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鋼橋面ERS結(jié)構(gòu)界面處置方案研究

文檔作者：徐永鋼文檔來源：廣東省長大公路工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月23日
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第32 卷　第4 期
2016 年8 月　　　　　　　　　　公　路　交　通　技　術(shù)
Technology of Highway and Transport　　　　　　　　Vol. 32　No． 4
　　Aug． 2016
DOI:10. 13607/ j. cnki. gljt. 2016. 04. 019
收稿日期:2016 -04 -08
作者簡介:徐永鋼(1979 - ),男,河南省信陽市人,碩士,高工。
鋼橋面ERS 結(jié)構(gòu)界面處置方案研究
徐永鋼
(廣東省長大公路工程有限公司, 廣州　511431)
摘　要:ERS 組合式鋼橋面鋪裝體系中,SMA13 與RA05 層間的界面處置很關(guān)鍵,根據(jù)其特點,以浙江省嘉紹大橋橋
面鋪裝為依托工程,從物理造糙方法(撒布碎石或壓痕)、界面材料優(yōu)選等方面對SMA13 與RA05 層間界面處置方案
進(jìn)行研究,為ERS 結(jié)構(gòu)體系在鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用提供借鑒。
關(guān)鍵詞:ERS;界面處置;物理造糙;界面材料
文章編號:1009 -6477(2016)04 -0083 -03　　　中圖分類號:U443. 31　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
Study on ERS Structural Interface of Steel Bridge Pavement
XU Yonggang
Abstract: In ERS combined steel bridge pavement paving system, dealing with interface between SMA13
layer and RA05 layer is critical. According to its features, based on Zhejiang Jiashao Bridge pavement
paving project, this paper studies the construction plan for interface between SMA13 layer and RA05 layer
in aspects like physical roughing method (spread debris or press marks), interface material selection,
etc. , so as to provide reference for application of ERS structure system in steel bridge pavement paving.
Keywords: ERS; interface treatment; physical roughing; interface material
1　研究背景
1. 1　鋼橋面ERS 鋪裝體系簡介
浙江省嘉紹大橋鋼橋面鋪裝面積達(dá)101 665
m2,采用了ERS 組合式鋪裝結(jié)構(gòu)。ERS 組合式鋼橋
面鋪裝結(jié)構(gòu)由EBCL + RA05 + SMA13 三層組成。各
層分工明確,其中,EBCL(環(huán)氧抗滑粘結(jié)層)作為防
水抗滑粘結(jié)層;RA05(冷拌樹脂混凝土)作為鋪裝整
體化層、剛度過渡層;SMA13(瀝青瑪蹄脂碎石)作
為表面功能層[1] 。ERS 典型鋪裝結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1　ERS 橋面鋪裝典型結(jié)構(gòu)
1. 2　界面處置重要性
ERS 組合式鋼橋面鋪裝體系中,S(SMA13)層
與R(RA05)層之間的界面很關(guān)鍵,早期的ERS 鋼
橋面鋪裝破壞也多發(fā)生在S 層與R 層之間的界
面[2] 。為此,本文以浙江省嘉紹大橋鋼橋面鋪裝項
目為依托,對S 層與R 層間的界面處置方式制定不
同的方案并進(jìn)行相關(guān)研究和對比試驗,以保證S 層
與R 層間的界面處理和粘結(jié)的有效性[3 -4] 。
1. 3　界面處置方案
通常,提高界面抗剪效果主要有2 種途徑,一是
改變界面的物理性狀[5] ,比如采用撒碎石、壓坑等
措施使RA05 光滑的表面變得粗糙,提高界面的安
全性[6] ;二是采用高粘結(jié)性、高強度的粘結(jié)材料,將
S 層與R 層進(jìn)行有效粘結(jié)。
早期ERS 鋼橋面鋪裝工程中,R 層面層常常撒
布碎石[7] ,同時灑布1. 2 kg/ m2 界面瀝青,以提高界
面的安全性。但界面撒布碎石需要大量的人工,同
時施工質(zhì)量也難以保證,特別是界面撒布碎石后,對
于后期界面機(jī)械化快速清理難度較大。因此,本文
針對界面撒布碎石、R 層面層壓痕制造層間粗糙界
面和界面灑布環(huán)氧樹脂粘結(jié)層等多種方案進(jìn)行比較
研究,以獲得效果較優(yōu)的界面處置方案。
2　方案選擇及對比
2. 1　界面壓入碎石方案
R 層壓入碎石方案指在R 層面層撒布10 ~ 13
mm 玄武巖碎石,通過碾壓,保證碎石嵌入鋪裝內(nèi)部
一定深度,且通過露出的碎石或者R 層表面層留下
的小坑來提高界面抗剪[8] 。
嘉紹大橋鋼橋面鋪裝施工過程中,在RA05 樹
