ERS这两种不同理念的钢桥面铺装技术。

(1) 环氧沥青混凝土钢桥面铺装

环氧沥青混凝土是一种匀质铺装体系，即整个铺装结构是由一种材料组成，这种铺装体系认为传统用于混凝土桥面的铺装材料不适用于钢桥面，因而寻求一种完全替代的铺装材料，这种材料就是环氧沥青混凝土。环氧沥青混凝土以其优异的材料性能，完全满足了钢桥面板对铺装材料性能的所有要求，即与钢板具有良好的粘结性，温度适应性以及和钢板变形的追随性。环氧铺装体系源于美国，实际施工时将环氧混凝土分为两层施工，第一层20mm，第二层25mm，总厚度为55mm。钢板表面要求进行防腐涂装，钢板与第一层沥青混凝土之间刷涂沥青粘结层，第一、二层沥青混凝土之间刷涂沥青结合层。

图1 双层环氧沥青混凝土铺装方案

图2 双层环氧沥青混凝土实景照片

图3 环氧沥青混凝土施工完毕后的桥面

(2) 树脂沥青组合体系(ERS)钢桥面铺装

树脂沥青组合体系（ERS）采用一种完全不同于环氧沥青混凝土体系的理念，ERS认为钢桥面铺装的核心问题是钢板与铺装材料界面的处理，它首先把钢板表面“改造”成类似混凝土桥面的界面，“改造”成功后，传统改性沥青混凝土（SMA）仍可适用于钢桥面铺装。ERS一种非匀质铺装材料铺装体系。

ERS改造钢板的过程分为两步，第一步在钢板表面涂刷EBCL材料，并在上面撒布碎石，利用EBCL与钢板的强粘结性能，将碎石粘附在钢板表面，形成一个极为粗糙且牢固的表面，提高了整个钢桥面铺装界面的抗剪强度，同时也达到了防水防腐的目的；第二步在EBCL层上铺设20mm厚的树脂沥青（RA05），树脂沥青具有较高的弹性模量，能适应较大的材料应变，从而起到将钢板刚度进行过渡的作用，同时树脂沥青具有较好的高温适应性和耐疲劳性能，RA05层与EBCL 层共同将钢板改造成类似混凝土桥面的铺装材料工作界面。RA05施工完成后，就可以按照传统混凝土桥面的做法采用普通铺装材料，即首先施工一层防水层，之后上层采用改性沥青混凝土SMA。SMA分两层施工，总厚度为40~50mm，即ERS 总铺装厚度通常为60~70mm。为提高SMA层的抗滑移能力，可在RA05层上先撒布一层碎石，并碾压嵌入RA05层。

图4 树脂沥青组合体系（ERS）铺装方案

图5 EBCL层（上面撒布碎石）

图6 树脂沥青（RA05）层施工（上面撒布碎石）

图7 SMA层施工完毕

与环氧沥青混凝土体系不同，ERS铺装体系是一项完全中国自主知识产权钢桥面铺装技术。

3. 钢桥面铺装方案施工特点

不同钢桥面铺装体系具有迥异的施工要求和特点，这种施工特点主要与其所采用的铺装材料息息相关。因此要了解不同钢桥面铺装方案的施工特点，就必须了解其所采用的材料的特点。

(1) 环氧沥青混凝土方案

环氧沥青混凝土从原材料加工成混合料，到最终形成铺装层，需经历一个化学反应过程。这个过程中，首先要把环氧沥青混合料加热至120℃左右，然后在混合料趁热处于流动未硬化状态，具备摊铺条件前，将铺装材料碾压成形。通常要求初压终了温度≥82℃；终压终了温度≥65℃。沥青混合料拌合时温度过高和过低都是不允许的，过高则沥青化学反应时间越短，过低则由于温度损耗造成施工时间减少，可以说沥青混凝土出料的温度已经决定了其可施工的时间，理想的出料温度是112℃~118℃，可保证其作业时间在50~90分钟左右。沥青混凝土铺

设完毕后，还需继续自然养生30~40天，期间禁止一切车辆通行，使其最终完成化学反应过程。环氧沥青混凝土摊铺过程中一旦有水或气泡进入，则会在环氧铺装层中出现空洞鼓包，成为后期环氧沥青质量缺陷的根源，因此施工过程要严格控制人员以及施工车辆的产生水和粉尘对铺装的污染。