环氧沥青桥面铺装施工技术研究

分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文环氧沥青桥面铺装施工技术研究论文作者：李卓学生类别：在职攻读专业学位类别：硕士领域名称：建筑与土木工程指导教师：赵少伟职称：教授 DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterofEngineeringDegreeofArchitecturalandCivilEngineeringTHERESEARCHOFEPOXYASPHALTSURFACINGCONSTRUCTIONTECHNOLOGYbyLiZhuoSupervisor:Prof.ZhaoShaoweiOctober2014 摘要环氧沥青材料自身为高塑性材料，同钢桥或混凝土桥的粘结和铺装可以显著提高层间的结合力和抗外力能力，在遇到强外力时通过加大变形，可显著化解上部荷载和下部刚性结构反作用力带来的伤害，起到增强桥梁耐久性的作用，在当前我国市政道桥工程已经有了一定程度的试用，并取得了良好的效果，但在使用过程中也出现了一些有待解决的问题，主要体现在以下几个方面：经济性更佳、工作性能更好的新型环氧沥青材料有待进一步研制；从材料研制、施工操作环节对于环氧沥青桥面铺装的研究还不深入，未形成系统化的施工技术；因为对于环氧沥青桥面铺装理解不到位导致现阶段环氧沥青桥面铺装病害问题出现普遍；不同桥面铺装材料结合环氧沥青的共同作用则缺少实证应用。本文通过搜集天津市环氧沥青桥面铺装实际工程相关资料数据，对环氧沥青桥面铺装施工技术进行系统化研究；采取比较分析方法，研究了环氧沥青及环氧沥青混凝土材料在不同类型桥面铺装工程中的系统化施工技术，并结合最新工程管理工具探索了环氧沥青桥面铺装施工的低成本途径；采用统计分析方法对环氧沥青桥面铺装病害的类型、成因进行归纳研究；采用定性与定量相结合方法，基于施工过程研究了环氧沥青桥面铺装施工的质量检验方法。通过研究，本文提出了提出构建新型多组分环氧沥青材料的研究方向和基本思路，提出具有较强应用价值的环氧沥青桥面铺装工程的系统化施工方案、基于价值工程理论提出环氧沥青桥面铺装施工的低成本解决方案、针对环氧沥青桥面铺装施工病害从成因、机理、措施方面进行了系统分析、同时基于工作过程提出了环氧沥青桥面铺装施工质量检验方案。关键词：环氧沥青新型多组分材料价值工程病害成因分析质量检验I ABSTRACTEpoxyasphaltmaterial，asonehighplasticmaterial,cangreatlyimprovethebondingforceandexternalforcebetweenbondandpavementlayerinwithsteelandconcretebridge，meanwhilecanincreasethedeformationinthefaceofstrongexternalforce，resolvestructurehurtbroughtbyupperloadandlower，andfinallyenhancethedurabilityofbridge,thetechnologyhasacertaindegreeoftrialinthecurrentmunicipalroadandBridgeEngineeringinChinaandhasachievedgoodresults，butsomeproblemsfoundshouldbesolved，mainlyreflectedinthefollowingaspects:thefurtherreaserchtonewepoxyasphaltwhichhasbettereconomy、betterwork，thestudyofepoxyasphaltdeckpavinginthematerials，constructionoperationsisnotdeep，thesystemofconstructiontechnologyisstillnotbeformed，duetothesuperficialtechnicalunderstandinginpractice，somepavementdiseasesgenerallyappeared，andalsoenoughempiricalapplicationsaboutdifferentdeckcombinationtoepoxyasphaltarelack.ThroughthecollectionofthedataonepoxyasphaltdeckpavementengineeringinTianjincity,thepapermakesasystematicresearchontheconstructiontechnologyofbridgedeckpavementofepoxyasphalt,studiessystemconstructiontechnologyofdifferenttypesofbridgedeckpavementengineeringbycomparativeanalysismethod,andexploreslowcostapproachtoconstructionofepoxyasphaltdeckpavement，andaccordingtostatisticalanalysis，summariespavementdiseases，cause，andfinallysetstheprocessofqualityinspectionmethod.Throughtheresearch,thepaperputsforwardthebasicproposalofbuildinganewmulti-componentepoxyasphaltmaterial，proposesthesystemconstructionschemeofepoxyasphaltdeckpavement，andreaserchstheapplicationoflowcost，fortheconstructionofepoxyasphaltdeckpavementfromdiseasethecauses、mechanism，measuresareanalyzed，atthesametime，thequalityinspectionplanbasedontheworkingprocessisbeenfinish.KEYWORDS:Epoxyasphalt,Newmulti-componentmaterial,Valueengineering,Pavementdiseases,Causeanalysis,QualityinspectionII 