冷拌树脂混凝土在市政钢桥面中的应用研究

冷拌树脂混凝土在市政钢桥面中的应用研究

天津城建设计院有限公司天津300122

摘要:为了解决市政钢桥面铺装易出现车辙和推移等病害的问题,结合某立交钢桥面铺装养护维修项目,对市政钢桥面铺装进行了结构设计和施工工艺研究。钢桥在“弯坡斜”受力特点下,对桥面铺装抗塑性变形能力具有较高的要求。此外,市政钢桥面铺装养护施工还应具有快速养护、快速开放交通的特点。冷拌树脂混凝土刚度大,抗塑性变形能力强,且施工工艺简单,养护时间短,能够快速养护、快速开放交通。

关键词:冷拌树脂混凝土市政钢桥桥面铺装养护施工

引言

钢桥面铺装是一项世界性难题,鉴于钢桥面温度变化大,在行车荷载作用下变形大的特点,要求钢桥面铺装具有较强的高温抗车辙能力,对钢桥面板具有较好的随从变形能力,优异的抗疲劳开裂能力和防水性能等。而对于一些特殊的钢桥面如市政钢桥,由于其半径更小、纵坡更大,对桥面铺装提出了更高的要求。

1市政钢桥面铺装性能需求及铺装结构设计方案

1.1性能需求分析(1)高劲度模量。市政钢桥桥型结构具有“弯坡斜”的特点,在行车荷载作用下,铺装层承受着较高的剪切变形和扭转变形作用。因此,要求铺装层应具有较高的劲度模量。(2)高温稳定性。在高温和重载交通耦合作用下,铺装层易在短时期内出现永久性蠕变变形。因此,要求铺装层在夏季髙温时应具有优异的高温稳定性。(3)强密水性。水是引起路面病害的主要外部因素,并易引起钢板锈蚀。因此,需要桥面铺装有足够的密水性。(4)养护便捷性。市政道路交通繁忙,长时间封闭交通施工,必然导致交通拥堵。因此,市政道路养护只能利用晚上车流较少时段,快速养护,快速开放交通。

1.2铺装结构设计方案

基于国内典型钢桥面铺装技术方案特点以及适用范围,结合市政钢桥面铺装性能需求,选择全厚式冷拌树脂混凝土(RAC)作为某立交钢桥面铺装养护维修方案。RAC全厚式冷拌树脂混凝土铺装方案具有如下优势:(1)劲度模量高。冷拌树脂混凝土劲度模量高,抗塑性变形能力强,能够抵抗钢匝道桥“弯坡斜”条件下的剪切及弯扭变形。(2)髙温稳定性好。冷拌树脂混凝土在高温条件下抗车辙能力强,60X:动稳定度大于52000次/mm,具有优异的高温稳定性。(3)密水效果优。冷拌树脂混凝土空隙率在0-3%范围内,防水黏结层采用RBChip环氧黏结碎石层,具有优异的密水效果。(4)冷拌树脂混凝土材料常温25-30℃固化速率在1.5-2.0以内,能够实现快速养护,快速开放交通的需要。

2材料性能要求

2.1RB防水黏结料

RB防水黏结料是一种国产环氧树脂,固化时间可控,与钢板黏结强度大,具有防水防腐功能,且可以满足桥面铺装黏结层的抗剪切要求。其用量为1.0-1.2kg/m2,表面同步撒布3~5mm粒径碎石,撒布量为满布率的70%-80%,用量约为2.0-2.5kg/m2。

2.2RM胶结料

RAC冷拌树脂混凝土铺装层与RBChip环氧碎石防水抗滑层之间需采用RM(ResinMix)树脂黏层,用量为0.4-0.5kg/m2。

2.3冷拌树脂混凝土性能

冷拌树脂混凝土是一种超高级材料,具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗疲劳性能,其主要路用性能参数试验结果见表1。冷拌树脂混凝土强度较高,其马歇尔稳定度一般都达到50kN左右,具有较高的抗重载性能;其空隙率一般小于3.0%,水很难进入混合料内部,残留稳定度和冻融劈裂比较高,具有良好的水稳定性;由于冷拌树脂混凝土属于热固性材料,其高温性能很优异,一般60°C的动稳定度能达到52000次以上,且其低温极限破坏应变一般能达到3000p以上,具有良好的高低温性能。

