钢桥的桥面铺装材料特点与技术
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摘要: 本文论述了目前国内外应用较为广泛的三种钢桥面铺装材料特点与技术，并对这三类铺装材料与技术进行了对比分析，旨在对钢桥桥面施工提供有一定的参考。
关键词：钢桥桥面铺装；施工；技术对比
中图分类号： TU7文献标识码： A
0.前言
21世纪后，我国的交通运输事业也驶入“快车道”。交通量的急剧增加和重载超载现象，致使桥面铺装层的破坏日趋严重。钢桥具有很多显著的特点，致使钢桥桥面铺装也不同于其他桥梁，因此研究钢桥桥面铺装对于提高桥面行车的舒适性、安全性十分有必要。我国对钢桥桥面铺装技术的研究已有十余年，较为成熟的技术有三大类：浇筑式沥青混凝土铺装、SMA铺装、环氧沥青混凝土铺装。
1.1 浇注式混凝土沥青
浇注式沥青混凝土是采用硬质沥青和道路沥青配合使用，添加矿粉，与粗细集料在超过220℃的高温下，经长时间拌和，配制成的一种既粘稠又有良好流动性的沥青混合料。其中，硬质沥青是由普通石油沥青与特立尼达湖沥青等天然沥青以适当比例混合而成。
由于混合料中的骨料处于悬浮状态，且细集料、矿粉、沥青的含量均很高，内部空隙不连续，浇注式沥青混凝土具有不透水、耐冻融、耐油和抗老化等特点。同时，因为沥青混凝土变形能力强，与桥面变形有很好的随从性，整体性优良，因此浇注式沥青混凝土具有优良的抗低温开裂与抗疲劳开裂性能，适用于大中型桥梁，尤其是大跨径斜拉桥和悬索桥的桥面铺装。
1.2 SMA
SMA即沥青玛蹄脂碎石，是沥青、矿粉、纤维稳定剂及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料，充填于间断级配的粗集料碎石骨架的间隙而形成的一种沥青混合料。简单的说：SMA是由互相嵌挤的粗集料骨架和沥青玛蹄脂两大部分组成的。
沥青玛蹄脂碎石混合料是一种典型的骨架型密实结构，抗变形能力强，耐久性较好。由于粗集料的良好嵌挤，混合料有非常好的抵抗高温变形的能力，同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用，低温变形性能和水稳定性也有较多的改善。纤维稳定剂的添加，使沥青结合料保持高粘度，其摊铺和压实效果较好。间断级配在表面形成大孔隙，构造深度大，抗滑性能好。同时混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好，从而全面提高了沥青混合料的桥面性能。
1.3 环氧树脂沥青
环氧树脂沥青一般由A、B两种组分组成，其中A组分为环氧树脂，B组分为石油沥青与固化剂组成的混合物，施工时将两种组分配合使用。通过将环氧树脂加入沥青中，并在固化剂作用下发生固化反应，形成网络状高分子聚合物，使沥青由热塑性转变为热固性材料，从而赋予其优良的物理和化学性能，同温度升高后变软的传统热塑性聚合物改性沥青相比具有非常明显的优势。环氧沥青是一种两相化学系统，其中连续相是固化后的环氧树脂，非连续相是石油沥青。
2.施工技术与方法
2.1浇注式混凝土沥青
浇注式沥青混凝土施工时通常采用聚合物改性沥青或由普通石油沥青与天然沥青配合使用，添加高剂量矿粉，与集料在220℃以上高温条件下经过长时间拌和，配制成既粘稠又有良好流动性的沥青混合料。施工要点在于施工温度条件控制。浇注后用木制馒刀抹平即可，而不需要压路机碾压即可达到规定的密实度和平整度。
2.2 SMA
SMA混合料在出料前要在混合料拌合釜中添加纤维稳定剂，主要为木质素纤维、矿物纤维、化学合成纤维等。拌和后的出料温度为180℃，相对来说温度较低，因而沥青老化程度也较轻。