目录第一章绪论..........................................................................................................................11.1研究的背景及意义....................................................11.1.1研究背景...............................................................................................................11.1.2研究意义...............................................................................................................11.2环氧沥青的研究发展历程.............................................................................................21.2.1环氧沥青混凝土在国外的应用溯源...................................................................21.2.2环氧沥青混凝土在我国的发展历程...................................................................21.3当前我国环氧沥青桥面铺装应用中存在的问题.........................................................31.4研究内容和技术路线.....................................................................................................41.4.1研究内容...............................................................................................................41.4.2研究的技术路线...................................................................................................51.5预期研究成果.................................................................................................................5第二章环氧沥青性能分析................................................................................................72.1环氧沥青材料性能分析.................................................................................................72.1.1环氧沥青的形成流程...........................................................................................72.1.2环氧沥青材料固化特性.......................................................................................72.1.3环氧沥青材料的力学特性...................................................................................82.1.4环氧沥青及环氧沥青混合料应用于桥面铺装工程的优势...............................92.2桥面铺装材料性能比较分析.......................................................................................102.3新型多组分环氧沥青材料研制方案构建...................................................................112.3.1对于当前环氧沥青混凝土在应用中出现问题的思考.....................................112.3.2新型多组分环氧沥青混合料的研究途径选择.................................