钢桥面铺装大中修技术研究与分析

(1，2.湖北省路桥集团有限公司 湖北 武汉 430056；3.武汉锦润佳源环境工程有限公司 湖北 武汉 430040)

一、结构设计

论文专门使用全冷拌的树脂混凝土，现场实施过程中可以在现场设置小型拌和机具，解除了养护工程施工面积小与大型拌和设备设置投资高的矛盾。冷拌树脂混凝土采用树脂作为胶结料，强度较高，刚度大，变形能力相对环氧沥青混凝土较低，需要通过结构与材料设计进行改善。

二、材料组成设计

考虑到铺装结构与厚度与混合料公称最大粒径的匹配性，论文针对冷拌树脂材料主要设计了两种级配类型混合料，包括RAC05及RAC13，根据实际需要，也可以设计类似与环氧沥青的RAC10型混合料。

(1)RAC05。RAC05及RAC13等冷拌树脂混合料所用胶结料为RM(Resin Mix)型树脂，其技术指标及试验结果见下表所示，其具有较高的强度和变形能力，并且固化时间仅为2～3天左右，可以大幅缩短工期，减少交通封闭时间。

(2)RAC13。RAC13可用于铺装上、下面层，也可用于双层冷拌树脂铺装结构。

三、混合料性能试验研究

(一)RAC05。对RAC05冷拌树脂混凝土的路用性能进行了全面的分析，试件尺寸为40×40×400mm，试验频率5Hz，试验温度为15℃。

1.固化时间。RAC05树脂沥青混凝土常温下2天就可以固化，远低于美国环氧沥青铺装和日本环氧沥青铺装，对交通封闭的压力最小；

2.强度。其强度和变形性能均较高，马歇尔稳定度远高于环氧沥青混合料，70℃马歇尔稳定度达到80kN左右，流值达到40(0.1mm)左右；

3.水稳定性。水稳定性较高，其残留稳定度和冻融劈裂比分别达到约95%和84%；

四点弯曲试验机是测量材料弯曲性能的一种试验方法。将条状试样平放于弯曲试验夹具中，形成简支梁形式，支撑试样的两个下支撑点间的距离视试样长度可调，试样上方有两个对称的加载点。

加载器的中垂线是指加载器的二个着力点距离的中心到试件的垂线；试样的中垂线是指试样的支撑点距离的中心到试样的垂线，加载器同试样的中垂线应重合。试验时，试样在试验中不应松动，施加应力要迅速调到试验应力，试验应力不允许大于试验应力，试验应力误差为±2%；试验过程中不应中断，除特殊要求外，一份试验的频率应为定值。

抗弯强度：试样弯曲断裂前达到的最大弯曲力，按照加载方式和试样形状，抗弯强度有不同的计算方式。对于宽度为b，高度为h的矩形试样，四点弯曲强度公式：S=FL/bh2。

RAC05树脂混凝土油石比较高，使其具有较高的疲劳性能，其四点弯曲疲劳疲劳刚度在12600MPa左右，具有较好的柔性，疲劳寿命达到100万次以上。

(二)RAC13。RAC13是一种冷拌环氧树脂混合料，论文对其路用性能进行了全面的评估，主要内容包括水稳定性、高温性能、低温性能和疲劳性能等，为了更直观地表现RAC13的性能，其中四点弯曲疲劳试验参照试验规程。

1.固化时间。RAC13常温养生时间只有1～2天，远低于美国环氧沥青铺装和日本环氧沥青铺装，对交通封闭的压力最小；

2.强度。RAC13强度远高于环氧沥青混合料，70℃马歇尔稳定度达到80kN左右，而环氧沥青混合料一般60℃马歇尔稳定度在50kN左右；

3.水稳定性。RAC13具有良好的水稳定性，其残留稳定度和冻融劈裂比分别达到约97%和90%；

四、防水粘结层

冷拌树脂铺装防水粘结层采用RBChip环氧碎石抗滑层，环氧树脂性能试验结果见下表，主要结论如下：

1.RBChip环氧树脂对钢板具有很高的粘结性能，常温漆膜拉拔强度达到18.9MPa，70℃拉拔强度达到4.3Mpa。

2.低温弯曲状态下未开裂，说明对钢板具有很好的变形协调能力。

3.组合件常温和高温拉拔强度较高，分别达到约1.95MPa和0.76MPa。

五、复合结构性能研究

随着国内大跨径钢桥重载、超载问题的严重化，钢板的疲劳损伤问题逐渐成为新的研究热点，其中，从钢桥面铺装设计来替钢板补强，从而提高钢板的疲劳寿命，也是目前研究的解决方案之一。对此，论文拟专门针对冷拌树脂混凝土铺装方案的组合件性能进行深入研究，分析该方案的抗重载性能。

采用UTM试验机对冷拌树脂混凝土三点式带钢板组合件的动挠度和极限破坏性能进行了试验研究。其中带钢板试件动挠度试验采用正弦加载，加载频率为10Hz，试验温度15℃，动挠度采用疲劳试验开始后1000次的动挠度数值。

冷拌树脂混凝土方案的14mm厚钢板组合件在6、9、12kN的荷载作用下的动挠度与双层环氧的16mm厚钢板组合件的动挠度接近，说明了冷拌树脂混凝土对钢板起到了一定程度的补强作用，可以相对减小一些钢板厚度较薄的桥面板在荷载作用下的挠度，从而提高钢板疲劳寿命。

六、结论

本文主要针对高弹改性沥青、高温拌和型环氧沥青、冷拌树脂混凝土铺装大中修技术，对原材料性能、配合比设计、混合料性能、防水粘结层、组合件等性能进行了性能研究。

(1)高弹改性沥青混凝土造价相对低廉，适合用于大跨径钢桥面铺装的上面层；且混合料不需要养生，交通封闭时间短， 对交通影响最小。

(2)冷拌树脂混凝土铺装价格相对高温拌和型环氧低廉，路用性能优越，对大跨径钢桥面的上面层与下面层铺装均适用；施工简单，不需要采用大型沥青混合料拌和站；受气温影响相对不敏感，常温施工养生的有效工期只需5天左右，交通封闭压力小；不但可以提高铺装的抗重载能力，还可以一定程度上减小荷载作用下的钢板挠度，提高钢床板的疲劳寿命；但冷拌类材料对矿料的含水率要求较苛刻，而且环氧树脂混凝土的施工接缝处理较难。