箱梁桥预制桥面铺装材料及施工技术研究

摘 要：为了解决沥青桥面铺装现场施工质量易受环境条件影响，施工过程造成气体污染等问题，本文以自密实环氧沥青混凝土为材料，研究混凝土箱梁桥上预制沥青桥面铺装层，用环氧沥青胶作为预制构件组装的接缝处理材料，并提出一套完整可行的装配式沥青桥面铺装施工工艺和装配式混凝土箱梁桥桥面组合结构。本文使用的预制材料具有足够的流动性和力学性能，通过采用的施工工艺可以保证接缝处理材料与前面结构具有良好的协同工作性能。

关键词：预制式；箱梁桥；桥面铺装

中图分类号：TU 74" " " " " " 文献标志码：A

在工厂制造装配式结构，完工后运输到预定目的地，并通过组装建造后，具有加快施工进度、节约能源资源、减轻对环境的影响等优点。目前，预制技术在桥梁工程领域得到了迅速发展，许多预制主梁结构已经应用到实际工程中[1-2]。桥面铺装层是桥梁的重要组成部分，它作为桥上的道路，通常采用沥青混凝土现场施工，但现场施工质量容易受到环境条件的影响，施工过程中大量的工程机械还会产生碳排放和污染气体，而装配式沥青桥面铺装可以有效缓解上述问题[3-4]。本文将自密实环氧沥青混凝土作为预制沥青桥面铺装材料，采用科学的铺装施工工艺，研究装配式混凝土箱梁桥桥面组合结构的工程应用。

1 预制沥青桥面铺装材料准备

1.1 自密实环氧沥青混凝土

桥面铺装层为薄层结构，厚度小于10cm。如果单独制造沥青桥面铺装层，那么在运输和组装过程中容易变形，严重影响桥面铺装层的组装，并且预制沥青桥面铺装层与预制主梁的粘结是一个很大的问题。可行的解决方案是在预制厂预制的主梁上铺设沥青桥面铺装层，实现沥青路面与主梁一体化预制，将组合预制节段（包括沥青路面和主梁）运输到工程现场，并组装在一起。

为满足预制式沥青桥面铺装施工和运营要求，本研究采用自密实环氧沥青混凝土作为预制沥青桥面铺装材料，该混凝土由环氧沥青和玄武岩骨料混合而成，环氧沥青由双酚-A二缩水甘油醚型环氧树脂、HX3088型固化剂和AH70级沥青组成，质量比为1∶1∶8。通过试验测定该沥青混合料施工和易性，得到沥青混合料刘埃尔流动度小于50s，抗拉强度为2.36MPa，断裂伸长率为207%，黏度增至1Pa·s所需的时间为42min。为了体现所用材料性能的优越性，同时对自密实环氧沥青混凝土、浇筑式沥青混凝土和碱骨料沥青混凝土进行刘埃尔流动度试验、劈裂抗拉强度试验、弯曲梁试验和疲劳试验。各混凝土骨料级配见表1。试验结果见表2。

自密实环氧沥青混凝土的流动性略弱于浇筑式沥青混凝土，但差异不大，满足施工和易性要求。对碱骨料沥青混凝土的性能进行对比，发现自密实环氧沥青混凝土具有更好的低温抗裂和抗疲劳性能。自密实环氧沥青混凝土的高温稳定性虽然弱于碱骨料沥青混凝土，但仍能满足沥青桥面铺装的技术要求。因此，所采用的自密实环氧沥青混凝土可以作为一种合适的预制桥面铺装材料[5]。

1.2 接缝处理材料

从和易性、水密性和粘结性能等方面考虑，接缝处理材料应具有气孔率低、操作方便、与预制沥青桥面铺装界面粘结能力强的特点。环氧沥青胶（EAM）因其优异的物理力学性能而被选为接缝处理材料，现已广泛用在路面坑槽修补材料中，研究表明环氧沥青胶坑槽修补结构与原路面结构具有良好的协同工作性[6]。