................122.3.3新型多组分环氧沥青混合料基本研究思路.....................................................122.3.4新型多组分环氧沥青材料的制备流程.............................................................122.3.5新型多组分环氧沥青材料试验内容考虑.........................................................132.3.6新型多组分环氧沥青材料实验分析内容设计.................................................132.3.7研究结论.............................................................................................................13第三章环氧沥青桥面铺装工程施工技术重点环节分析..............................................153.1桥面铺装的结构体系划分及基本设计原则...............................................................153.1.1桥面铺装结构体系划分.....................................................................................153.1.2桥面铺装结构的基本设计原则.........................................................................16III 3.1.3环氧沥青材料应用于不同桥面类型的发展分析.............................................163.1.4环氧沥青桥面铺装方案同其他桥面铺装方案的比较分析.............................173.2环氧沥青钢桥面和水泥混凝土桥面铺装工程比较分析...........................................193.2.1环氧沥青钢桥面和水泥混凝土桥面铺装结构比较分析.................................203.2.2环氧沥青钢桥面同水泥混凝土桥面铺装结构功能划分比较.........................213.2.3环氧沥青钢桥面及水泥混凝土桥面铺装施工流程比较.................................213.3环氧沥青桥面铺装工程系统化施工技术研究...........................................................223.3.1基层桥面处理阶段要求.....................................................................................233.3.2环氧沥青防水粘结层喷洒阶段要求.................................................................233.3.3环氧沥青混合料桥面铺装施工阶段要求.........................................................233.4基于价值工程的环氧沥青桥面铺装低成本施工方案研究.......................................303.4.1环氧沥青桥面铺装工程成本管理特点.............................................................303.4.2当前环氧沥青桥面铺装工程低成本管理存在的问题.....................................313.4.3环氧沥青桥面铺装工程低成本管理的基本原则.............................................313.4.4价值工程理论基础.............................................................................................323.4.5价值工程理论在环氧沥青桥面铺装工程成本管理的应用研究.....................33第四章环氧沥青桥面铺装病害表现及成因分析..........................................................354.1环氧沥青桥面铺装工程病害调查分析.......................................................................354.1.1环氧沥青桥面铺装工程病害概述.....................................................................354.1.2环氧沥青桥面铺装体系病害调查统计.............................................................364.2环氧沥青桥面病害表现形式分析及处理措施...........................................................374.2.1开裂病害及处理措施.........................................................................