表1KAC13冷袢树脂混凝土性能指标

3施工工艺

3.1铺装下层挖除

为防止挖掘机挖除清理时造成相邻铺装层的扰动和脱层,挖除前必须采用切割机对铣刨段落进行切边处理,切割深度一般比原铺装层厚度低0.5cm,切割时也应随时调整,注意切勿损伤钢板,切割应顺直,无残留夹层。钢板表面残留的防水粘结层采用人工铲除或高温烧软化的清除方式。

3.2RBChip施工

钢板喷砂除锈两小时内立即进行钢板表面RBChip环氧树脂黏接层的刮涂施工,RB组分A环氧树脂黏度随着气温降低而增加,低温施工时RB环氧树脂应搅拌充分,搅拌时间按照5-6分钟控制,混合后RB环氧树脂应颜色均匀,无其它杂色。RB环氧树脂刮涂应保证边角位置刮涂量的饱满,使富余的环氧树脂胶料对相邻铺装层脱空处起到灌缝、防水的效果。RB涂布量按照“网格法”控制,现场应有专人对施工段落长度进行标记,结合RB涂布使用的质量,对刮涂施工的段落进行RB涂布量的反算控制。树脂涂布量控制在1.0-1.2kg/m2,RB环氧树脂刮涂施工后即可进行3~5mm碎石的撒布工序,其撒布量控制在满布面积的80%左右。低温施工RB环氧树脂自身黏度大,在混合搅拌时,内部容易混入大量空气,RB胶料刮涂后,钢板表面的RB胶膜表面存在微小的针状气泡,所以RB刮涂后应放置一段时间释放气泡后,人工均匀撒布干燥、洁净的3-5mm碎石。通过对RBChip环氧树脂粘接层的检测,发现其最小值为1.01kg/m2,最大值为1.16kg/m2,平均值为1.04kg/m2,合格率100%。RB与钢板之间的粘强度检测共检测了140处,最小值为11.95MPa,最大值为17.82MPa,平均值为15.44MPa,合格率100%。

3.3RAC-13树脂砼施工技术

经多次实验,得到RAC-13冷拌树脂砼颗粒级配的最佳范围。此范围内可以满足对树脂砼材料黏附力、拉伸强度、断裂延伸率及低温性能的要求,具有较好的抗老化性、水稳定性和耐疲劳性。RAC-13改性冷拌树脂砼固化时间受气温影响明显,随着施工气温的升高,树脂砼的施工和易性逐渐降低,可操作时间明显缩短。因此,施工中须注意拌合、运输、摊铺、碾压各项环节的衔接有序,保证混合料施工的连续性。摊铺速度尽量控制为1.0m/min,以慢速摊铺为宜,松铺系数按照1.2控制。摊铺采用非接触平衡梁进行厚度控制,摊铺开始后及时对松铺厚度进行检测,如有问题及时调整,一旦铺装厚度满足要求,禁止任意调整。摊铺过程中,及时检查铺面外观,在铺装四周安排专人对边角进行补料,要求碾压后边角处饱满、平整,对不符合标准的,应及时进行修补。

结语

(1)市政钢桥交通量大,且具有“弯坡斜”特点,受力情况严峻。因此,对于桥面铺装需要有较高的模量以抵抗车辙、推移和拥包等病害。(2)市政钢桥交通繁忙,难以长时间封闭交通进行养护施工。因此,要求养护方案能够实现快速养护、快速开放交通。(3)RAC13冷拌树脂混凝土具有较高的劲度模量,且60°C动稳定度大于52000次/mm.能够抵抗较大的剪切变形和弯扭变形,高温抗车辙能力强。(4)在常温25-30°C条件下,RAC13冷拌树脂混凝土固化速率在1.5-2.0以内,能够满足快速养护,快速开放交通的需求。因此,RAC13冷拌树脂混凝土适用于市政钢桥面铺装快速养护施工。

参考文献:

[1]公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)[J].人民交通出版社,2017.

[2]钟青,徐永钢.ERS树脂沥青组合体系钢桥面防水层施工技术[J].中国建筑防水,2018(24):22-31.

[3]杨通明.混凝土桥面双层SMA铺装高温性能研究[J].公路交通技术,2014(4):14-18.

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