环氧沥青胶由环氧沥青结合料、玄武岩细集料和石灰石填料组成，环氧沥青结合料由环氧树脂（A组分）和沥青、固化剂及其他添加剂的均匀混合物（B组分）组成，其质量比为10∶29，抗拉强度3.26MPa，断裂伸长率为242%，黏度增至 1 Pa·s 所需的时间为110min。假设环氧沥青结合料能均匀地附着在集料和填料表面，颗粒吸附的环氧沥青结合料质量与其比表面积成正比，测定EAM的环氧沥青结合料含量为8.9%。

1.3 层间粘结材料

为保证预制主梁与预制沥青桥面铺装层之间有足够的粘结强度，应在2个构件之间设置粘结层，考虑环氧沥青基粘结材料具有优异的粘结强度和良好的粘结性能，与环氧沥青路面适应性好，便于机械化施工，因此本研究对象采用的环氧沥青基材料作为层间粘结材料。该环氧沥青基粘结材料由环氧树脂（A组份）和沥青、固化剂及其他添加剂的均匀混合物（B组份）组成，组分质量比为1∶3，桥面与铺装层之间的粘结层拉拔强度为2.37 MPa、剪切强度为1.66 MPa。

2 工程概况

某双向四车道高速公路A3标段大桥全长294m，一共11跨，每跨为26m，全部为混凝土箱型梁桥，采用预制式装配施工。沥青桥面铺装层一般包括基层和磨耗层，如果基层和磨耗层均预制，那么拼装后的桥面铺装层表面平整度会较差。基于此，本研究设计了一种装配式桥面组合结构型式，如图1所示，并提出了一套完整可行的预制沥青桥面铺装层施工工艺，如图2所示。在工厂预制的主梁上预制基层，现场拼装完成，现场铺设耐磨层，以保证桥面铺装表面的平整度。

3 预制沥青桥面铺装施工技术

3.1 沥青桥面铺层装预制

预制沥青桥面铺装层是在预制主梁上施工的，在主梁预制完成后，应将预制好的主梁牢牢固定，便于沥青桥面铺装层的预制施工。预制主梁原桥面在预制后暴露在空气中，易造成表面污染，而桥面涂覆一定粗糙度的防水粘结层可以提供更好的层间剪切强度。因此，需要对桥面进行抛丸处理，使其具有一定的粗糙度，对桥面进行清理，以便进行下一道施工工序[7]。对长10m、宽4.0m的段落进行跑完后进行粗糙度检测，检测结果见表3。

在预制主梁预制好后，应尽快在桥面铺装环氧沥青基防水粘结材料，避免桥面二次污染。环氧沥青基材料需要预热，以便两个组分能够完全混合，将施用量控制在0.7kg/m2～0.8kg/m2，并通过机械喷嘴施加，当施用量不足时，桥面与沥青桥面的层间粘结强度较弱，如果采用过多的防水黏结材料，就会产生滑移层，从而影响桥面与沥青桥面之间的抗剪性能，因此，施工前应严格校准机械喷嘴防水黏结材料的使用率。

在涂敷防水黏结材料后，即可摊铺自密实环氧沥青混凝土，预制沥青桥面铺装层时，应在预制厂内建造一座沥青厂来生产沥青混凝土，在搅拌前将骨料和环氧组分预热至相应恒温，根据沥青厂在一次搅拌生产中的生产能力，计量每个环氧组分的使用量并将其添加到搅拌机中，将环氧组分混合120s以上即可得到环氧沥青。将预干燥的集料和填料按混合料级配加入沥青设备中，搅拌约15s，然后加入环氧沥青，再搅拌约100s，即可完成环氧沥青混合料生产，环氧沥青混合料施工控制标准见表4。