................374.2.2鼓包病害.............................................................................................................394.2.3车辙病害.............................................................................................................394.2.4坑槽病害.............................................................................................................404.2.5推移病害.............................................................................................................414.2.6表面缺陷病害.....................................................................................................424.2.7铺装层脱落病害.................................................................................................424.3环氧沥青桥面铺装病害发生机理及相关性分析.......................................................434.3.1环氧沥青桥面铺装病害发生机理.....................................................................434.3.2环氧沥青桥面铺装病害相关性分析.................................................................444.4环氧沥青桥面铺装施工病害成因分析.......................................................................454.4.1水损害影响.........................................................................................................454.4.2温度条件影响.....................................................................................................46IV 4.4.3桥面铺装层结构受力影响.................................................................................464.4.4铺装层结构与材料设计影响.............................................................................464.4.5交通荷载影响.....................................................................................................474.4.6施工工艺影响.....................................................................................................474.4.7铺装层养护影响.................................................................................................474.5关于在环氧沥青水泥混凝土桥面铺装工程设置应力吸收层的初步研究...............484.5.1材料设计方案.....................................................................................................484.5.2配合比设计验证.................................................................................................494.5.3路用性能检测.....................................................................................................504.5.4结构计算与经济评价.........................................................................................514.6关于在环氧沥青桥面铺装工程设置排水系统的相关建议.......................................514.6.1泄水钢管完善措施.............................................................................................514.6.2伸缩缝