脂混凝土終壓結(jié)束前,由專人在RA05 瀝青混凝土
面層均勻撒布1 層潔凈的玄武巖碎石(碎石粒徑為
10 ~13 mm),撒布量按照滿布面積的30% 左右控
制。撒布完成后,采用膠輪壓路機(jī)碾壓,要求撒布的
石料部分(約占碎石長度的1/3)嵌入RA05 樹脂混
凝土表層。RA05 樹脂混凝土層完全固化后,在下
一個施工作業(yè)工序前,需將表面粘結(jié)不緊密的碎石
清潔干凈[9] 。撒布碎石的施工現(xiàn)場及施工完成后
的界面如圖2 所示。
圖2　界面撒布碎石效果
2. 2　機(jī)械壓坑制造粗糙面方案
界面撒碎石方案中,碎石撒布需要大量人工,撒
布效率較低。同時,人工撒布常常存在不均勻現(xiàn)象,
撒布完成后,后續(xù)工序?qū) 層界面進(jìn)行拋丸處理時
施工難度大。
為克服上述缺點,嘉紹大橋鋼橋面鋪裝施工過
程中,施工技術(shù)人員提出了采用機(jī)械壓坑制造粗糙
面的方式,即在RA05 樹脂混凝土頂面制造凹凸不
平的面層。具體做法是:RA05 樹脂混凝土碾壓密
實完成后,終壓采用帶凹凸面的鋼輪進(jìn)行滾壓,制造
人為粗糙面,以提高RA05 樹脂混凝土表面的抗剪
效果。鋼輪表面應(yīng)鑲嵌菱形間距為7 cm 的圓角突
起,碾壓時其隨行走裝置拖動而轉(zhuǎn)動,形成壓痕的物
理效果。壓痕設(shè)備一般在終壓完成前且RA05 樹脂
混合料有蠕動狀態(tài)時使用。壓痕處理施工現(xiàn)場如圖
3 所示,施工完成后的界面如圖4 所示。
圖3　壓痕設(shè)備及施工現(xiàn)場
圖4　機(jī)械壓痕界面處理效果
2. 3　采用環(huán)氧樹脂作為層間粘結(jié)劑方案
環(huán)氧樹脂是一種高強度粘結(jié)材料,特別是在高
溫條件下[8] ,其比一般瀝青類粘結(jié)材料具有更高的
粘結(jié)強度。本文研究采用反應(yīng)型環(huán)氧樹脂材料作為
層間粘結(jié)材料,并測試其實際粘結(jié)效果,分析環(huán)氧樹
脂材料用作粘結(jié)層的可能性。環(huán)氧類粘結(jié)層涂布及
混合料攤鋪如圖5 所示。
圖5　環(huán)氧類粘結(jié)層施工
3　實施效果對比分析
3. 1　不同處置方案試驗結(jié)果分析
按照以上3 種方案進(jìn)行ERS 橋面鋪裝施工,并
隨機(jī)取芯,進(jìn)行層間抗剪效果的相關(guān)試驗,試驗數(shù)據(jù)
見表1。
從表1 可以看出,撒布碎石層間抗剪效果最好,
但層間機(jī)械壓坑拉拔強度較優(yōu)。從現(xiàn)場施工角度分
析,界面撒碎石會給后續(xù)拋丸施工工序帶來較大困
難,因為施工過程中需安排大量人員撒布碎石,現(xiàn)場
施工組織困難且有較大的安全隱患,且最終能遺留
在層間的碎石不多,實際效果難以達(dá)到室內(nèi)試驗?zāi)?
擬的狀態(tài)。因此,在特大型鋼橋面鋪裝工程中推薦
采用表面機(jī)械壓痕的界面處治方案。
3. 2　反應(yīng)性環(huán)氧樹脂材料試驗結(jié)果分析
反應(yīng)型環(huán)氧樹脂具有較高強度,可提高界面的
粘結(jié)效果和抗剪效果。本文對R 層表面采用不同
環(huán)氧樹脂用量的試驗結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果見表2。
84 公　 路　 交　 通　 技　 術(shù)　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 第32 卷　
表1　不同界面處置方式試驗結(jié)果對比
界面材料
拉拔強度
試驗溫度/ ℃ 代表值/ MPa
剪切強度
試驗溫度/ ℃ 代表值/ MPa
改性瀝青
(1. 0 kg/ m2 )
界面不處治
界面撒碎石
界面機(jī)械壓坑
25 0. 48 25 0. 77
60 0. 04 60 0. 08
25 0. 56 25 0. 92
60 0. 08 60 0. 16
25 0. 70 25 0. 42
60 0. 24 - -
環(huán)氧樹脂
(0. 8 kg/ m2 ) 界面撒碎石25 0. 86 25 0. 91
60 0. 22 60 0. 21
表2　不同環(huán)氧樹脂用量界面強度比較
界面處理方式
環(huán)氧樹脂涂布量/
(kg·m-2 )
拉拔強度
試驗溫度/ ℃ 代表值/ MPa
剪切強度
試驗溫度/ ℃ 代表值/ MPa
表面壓入碎石,
滿布30%
0. 4
0. 6
0. 8
25 0. 35 25 0. 95
60 0. 25 60 0. 23
25 0. 60 25 0. 86
60 0. 15 60 0. 14
25 0. 86 25 0. 91
60 0. 22 60 0. 21
　　從表2 可以看出,環(huán)氧樹脂作為一種高性能粘
結(jié)材料,隨著其用量增加,界面的粘結(jié)強度也逐漸增
加[10] ,但剪切強度變化不明顯。主要原因是室內(nèi)試
驗過程中界面表面壓入碎石后,其從物理性狀角度
改善了界面的抗剪切性能,致使環(huán)氧樹脂的作用不
明顯。
4　結(jié)束語
本文結(jié)合ERS 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)體系3 種界面
處置方案,并以實際工程為依托,對其R 層與S 層
界面的力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行了試驗和研究。綜合考慮
界面的技術(shù)指標(biāo)要求以及施工的可操作性,建議
ERS 鋼橋面鋪裝工程中采用機(jī)械壓痕+ 拋丸的處理
方式作為界面處理的實施方案,且界面粘結(jié)層材料
推薦采用反應(yīng)型環(huán)氧樹脂。
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