自密实环氧沥青混凝土是一种热固性材料，一旦环氧树脂和固化剂混合，就会发生不可逆固化反应，且混凝土的强度随固化反应程度的增加而增加，从而影响自密实环氧沥青混凝土的流动性和施工质量，因此应在生产出自密实环氧沥青混凝土后，立即用自动摊铺机铺设，并对局部区域的表面进行平整处理，使用手持压路机或平衡压路机压实环氧沥青混凝土。

3.2 沥青桥面铺装的组装

在工厂预制完成沥青桥面铺装后，将预制的节段运输到工程现场并进行组装，在预制节段在运输过程中，应做好防护，避免损坏。预制节段（包括主梁和沥青路面）的拼装工艺与预制主梁采用悬臂拼装的施工方法类似，通过移动式或固定式吊车将预制节段逐步吊装到位。在吊装过程中应严格控制装配精度，当预制节段分段进入施工场地时，初始定位须满足的精确度为中心偏位低于9mm，定位测量如图3所示。采用干接缝处理法或湿接缝处理法连接预制主梁。

用环氧沥青胶连接预制沥青桥面铺装层。首先，应对关节界面进行平整和清洁，光滑干净的界面能更好地接触环氧沥青胶接头处理结构；其次，将环氧沥青基粘结材料涂布在接缝界面上，使预制沥青桥面铺装层与环氧沥青胶接缝处理结构之间有足够的界面粘结强度，并防止渗水。环氧沥青基粘结材料的施用量不低于1.0 kg/m2；最后，现场搅拌生产环氧沥青胶，并浇筑到预制沥青桥面铺装之间的接缝中，使用振动压路机将环氧沥青胶压实，并处理多余的材料。

3.3 磨耗层施工

上层粘结层和磨耗层为现场施工，所用材料和施工工艺与常规材料和现场施工工艺相同，采用施用量为0.6kg/m2～0.7kg/m2的环氧沥青基粘结材料，用连续铺设压实磨损层，减少接缝，保证表面平整度良好。

4 结论

本文针对混凝土箱梁桥中的预制沥青桥面铺装层进行研究，将自密实环氧沥青混凝土（EAC）作为预制式路面材料，以环氧沥青胶（EAM）为预制式组装的接缝处理材料，设计了新型预制式混凝土箱梁桥桥面组合结构。在工厂预制主梁上铺设自密实环氧沥青混凝土制成预制节段，再将预制节段运至工程现场，采用悬臂拼装施工法拼装，预制主梁之间采用干接缝处理法或湿接缝处理法连接，预制沥青桥面铺装层之间采用环氧沥青胶接缝处理。在现场进行磨耗层施工，以消除拼装偏差造成的预制基层高差，保证桥面铺装层表面良好的平整度。

参考文献

[1] 王培玉. 桥梁工程中的装配式预应力箱梁预制施工技术研究[J]. 建筑机械，2023（8）：127-132.

[2] 刘海弯. 装配式预应力混凝土连续箱梁桥施工技术[J]. 中国新技术新产品， 2022（10）：143-145.

[3] 吴文军，刘攀，谭乔，等. 高韧性环氧沥青在韶州大桥钢桥面铺装工程中的应用[J]. 公路，2021， 66（12）：60-65.

[4] 曲忠军. 沥青混凝土桥面铺装施工工艺探讨[J]. 交通世界，2022（27）：45-47.

[5] 徐鸥明，向顺琳，杨星皓，等. 钢桥面铺装层材料应用与发展[J]. 公路，2022， 67（9）：44-50.

[6] 韩赣，高明月. 沥青路面坑槽快速修补技术施工工艺研究[J]. 科学技术创新， 2021（8）：116-117.

[7] 张振伟. 环氧沥青混凝土施工工艺要点与质量控制[J]. 四川水泥，2018（12）：282.

作者简介 ：任若昆（1994—），男，汉族，河南新乡人，毕业于河南工业大学，工程管理专业，研究方向为市政工程，城市道路与交通工程。

电子邮箱：2107471833@qq.com。

作者家庭住址：河南省辉县市高庄乡火岔沟村。