完善措施.................................................................................................524.7环氧树脂桥面铺装方案的优化建议（以钢桥面为例）...........................................524.7.1典型环氧树脂桥面铺装方案优化.....................................................................524.7.2环氧沥青桥面施工优化方案设计及施工建议.................................................53第五章环氧沥青桥面铺装施工质量检验......................................................................555.1环氧沥青桥面铺装工程施工质量检验主要环节.......................................................555.2环氧沥青桥面铺装工程质量检验方案.......................................................................555.2.1环氧沥青原材料性能检验环节质量检验方法.................................................555.2.2环氧沥青混凝土配比环节质量检验方法.........................................................565.2.3防腐涂装层施工环节质量检验方法.................................................................565.2.4防水粘结层施工环节质量检验方法.................................................................575.2.5环氧沥青铺装层施工环节质量检验方法.........................................................585.2.6环氧沥青桥面铺装工程质量检验综合评价.....................................................595.3应用不同类型材料的桥面铺装工程质量检验方法比较分析....................................605.3.1环氧沥青材料同SMA、浇筑式沥青混合料的性能比较分析..........................605.3.2环氧沥青桥面铺装同其他材料桥面铺装施工工艺比较分析.........................615.3.3环氧沥青桥面铺装同其他材料桥面铺装的质量检验比较分析.....................61第六章结论与展望............................................................................................................636.1结论...............................................................................................................................636.2展望...............................................................................................................................63参考文献..............................................................................................................................65致谢................................................................................................................................69V 河北工业大学硕士学位论文第一章绪论1.1研究的背景及意义1.1.1研究背景环氧沥青（EA）是环氧树脂与沥青、固化剂等多种均质材料经特殊工艺融合，并发生复杂的化学反应所生成的高强度、高粘结力、高延伸率的一种新型桥面铺装材料，环氧沥青主要作为作为胶结料，一般由双组份构成，也即组分A(环氧树脂)和组分B(固化剂)。环氧沥青从根本上改变了传统沥青材料的不良性能，具有优异的路用性能，正在被广泛的应用于桥面铺装工程。目前，我国的桥梁多采用普通沥青铺装，但因为桥面铺装层同桥梁结构在材料性能上差异明显，容易形成上柔下刚结构，在车载作用下易导致应力与变形的不连续，在水平方向上产生相对位移导致铺装层出现剪切破坏，并导致系列桥梁铺装层病害的出现，因此在桥梁铺装层必须具有良好的强度、稳定性和抗剪强度以适应不同类型桥梁结构面层要求。因为环氧沥青具有显著区别于传统普通沥青的特点，环氧沥青同钢桥和混凝土桥的粘结和铺装层可以大大提高层间的结合力和抗外力能力，适应了新时代背景下我国市政道桥工程对新型桥面铺面材料的需求，同时由于材料自身为高塑性材料，在遇到强外力时通过加大变形，可有效吸收、散射冲击应力，化解上部荷载和下部刚性结构反作用力带来的伤害，外力消除后有足够的能力进行自我恢复，起到增强桥梁耐久性的作用，因此在我国得到了推广发展。