钢桥面ERS结构界面处置方案研究

徐永钢

（广东省长大公路工程有限公司，广州　511431）

钢桥面ERS结构界面处置方案研究

徐永钢

（广东省长大公路工程有限公司，广州511431）

ERS组合式钢桥面铺装体系中，SMA13与RA05层间的界面处置很关键，根据其特点，以浙江省嘉绍大桥桥面铺装为依托工程，从物理造糙方法（撒布碎石或压痕）、界面材料优选等方面对SMA13与RA05层间界面处置方案进行研究，为ERS结构体系在钢桥面铺装中的应用提供借鉴。

ERS；界面处置；物理造糙；界面材料

1　研究背景

1.1钢桥面ERS铺装体系简介

浙江省嘉绍大桥钢桥面铺装面积达101 665 m2，采用了ERS组合式铺装结构。ERS组合式钢桥面铺装结构由EBCL+RA05+SMA13三层组成。各层分工明确，其中，EBCL（环氧抗滑粘结层）作为防水抗滑粘结层；RA05（冷拌树脂混凝土）作为铺装整体化层、刚度过渡层；SMA13（沥青玛蹄脂碎石）作为表面功能层［1］。ERS典型铺装结构如图1所示。

1.2界面处置重要性

ERS组合式钢桥面铺装体系中，S（SMA13）层与R（RA05）层之间的界面很关键，早期的ERS钢桥面铺装破坏也多发生在S层与R层之间的界面［2］。为此，本文以浙江省嘉绍大桥钢桥面铺装项目为依托，对S层与R层间的界面处置方式制定不同的方案并进行相关研究和对比试验，以保证S层与R层间的界面处理和粘结的有效性［3-4］。

1.3界面处置方案

通常，提高界面抗剪效果主要有2种途径，一是改变界面的物理性状［5］，比如采用撒碎石、压坑等措施使RA05光滑的表面变得粗糙，提高界面的安全性［6］；二是采用高粘结性、高强度的粘结材料，将S层与R层进行有效粘结。

早期ERS钢桥面铺装工程中，R层面层常常撒布碎石［7］，同时洒布1.2 kg/m2界面沥青，以提高界面的安全性。但界面撒布碎石需要大量的人工，同时施工质量也难以保证，特别是界面撒布碎石后，对于后期界面机械化快速清理难度较大。因此，本文针对界面撒布碎石、R层面层压痕制造层间粗糙界面和界面洒布环氧树脂粘结层等多种方案进行比较研究，以获得效果较优的界面处置方案。

2　方案选择及对比

2.1界面压入碎石方案

R层压入碎石方案指在R层面层撒布10～13 mm玄武岩碎石，通过碾压，保证碎石嵌入铺装内部一定深度，且通过露出的碎石或者R层表面层留下的小坑来提高界面抗剪［8］。

嘉绍大桥钢桥面铺装施工过程中，在RA05树脂混凝土终压结束前，由专人在RA05沥青混凝土面层均匀撒布1层洁净的玄武岩碎石（碎石粒径为10～13 mm），撒布量按照满布面积的30%左右控制。撒布完成后，采用胶轮压路机碾压，要求撒布的石料部分（约占碎石长度的1/3）嵌入RA05树脂混凝土表层。RA05树脂混凝土层完全固化后，在下一个施工作业工序前，需将表面粘结不紧密的碎石清洁干净［9］。撒布碎石的施工现场及施工完成后的界面如图2所示。

图2　界面撒布碎石效果

2.2机械压坑制造粗糙面方案

界面撒碎石方案中，碎石撒布需要大量人工，撒布效率较低。同时，人工撒布常常存在不均匀现象，撒布完成后，后续工序对R层界面进行抛丸处理时施工难度大。

为克服上述缺点，嘉绍大桥钢桥面铺装施工过程中，施工技术人员提出了采用机械压坑制造粗糙面的方式，即在RA05树脂混凝土顶面制造凹凸不平的面层。具体做法是：RA05树脂混凝土碾压密实完成后，终压采用带凹凸面的钢轮进行滚压，制造人为粗糙面，以提高RA05树脂混凝土表面的抗剪效果。钢轮表面应镶嵌菱形间距为7 cm的圆角突起，碾压时其随行走装置拖动而转动，形成压痕的物理效果。压痕设备一般在终压完成前且RA05树脂混合料有蠕动状态时使用。压痕处理施工现场如图3所示，施工完成后的界面如图4所示。

图3　压痕设备及施工现场

图4　机械压痕界面处理效果

2.3采用环氧树脂作为层间粘结剂方案

环氧树脂是一种高强度粘结材料，特别是在高温条件下［8］，其比一般沥青类粘结材料具有更高的粘结强度。本文研究采用反应型环氧树脂材料作为层间粘结材料，并测试其实际粘结效果，分析环氧树脂材料用作粘结层的可能性。环氧类粘结层涂布及混合料摊铺如图5所示。

图5　环氧类粘结层施工

3　实施效果对比分析

3.1不同处置方案试验结果分析

按照以上3种方案进行ERS桥面铺装施工，并随机取芯，进行层间抗剪效果的相关试验，试验数据见表1。

从表1可以看出，撒布碎石层间抗剪效果最好，但层间机械压坑拉拔强度较优。从现场施工角度分析，界面撒碎石会给后续抛丸施工工序带来较大困难，因为施工过程中需安排大量人员撒布碎石，现场施工组织困难且有较大的安全隐患，且最终能遗留在层间的碎石不多，实际效果难以达到室内试验模拟的状态。因此，在特大型钢桥面铺装工程中推荐采用表面机械压痕的界面处治方案。

3.2反应性环氧树脂材料试验结果分析

反应型环氧树脂具有较高强度，可提高界面的粘结效果和抗剪效果。本文对R层表面采用不同环氧树脂用量的试验结果进行了比较，结果见表2。

表1　不同界面处置方式试验结果对比

表2　不同环氧树脂用量界面强度比较

从表2可以看出，环氧树脂作为一种高性能粘结材料，随着其用量增加，界面的粘结强度也逐渐增加［10］，但剪切强度变化不明显。主要原因是室内试验过程中界面表面压入碎石后，其从物理性状角度改善了界面的抗剪切性能，致使环氧树脂的作用不明显。

4　结束语

本文结合ERS钢桥面铺装结构体系3种界面处置方案，并以实际工程为依托，对其R层与S层界面的力学性能指标进行了试验和研究。综合考虑界面的技术指标要求以及施工的可操作性，建议ERS钢桥面铺装工程中采用机械压痕+抛丸的处理方式作为界面处理的实施方案，且界面粘结层材料推荐采用反应型环氧树脂。

［1］黄卫.大跨径桥梁钢桥面铺装设计理论与方法［M］.北京：中国建筑工业出版社，2006.

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Study on ERS Structural Interface of Steel Bridge Pavement

XU Yonggang

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.

ERS；interface treatment；physical roughing；interface material

1009-6477（2016）04-0083-03

U443.31

A

10.13607/j.cnki.gljt.2016.04.019

图1ERS桥面铺装典型结构2016-04-08 作者简介：徐永钢（1979-），男，河南省信阳市人，硕士，高工。