混合料摊铺后，与浇注式沥青混凝土不同的是要对SMA混合料进行碾压，碾压主要分初压、复压和收光碾压三个步骤。初压一般采用追随式碾压，且必须在铺装温度150℃以上完成。复压一般需4～6遍即可完全达到密实度的要求，控制温度在140℃以上。收光碾压由双钢轮振动压路机静压完成，作用是消除各种施工痕迹，碾压变数以无痕迹为原则。
2.3环氧树脂沥青
相对于前两种铺装材料，环氧沥青施工时对温度和时间的要求更为严格。过高的混合料温度会导致混合料在没有到达施工场地是就已经部分固化，从而无法摊铺或摊铺后无法达到最佳压实状态。过低的混合料温度虽然能够获得较长的施工操作时间，但是不利于混合料初期强度的形成，容易产生铺装层再起破坏。研究表明，环氧沥青材料的最佳施工温度范围是110～121℃。
与SMA一样，环氧沥青混合料也需要压实，压实程序分为初压、复压和终压 3道。初压采用轮胎压路机碾压4遍，终了温度（铺装层表面温度）不低于 82℃；复压采用双钢轮压路机碾压4遍，碾压速度不得超过5km/h；终压先用轮胎压路机压4遍再用双钢轮压路机压4遍，终了温度（铺装层表面温度）不低于 65℃。
环氧沥青混合料铺装碾压完成后，需要养护使得环氧沥青完成固化才能够交付使用。一般采取自然养护的方式进行，养护期不低于45d，之后方可开放同行。
3.铺装各材料的特点对比
3.1浇注式混凝土沥青
从材料性能：浇注式沥青混合料其结构上的特点决定了其抗剪切能力远弱于SMA，极易在高温环境下产生车辙、推拥等病害。而且一旦产生推拥则不可避免地出现裂缝，其原本优势的密水性也无法保证。浇注式沥青混合料含有过多的天然沥青会增大拌和及施工的难度，并将增加混合沥青的脆性，从而减低其抗裂性能。
从施工难度上：浇筑式沥青混凝土施工工艺较特别。
（1）浇筑式沥青混凝土不进行碾压，依靠其自流性的特点进行施工，因此易出现厚度不均的情况。
（2）浇注式沥青混凝土铺装温度高，钢板受热变形，冷却时与混合料速度不一，施工时易形成结构缺陷。
3.2 SMA
普通的SMA混合料本身的防水效果不及浇注式沥青混合料，特别对于边缘欠压部分，空隙率可能更大。
普通的SMA的抗疲劳能力不及具有高沥青含量的浇注式沥青混凝土，因此在桥面反复变形下，一旦开裂，造成水损问题会更严重。
在钢桥使用过程中，铺装层下方接触桥面温度较高，而普通SMA的高温稳定性受制于材料自身特点，不及环氧沥青混合料。
3.3环氧树脂沥青
环氧沥青混凝土在施工中要求较为严苛，要求桥面不含任何杂质、尘埃和水分，否则会导致局部缺陷。并且施工后需两个月左右时间才能开放通车，耗时太长。同时环氧沥青混凝土材料及施工成本较高，相关技术资料在国外多为专利产品，也限制了其的推广。
4.总结
在使用性能和使用寿命方面，以环氧沥青铺装最好，浇注式沥青和SMA次之，普通沥青最差。在施工工艺方面，环氧沥青混合料拌制对温度、时间控制非常严格；浇注式沥青工艺比较特别，需要特殊的拌制设备；SMA只是比普通沥青路面复杂一些。
在工程造价方面，则环氧沥青铺装成本最高，浇注式沥青铺装次之，SMA成本比环氧沥青和浇注式沥青成本都低。然而，环氧沥青因强度高，铺装层因此可以减薄，减轻了自重，又有利于降低造价；浇注式沥青铺装层厚度也较薄，可与普通沥青铺装复合使用。
总之，任何一种铺装技术，在工程应用中必须结合众多因素因地制宜综合考虑进行选用，严格把住原材料、施工工艺、质量管理关，才能保障提高桥梁铺装层良好使用的目的。
参考文献：
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