1.1.2研究意义我国桥梁建设的技术水平虽然已经取得了长足的进步，但是随着交通量和重型车的递增，桥面铺装的病害情况也日益严重，大量案例表明，为数不少的桥梁通车后不久，桥面铺装层就出现了不同程度裂缝、车辙等病害，究其原因可能由设计、施工及桥面铺装材料等导致，但主要原因在于桥面铺装材料的性能不能适应现行的交通要求，桥面铺装材料的性能已经成为制约桥梁铺装工程的关键问题，而环氧沥青材料是传统沥青材料的革命性升级产品，扩展了沥青桥面铺装材料的研究和应用范围，极大地延长了沥青铺面的使用寿命，受到国内外科研工作者的关注。同时，对于交通量大的大跨径桥梁的桥面铺装，后期维护非常困难，一旦破坏，就必须进行维修，其后果就是导致交通阻塞，将会造成巨大的经济和社会损失，因此1 环氧沥青桥面铺装施工技术研究展开新型桥面铺装材料及施工技术的研究和应用对于控制桥面铺装病害、提高桥梁是用的耐久性具有十分重要的现实意义。1.2环氧沥青的研究发展历程1.2.1环氧沥青混凝土在国外的应用溯源[1]环氧沥青混凝土源于二十世纪六十年代的美国和加拿大，Thomas等人在1961年第一次报道了一种环氧树脂改性沥青，此后环氧树脂改性沥青材料相继出现，都有各自不同的共容剂以解决环氧沥青的相容性问题。由于环氧树脂和沥青之间相容性很差的问题没有解决，所以不能够大规模应用在大型工程上。美国SanMateo-Hayward大桥于1967年首次采用环氧沥青混合料进行桥面铺装[2]，自此环氧沥青桥面铺装技术在世界范围得到广泛的成功应用，而壳牌石油公司最[3]早开发环氧改性沥青混凝土用于机场道路以抵抗飞机燃油对路面的侵害，美国、加拿大和澳大利亚等国对于这种材料在桥面铺装中应用较多，并以美国应用最为广泛，在美国应用广泛的双层环氧沥青混凝土铺装也成为国外环氧沥青桥面铺装主要结构类型。虽然国外公司已经应用环氧沥青多年，但环氧沥青产品较为单一，且应用范围也比较局限，多应用于涂料、桥面铺装以及路面磨耗层方面。1.2.2环氧沥青混凝土在我国的发展历程环氧沥青混凝土在我国的研究是从20世纪90年代开始的，90年代初期，我国的科研学者开始对环氧沥青的生产技术进行研究，其中1995年东南大学开始对环氧沥青进行探索，并在我国最早系统的研究了环氧沥青及其应用技术，但没有能形成可供[10]工程应用的成果，环氧沥青桥面铺装在我国的主要采用消化引进国外技术的发展模式，发展历程大体可以分为划分为三个阶段，其中第一阶段（1995-2002年）可以概括为引进、消化吸收国外装技术，这一阶段的环氧沥青还只是停留在进口环氧沥青的引进和应用，最典型的应用体现为南京长江二桥的桥面铺装应用上，这是我国第一次[22]在大跨径钢桥面应用环氧沥青铺装技术，也是该项技术首次在钢箱梁式桥梁的应用，同时也使得越来越多的科技工作者开始重视环氧沥青的应用，国内的各种相关科研成果开始不断的涌现；第二阶段（2002-2006年）可以概括为我国环氧沥青铺装应用的经验和教训阶段，我国学者开始进行创新性的尝试，以解决钢桥面铺装的结构稳定性为目的，这段期间因为国产环氧沥青的研制应用，出现了进口和国产环氧沥青共存的局面，长江三桥、苏通大桥、润扬大桥等应用了进口环氧沥青材料，而天津富民桥、武汉天兴洲长江大桥等则应用了国产环氧沥青材料，同时环氧沥青混凝土的研究2 河北工业大学硕士学位论文[25]还在体现了对铺装结构防水层的改善，典型的措施就是为了提高铺装层的抗裂性，在钢桥面尝试加铺复合反应性防水层，目前正在研究完善中；第三阶段（2006年至今）可以认为是进行重载交通钢桥面铺装沥青混凝土技术研究，以江苏江阴长江大桥的维修进行科研为标志，相比国外生产沥青，国产环氧沥青也在国内许多工程中得到了应用，尤其在钢桥面铺装、水泥混凝土桥面铺装、防水粘结层、重交通路面、隧道铺装等方面取得良好的使用效果，2007年10月进行的天津富民桥施工是国产环氧沥青在[33]钢桥面铺装中首次大面积铺装应用，截至目前在天津已经进行了金阜桥、进步桥、大光明桥、李公楼桥、赤峰桥、富民桥、国泰桥、中央大道等桥的环氧沥青桥面铺装，通车各桥的运营状况总体较好。随着环氧沥青铺面技术的不断完善，越来越多的桥梁将采用环氧沥青材料进行铺装，近几年来天津市在环氧沥青钢桥面铺装上也取得了丰硕的成果：2004年在天津市海河上的大沽桥采用进口环氧沥青混凝土进行钢桥面铺装施工；2006年奉化桥完成环氧沥青混凝土铺装；2007年金阜桥完成环氧沥青混凝土铺装；2007年进步桥完成环氧沥青混凝土铺装；2007年10月份，在天津市海河上的富民桥钢桥面铺装工程中，首次采用国产多组分新型环氧沥青材料取得巨大成功，在我国尚属首次，得到中国建设部、天津市领导的高度评价。总体而言，环氧沥青铺装目前发展前景相对广泛，但考虑到在环氧沥青铺装施工过程中出现的操作难度较大，同时一次性成本相对较高的特点，所以实现大面积推广普及相对困难。1.3当前我国环氧沥青桥面铺装应用中存在的问题1.环氧沥青材料本身组成成分和结构非常复杂，因此如何对环氧沥青进行功能化改性，研究高性能环氧沥青配方及混合料的配比，同时配合适当的固化剂体系，制备适用期可调的高弹高强的环氧沥青材料，开发可机械化作业的具有完全自主知识产权的新型多组份环氧沥青生产及应用技术，保证环氧沥青材料良好使用性能同时，探索降低环氧沥青工程成本的可能途径。2.我国从材料研制、施工操作环节对于环氧沥青桥面铺装的研究还不深入，导致现阶段环氧沥青桥面铺装病害问题较多，因此有必要探索针对性强的环氧沥青相关施工工艺和工法，降低环氧沥青施工的操作难度，制定出系统、完善的国家、行业、地方的环氧沥青铺装施工作业标准和质量验收以及图集。3.当前对于环氧沥青的利用主要为双层沥青，但对于不同桥面铺装材料结合环氧沥青的共同作用则缺少实证应用，对于譬如浇筑式沥青混凝土+环氧树脂，SMA+环氧树脂等新型的铺面做法在不同气候、温度，荷载条件下（尤其是重载条件）的适用性3 环氧沥青桥面铺装施工技术研究和可靠性仍需要持续的结合室外监测和和室内试验严格论证。