张辉  单岗  潘友强  张健

  （1．江苏中路工程技术研究院有限公司  南京211806；

2．浙江顺畅高等级公路养护有限公司  杭州  310051）

摘要  不同于热塑性沥青，环氧沥青是热固性材料，开裂后修复难度很大，采用传统路面修复方法效果一般，其预防性养护技术国内研究几乎为空白。文中针对环氧沥青钢桥面铺装，开发了一种复合式冷拌树脂碎石超薄罩面技术，建立了使用性能评估方法，对材料强度、变形，以及抗疲劳等力学性能，及其典型施工工艺进行了研究，提出了预防性养护最佳时机。工程应用表明，研究成果可延长环氧沥青铺装使用寿命3年以上，推迟昂贵的大中修，减少养护费用。

关键词  环氧沥青  超薄罩面  冷拌树脂  施工工艺

 钢桥面铺装是铺筑在正交异性板上的薄层构筑物，厚度通常为5～8 cm，由于特殊的结构特点，对桥面铺装层有极高的使用要求，主要包括对钢板协调变性能力、防水性能，以及优良的疲劳性能等。目前国内主要采用环氧沥青、浇注式沥青，以及树脂沥青组合式钢桥面铺装技术。

 其中，环氧沥青铺装技术自2001年首次在南京二桥成功应用以来，在国内已完成100万m2以上的工程量，江苏省9座跨江大桥7座采用了该技术。不同于热塑性沥青路面，环氧沥青是热固性材料，容易开裂。

 目前对沥青路面预防性养护技术研究较多，形成了一些相对成熟的方案，比如雾封层、稀浆封层、微表处、薄层罩面等，但此类技术主要还是以沥青类材料为主。国内对钢桥面铺装养护技术的研究起步较晚，且主要集中于大中修，预防性养护技术几乎为空白，而且照搬一般沥青路面预防性养护技术不可行。

 为了延长环氧沥青钢桥面铺装使用寿命、提高行车安全性，本文基于环氧树脂材料开发了高性能复合式冷拌树脂碎石超薄罩面，并重点围绕结构设计、材料性能、典型施工工艺及使用效果进行了研究，以期对环氧沥青钢桥面预防性养护方案提供参考。

1预防性养护时机

 本文通过对多座大跨径环氧沥青钢桥面使用性能长期的调研，发现当铺装使用2～3年后，铺装病害主要以裂纹、裂缝为主，且裂缝仅开展至铺装表面、未到下面层混凝土或者钢板时；或者由于铺装表面局部离析，压实度不够，出现表层混合料空隙大，易积水、渗水而造成开裂等情况时，为进行预防性养护的最佳时机。

2结构设计

钢桥面铺装预防性养护方案必须满足桥面恒载的限制要求。针对环氧沥青铺装裂缝、构造深度不足等问题，基于冷拌改性树脂材料研发了冷拌树脂超薄抗滑罩面技术，总厚度仅为3～5mm，由渗透性环氧树脂封层十耐候性的环氧树脂碎石封层组成，见图1。

 (1)下层渗透性高强树脂具有较高的流动性，可以对铺装的空隙、裂纹、裂缝进行封闭修复，恢复铺装强度，提高结构性能，延长使用寿命。

 (2)上层耐候性树脂对紫外照射和氧化具有更好的耐候性，起到封层防水、抗老化作用，提高耐久性，并提高环氧沥青铺装的抗滑性能，从而提高行车安全和舒适性。

3材料性能研究

3.1  界面粘结性能研究

 传统薄层沥青类材料由于低强度、高温敏感性等不足，无法牢固地粘接于热固性环氧沥青铺装表面，在车轮荷载等作用下极易剥离起皮。冷拌树脂材料同样属于热固性材料，并且具有较高的强度，对温度相对不敏感。

采用附着力拉拔试验评估高渗透冷拌树脂与环氧沥青铺装的粘结强度，同时对比了传统沥青路面封层材料，试验结果见图2，本文优选的高渗透环氧树脂粘结强度高达14 MPa，相比其他树脂沥青、聚氨酯等高分子材料高出50%以上，而常规路面预防性养护材料，如传统溶剂沥青、雾封层等材料的粘结强度仅1～2 MPa，远小于环氧树脂类材料。

3.2高温性能

温度对材料的强度有很大的影响，通常低温时材料模量提高，材料自身强度、以及界面粘结强度都会升高，而当温度升高时，树脂封层与环氧沥青铺装的粘结强度，以及环氧沥青材料自身强度都会有所下降。对此，考虑到钢桥面铺装在夏季高温状态下，铺装表面的温度可达到约70℃，课题采用拉拔试验评估了70℃下树脂封层与环氧沥青混凝土的粘结性能，结果见表1。

