浅谈钢桥面铺装材料特点分析

摘要：随着我国国民经济的快速发展，大跨径正交异性钢桥的建设越来越多，现在国内采用的钢桥面铺装材料主要有以下三种，即双层沥青玛蹄脂碎石（SMA）、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土。本文通过对采用这三种材料的钢桥面铺装进行对比分析研究，总结出不同铺装结构的优、缺点，最终寻求适合各种条件的钢桥面铺装方式。

关键字：钢桥面铺装施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

1、环氧沥青混凝土

环氧沥青混凝土具有强度高、刚度大,优良的耐疲劳性能、水稳定性及良好的抗腐蚀性等特点（其中有些特点通过相关资料得出）。

1.1强度高、刚度大。热拌环氧沥青混凝土有很高的强度,其马歇尔稳定度可以高达40～60ｋＮ, 而一般沥青混凝土马歇尔稳定度仅8～12ｋＮ。

环氧沥青混凝土有很高的抗压强度。冷拌环氧沥青混凝土的抗压强度与抗压模量和普通沥青混凝土的抗压强度与抗压模量的对比见表 1。

环氧沥青混凝土的抗压强度 表 1

壳牌石油公司曾进行过在不同温度下环氧沥青混凝土材料的弯曲劲度模量试验 ,并与普通沥青混凝土相比较 ,试验结果见表 2。

热拌环氧沥青混凝土的弯曲劲度模量表 2

表中数据表明 ,在 0℃时 ,环氧沥青混凝土的劲度模量与普通沥青混凝土相差不大 ,但在 20℃时环氧沥青要高 8倍。温度越高 ,两者的劲度模量相差越大 ,这表明环氧沥青混凝土不仅具有很高的强度 ,而且高温下也具有很高的抗变形能力。

1.2优良的耐疲劳性能。澳大利亚ＷｅｓｔＧａｔｅ大桥管理处 ,曾将环氧沥青混凝土试件粘贴在钢板上进行等应变弯曲疲劳试验。试验表明 ,其疲劳寿命为 5× 106 次 ,而普通沥青混凝土仅为0.29× 106 次 ,两者相差 17倍之多。显然 ,环氧沥青混凝土材料优良的耐疲劳性能是其重要的特性 ,因此采用环氧沥青作钢桥面铺装 ,能够大大延长桥面的使用寿命。

1.3优良的高温稳定性和水稳定性。在夏季，钢板的温度通常都是很高的，尤其在南方，一般都在60℃以上，所以对ＳＭＡ试件、ＡＣ改性沥青试件以及环氧沥青混凝土试件进行了平行的车辙试验。试验结果见表 3。

环氧沥青混凝土动稳定度表 3

表中数据表明 ,环氧沥青混凝土的动稳定度远大于其他的沥青混合料 ,说明环氧沥青混凝土具有较高的高温稳定性。

采用浸水马歇尔试验评价环氧沥青混凝土的水稳定性。环氧沥青混凝土在浸水马歇尔试验中表现出了良好的水稳定性 ,由此表明 ,环氧沥青混凝土具有良好的抗水损害能力。

1.4良好的抗腐蚀性。将环氧沥青混凝土马歇尔试件浸泡在柴油中 ,观察试件状态的变化。经过两周的浸泡 ,试件棱角无任何脱粒、松散现象 ,试件仍然十分坚硬 ,测试其马歇尔稳定度仍达到 30ｋＮ ,是普通沥青混凝土的 3倍。

1.5温度应力较小。由于钢板的特性，在低温季节极易产生收缩病害。在- 15℃～ 5℃温度范围测定了环氧沥青混凝土的线收缩系数，结果表明，无论在哪种温度下，环氧沥青混凝土的线收缩系数都在 ( 1.3～ 2.5)× 10-5℃-1内变化。而钢的线性收缩系数大约为 ( 1.1～ 1.4)× 10-5℃-1。环氧沥青混凝土的线收缩系数与其相比 ,相差不大 ,尤其在低温情况下 ,两者几乎相等。这是普通沥青混凝土和SMA的钢桥面铺装层所不能达到的。

2、浇注式沥青混凝土

浇注式沥青混凝土的特点主要是防水性能好。其空隙率非常小，而其硬度、刚度一般，尤其是高温稳定性比较差，在子牙河钢桥面铺装中主要起到承接层的作用。

3、SMA式沥青混凝土

虽然其各种性能要比普通沥青混凝土高，但与环氧沥青混凝土的性能还是无法比拟的。尤其是高温稳定性，这在钢桥面铺装中是非常重要的。

此外，对于钢桥面铺装，虽然技术、性能比较重要，但还是要考虑经济效益。通过收集资料，现对这三种材料铺装的单位平方米价格进行比较

从国内铺装的实际情况来看 ,1999年完工的厦门海沧大桥钢结构桥梁桥面铺装采用双层改性沥青SMA方案 ,上层采用SMA13、下层采用SMA10，2002年就进行了大面积的翻修；而武汉长江军山大桥采用双层改性沥青SMA方案经过几年后也进行了大面积的修补。 1999年完工的江阴长江公路大桥桥面铺装采用的浇筑式沥青混凝土 ,且当时是英国的公司承包施工 ,需要专门设备 ,我国在这方面没有设计、施工经验。当时尽管从沥青用量、主骨料含量方面作了调整 ,高温稳定性有所提高。但实际使用中 ,仍然存在严重的纵向裂缝和高温稳定性问题；2003年完成天津子牙河大桥钢桥面铺装也是采用的浇筑式沥青混凝土，由于市内，且交通量较小，所以还保持完好。环氧沥青混凝土已在我国南京长江二桥成功铺设 ,满足技术要求 ,经过通车运营 ,桥面状况仍然很好，而近年来采用环氧沥青混凝土铺装的天津市大沽桥、奉化桥钢桥面铺装无论是技术质量还是行车的舒适性都取得了良好的效果。

因此，综合以上情况，这三种材料中环氧沥青混凝土最适合钢桥面的铺装，主要原因如下：

1、虽然环氧沥青混凝土价格较高 ,但综合初期投资费用和后期养护维修费用 ,普通沥青混凝土的费用并不比环氧沥青混凝土节省多少 。

2、从长远建设发展来看 ,我国目前正在加强这方面的研究 ,开发国内环氧沥青 ,在积累设计、施工经验之后 ,环氧沥青混凝土的价格也将大幅度下降。

4、结束语：

我们根据气候条件，环境因素，对所采用的“四新”技术从原材料选材、混合料配合比设计、混合料生产、混合料运输、施工设备选用、施工机具的配置、施工工艺、操作方法、施工参数、施工管理及生产和施工质量控制等方面进行研究。

研究得出：环氧沥青混凝土具有很高的强度、优良的耐疲劳和耐腐蚀性能 ,优良的高温稳定性和水稳定性,并且在低温条件下的环氧沥青混凝土铺装层的收缩系数与钢板相近,导致其温度应力大幅度的降低,适合用作大跨度钢桥桥面铺装材料。

参考文献

《公路沥青路面施工技术规范》

《公路工程技术标准》

《公路工程质量检验评定标准》

天津市奉化桥钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工组织设计

武汉军山大桥钢桥面沥青混凝土铺装施工组织设计

天津市子牙河桥钢桥面沥青混凝土铺装施工组织设计