4.环氧沥青在旧桥或者旧路面翻新过程中的工作性能有待进一步研究，旧桥上加铺环氧沥青一般现场工期压力都比较大，工期非常紧张，环氧沥青的养护时间过长同时也影响了开放交通的时间，因此探求缩短环氧沥青及环氧沥青混合料的养护时间显得尤为重要.总之，实现环氧沥青的“物美价廉易操作”是推广环氧沥青桥面铺装技术的根本途径，但我国研究环氧沥青及环氧沥青混凝土为时尚短，虽然取得了显著成绩并得到了一定的工程应用，但环氧沥青桥面铺装技术总体仍未成熟，通过暴露出来的病害体现出来的问题仍然较多，还需要科研人员、工程技术人员的继续研究、完善。1.4研究内容和技术路线1.4.1研究内容1.环氧沥青材料性能分析分析环氧沥青材料的性能，构建新型多组分环氧沥青材料研究思路，从环氧沥青材料的形成流程、固化机理、力学特性角度分析环氧沥青及环氧沥青混合物应用于桥面铺装的优势，并同浇筑式混凝土、SMA改性混凝土材料的性能进行比较分析，同时针对当前环氧沥青材料在桥面铺装工程实践中暴露出来的一些问题，提出一种新型多组分环氧沥青材料的研制方案，供科研人员参考。2.环氧沥青桥面铺装工程施工技术重点环节分析重点探讨价值工程理论在环氧沥青桥面铺装低成本施工应用的可行性，对环氧沥青桥面铺装体系进行系统分析，比较了环氧沥青铺装方案同其他材料铺装方案以及适用于不同类型桥面基层的差异，总结了环氧沥青桥面铺装的施工特点，并结合天津市及我国其他地方工程实践经验，按照施工的时间顺序把环氧沥青桥面铺装施工归纳为三个阶段、十五个环节，并就每个环节的施工重点进行了针对性研究分析，形成了一套系统化的施工技术方法，并结合价值工程理论就其实现对环氧沥青桥面铺装工程的低成本管理的可行性进行了相关探讨。3.环氧沥青桥面铺装病害表现及成因分析结合天津市一线施工经验，在查阅大量资料的基础上对环氧沥青桥面铺装工程中的病害表现进行了总结、归纳，并进行了成因分析，同时提出应力吸收层和桥面排水体系的完善思路并提出了针对普通环氧沥青桥面铺装方案的优化建议，有助于完善环氧沥青桥面铺装方案，保证施工质量。4.环氧沥青桥面铺装工程质量检验4 河北工业大学硕士学位论文分析不同类型铺装材料在桥面铺装质量检验过程中差异，基于环氧沥青桥面铺装工程的整个流程进行了质量检验方法的研究，以表格形式对不同环节的质量检验方法进行了归纳总结，同时比较了环氧沥青材料、SMA改性沥青材料、浇筑式沥青材料在桥面铺装质量检验过程中的方法差异。1.4.2研究的技术路线本文主要采用调查研究的方法，通过搜集天津市环氧沥青桥面铺装实际工程相关资料数据，对环氧沥青桥面铺装施工技术进行系统化研究，通过定性分析与定量分析相结合，采用理论分析同工程应用一一对应的方法，分析环氧沥青及环氧沥青混凝土材料在不同类型桥面铺装工程中的系统化施工技术，同时对施工过程中可能出现的病害进行统计并进行原因分析，提出针对性的解决方案，并在分析过程中，结合环氧沥青及环氧沥青混凝土的研究方向及现阶段的施工要点，探索了基于价值工程的环氧沥青低成本桥面铺装施工的可行性，同时从桥面铺装应力吸收层和排水系统设置角度提出了可行的技术改进方案。1.5预期研究成果本文预期的研究成果包括如下：1.从不同角度对环氧沥青材料及其他桥面铺装材料进行性能和对比分析，针对当前环氧沥青材料在桥面铺装应用中存在的问题，从材料性能出发，提出构建新型多组分环氧沥青材料的研究方向和基本思路。2.比较不同桥面类型的环氧沥青桥面铺装施工特点，提出环氧沥青桥面铺装工程的系统化施工。3.基于价值工程理论提出环氧沥青桥面铺装施工的低成本解决方案。4.在广泛调研的基础上，总结归纳环氧沥青桥面铺装施工的病害表现类型，并进行针对性的原因分析，提出具有较强可操作性的处理方案。5.基于提高环氧沥青桥面铺装工作性能和使用寿命的理论和工程实践，提出在环氧沥青桥面铺装工程中设置应力吸收层和排水系统的具有可操作性的技术改进方案。6.提出基于工作过程的环氧沥青桥面铺装施工质量检验方案。5 环氧沥青桥面铺装施工技术研究6 河北工业大学硕士学位论文第二章环氧沥青性能分析2.1环氧沥青材料性能分析2.1.1环氧沥青的形成流程[11]环氧沥青一般由多组分构成，通常包括环氧树脂主剂及沥青、固化剂两部分，通过固化反应改变环氧树脂的性质，使环氧树脂同沥青混合后对外体现为热固性，同时具备高强、抗疲劳、耐久性、抗老化的优异理化性能，成为当前我国桥面铺装首选[12]的理想材料，环氧沥青的具体生成流程可以用图2.1表示。图2.1环氧沥青的生成流程2.1.2环氧沥青材料固化特性环氧树脂的固化反应使得环氧沥青具有超高的断裂延伸率和非典型的屈服行为[13]等优异的力学性能，而从化学结构角度来讲，固化的本质就是沥青被化学改性，将能够与环氧树脂进行交联反应的功能基团引入沥青分子，使环氧树脂的分子结构变成[14]空间网络形式，并且呈现出总体交联密度低，局部交联密度高的特点，从根本上改7 环氧沥青桥面铺装施工技术研究变了普通沥青的热塑性，同时提高了环氧沥青材料的其他力学性能，图2.2为环氧沥青固化反应分子结构。图2.2环氧沥青固化反应分子结构[15]环氧沥青的固化过程是不均匀的，可以用图2.3的四步框图来表示。图2.3环氧沥青体系固化过程2.1.3环氧沥青材料的力学特性环氧沥青材料的力学特性主要表现在以下几个方面:1.强度和刚度高。马歇尔稳定度可以作为反应环氧沥青材料强度的基本力学指标，同传统沥青马歇尔稳定度相比（8~13KN），环氧沥青材料的马歇尔稳定度可以达到约50KN左右，将近前者的4倍，由此可见，环氧沥青是一种高强铺面材料。2.良好的高低温稳定性。环氧沥青材料高温会变软，但不会流动，低温也不会过分脆硬，属于典型的热固性材料，抗裂性能较好。8 河北工业大学硕士学位论文3.层间结合性能优异。环氧沥青的层间结合性能可以体现为为拉伸强度和断裂延伸率，20℃、550mm/min条件下的环氧沥青拉伸试验显示其拉伸强度可达80MPa，断裂延伸率可达240%，明显超出传统沥青的对应数据指标。4.耐久性良好。