 由表1可见，随着温度的升高，界面拉拔强度以及环氧沥青混合料的自身抗拉拔强度都迅速降低；当温度升高到70℃时，环氧沥青混合料自身的抗拉拔强度降低到1.5 MPa左右，低于铺装和养护材料的粘结强度，导致断裂面都在混合料自身内部。

3.3渗透性

高渗透树脂不但能与基层环氧表面良好地粘结，同时可渗透封闭桥面裂缝、空隙等病害，起到良好的防水和裂缝愈合效果。本文对沥青类、树脂类和溶剂类灌缝材料进行了渗透性对比试验，试验结果见图3。热改性沥青、乳化沥青、橡胶沥青等传统沥青类材料的渗透性几乎为O，主要是由于沥青遇冷迅速降温后凝固导致的。而常温液态反应型树脂类材料均具有很好的渗透性，其中渗透性树脂渗透深度高达27 mm左右，美国环氧沥青约为11 mm，耐候性树脂为13 mm，说明了采用的渗透性树脂相比沥青、原环氧沥青都更好。

3.4基层修复性能

高渗透树脂对下层桥面还具有较高的性能恢复作用。本文采用小梁弯曲试验对折断的小梁试件重新拼接粘合再次进行低温弯曲试验，结果见图4，采用高渗透树脂修复后的环氧沥青试件的弯拉强度愈合效果较好，达到85%以上，极限破坏应变恢复达到80%以上，基本恢复了原强度，远高于传统沥青材料。

3.5  变形协调性能研究

 钢桥面铺装表面在荷载条件下会产生较大的负弯矩，因此要求薄层罩面材料除了应与环氧沥青桥面具有牢固的粘结之外，还可以协同桥面变形，同时具有一定的抗裂强度。本文采用带钢板复合件3点弯曲疲劳试验评价了树脂罩面的变形协调性，结构为：14 mm钢板+2. 5～3 cm环氧沥青+3～5 mm厚冷拌树脂罩面。试验荷载取9 kN，温度控制在15～20℃。组合件当疲劳次数达到600万次以上时，未出现树脂剥落、开裂等病害，性能良好。

3.6  表面抗滑性能研究

环氧沥青混合料采用悬浮密实型结构，铺装表面的构造深度较低，雨雪天气抗滑较为不利。冷拌树脂碎石超薄罩面实施后，可大幅改善行车安全性和表面外观，树脂碎石封层的构造深度达到1 mm以上，雨天行车不易形成水漂和起雾，摆式摩擦系数可达到80 BPN以上，可大幅提高抗滑性能，从而缩短行车制动刹车距离，提高交通安全性；同时具有一定的抗冰冻效果，表面裸露的、均匀排列的碎石，在荷载作用下形成了应力集中点，在雨雪天气情况下，铺装表面不易积雪积冰，对雨雪天气下的行车安全具有一定程度的保障作用，见表2。

4工程应用及效果

研究成果在国内大跨径钢桥面环氧沥青铺装养护工程中得到成功应用。该桥面环氧沥青铺装在使用4年左右，局部段落已经开始进入大中修阶段。局部段落表面出现了若干条规则性的疲劳裂缝，处于病害发展的中前期，为了延长使用寿命，推迟昂贵的大中修时间，大桥于2011年10月进行了冷拌树脂罩面预防性养护。主要工序包括桥面抛丸、裂缝处治、下层高渗透树脂、以及上层耐候性树脂涂布与碎石同步撒布等工序。该方案使用4年来，效果总体良好，未出现整体剥落、起皮、碎石飞散等病害，有效延长了使用寿命，见图5。

5  结论

 (1)环氧沥青钢桥面铺装的养护技术是行业面临的一个新的难题。本文针对环氧沥青铺装典型裂缝病害、以及抗滑构造深度不足等问题，设计了渗透性高强树脂封层和耐候性树脂碎石封层的复合式结构，下层铺装结构强度、变形恢复80%以上，抗滑构造深度提高至1mm以上，摩擦系数提高至80 BPN以上，大幅提高了行车的舒适性与安全性。

 (2)研究成果在国内大跨径钢桥面铺装工程中得到应用，形成了典型工艺，使用4年来整体效果良好，获得了良好的预防性养护经济效益，为国内外同类工程提供了良好的借鉴。