交通荷载条件下，桥面铺装材料耐燃油浸入性能应良好，同传统的沥青混凝土相比，将环氧沥青混凝土马歇尔试件浸泡在柴油中两周，试件表面依旧，马歇尔稳定度达到30kN，接近前者的三倍，因此环氧沥青材料可以有效避免交通油污渗入而提高桥梁的耐久性。5.抗疲劳性能突出。环氧沥青混凝土因为强度和刚度较高，因此具有更好的抗疲劳性能，能够延长桥面的使用寿命。6.良好的线性收缩性能。收缩病害的体现就是铺装层的脱落，主要原因在于桥面和铺装层在温度影响下具有不同的温度变化幅度和速度，并因此导致两种材料内部会产生应力差和应变差，而资料显示，环氧沥青混凝土和钢桥面的线性收缩系数相差不大，当温度不高时，基本相等，因此可以有效避免因为层间材料收缩而导致的桥面铺装病害。7.良好的防水性。环氧沥青混合料中沥青含量较高，集料接近细石型混合料，且环氧沥青具有良好的粘结性，因此具有良好的防水性，可以有效防止水分渗入桥面。2.1.4环氧沥青及环氧沥青混合料应用于桥面铺装工程的优势1.适用期的长短对于环氧沥青混凝土具有重要影响适用期包括混匀、拌和、运输、摊铺和压实五个阶段。适用期的长短需要根据现场条件灵活控制，对于对环氧沥青混合料的施工质量有重要影响，直接关系到桥梁的经济和社会效益。2.环氧沥青对于施工的温度要求严格环氧沥青及环氧沥青混合料因为自身材料特性原因，为了保证良好的碾压效果和铺装的初期强度，对于施工条件要求比较严格，混合料温度过高会导致混合料提前固化，直接影响摊铺质量，而混合料温度过低则不利于混合料初期强度提升，容易导致桥面铺装层早期破坏，我国研制的国产环氧沥青混合料在外界环境温度为10℃时能够同时满足空隙率及稳定度的要求，故我国通常以10℃作为国产环氧沥青混合料的最低施工控制温度，结合温度同环氧沥青结合料的黏度发展规律的关系，实际施工作业往往采取高温养护或者推迟开放变通措施。3.环氧沥青对于施工的时间要求严格温度对于环氧沥青材料性能具有显著影响，因此环氧沥青及环氧沥青混合料施工对于作业的时间要求也非常严格，考虑到环氧沥青也有一个类似于水泥“初凝”的特性，即所谓的固化时间，也有称为容留时间，因此根据环氧沥青施工过程可以把固化9 环氧沥青桥面铺装施工技术研究时间分为环氧沥青A，B组分混合时间、搅拌时间．运输保温时间、碾压作业时间四个时间段，所有的工作都应该在这个时间范围内完成，以便最大限度的发挥材料的粘结作用。同时考虑到为了避免横缝的产生，环氧沥青在施工中往往设计为单幅连续施工，同样需要一个连续的作业时间，因此在环氧沥青桥面铺装过程中要严格控制每道工序的合理进度，要求管理人员有严格的时间观念。2.2桥面铺装材料性能比较分析当前我国新型的桥面铺装材料主要包括浇注沥沥青（GA）、改性沥青如沥青玛蹄脂混凝土（SMA），及环氧沥青(EA)三类，三种材料以及对应的相关桥面铺装结构都有成功的经验和失败的教训，成功与否的影响因素包括施工工艺、质量控制以及使用的养护、交通荷载、环境条件等，而极端高温和极端低温条件则是环境条件中对于铺面材料选用的最重要的依据，同时考虑到不同桥面铺装体系的方案差异，因此必须了解所采用的桥面铺装材料的特点，才能了解不同桥面铺装方案的施工特点，从而保证工程施工质量，表2.1、表2.2是三种新型桥面铺装材料相关性能的比较分析。根据已有的国内桥梁铺装实践，就环氧沥青桥面铺装材料的特性和结构形式而言，环氧沥青桥面铺装是我国最为成功的材料和桥面铺装结构，可以适应于我国绝大多数的桥梁以及交通荷载条件，工程质量控制及工艺，截至目前南京二桥已经成功地使用了十多年，而在国外成功应用的浇筑式沥青混合料和改性沥青SMA混合料因为我国严重的超载问题，高低温差异大等气候条件的存在，需要对材料性能改进后才能才能更好的应用于我国工程实际。表2.1三种新型桥面铺装材料工作性能比较稳定性抗裂性水稳抗疲劳项目抗滑移能力质量控制（高温）（低温）定性性能浇注式沥GA+SMA，GA+GA，质量控制对其使优良优良优异优良青混合料总体抗滑能力优良用性能影响较小SMA改性沥质量控制对其使优良优良优良优良SMA+GA，SMA+EA青混合料用性能影响较大环氧沥青质量控制非常关表面较光滑，但实际应质量控制非常关键优异优良优良混合料键且极其严谨用中抗滑性能优良且极其严谨10 河北工业大学硕士学位论文表2.2三种新型桥面铺装材料物理力学性能比较技术指标SMA10改性沥青混合料浇注式沥青混合料环氧沥青混合料空隙率(%)3.01.22.2动稳定度48464659000(70℃，0.7Mpa)(次/mm)极限弯曲强度6.113.618.3(-15℃，1mm/min)(MPa)极限弯曲应变2.163.632.74(-15℃，1mm/min)(10-3)间接拉伸强度1.654.055.39(25℃)(MPa)经冻融循环后的间接拉伸强度1.403.774.15(25℃)(MPa)15~-15℃线收缩系数2.252.141.52(10-5/℃)2.3新型多组分环氧沥青材料研制方案构建新型多组分环氧沥青混凝土的研制非常复杂，需要各个专业、各个部分的专业人员借助相关专业仪器、在大量科研试验的基础上深入研究，才可能提出新的建材。笔者因为自身专业知识积累不够以及各方面的限制因素，不可能展开对于多组分新型环氧沥青混凝土的深入研究，但是通过深入分析大量环氧沥青混凝土的资料后，联系自身的对于环氧沥青混凝土的理解和实践，同时跟化工、建材专业人士进行了一些探讨，也产生了一些想法，希望能对科研、设计、施工人员有所启发。2.3.1对于当前环氧沥青混凝土在应用中出现问题的思考当前在我国国内主要针对沥青改性进行桥面铺装材料研究，主要方式就是填料和交联材料对沥青改性，具体包括改性材料可以包括橡胶和环氧树脂。过当前改性材料在国内外的研究应用成果看，采用环氧树脂改性方法可以提高沥青材料的粘结力、拉伸强度、断裂延伸率等指标，同其他改性材料相比能够更显著提高沥青的综合性能，但是环氧沥青及环氧沥青混合料严格的时温依赖性，施工过程的精细控制、相对偏高的生产、施工成本一定程度影响了环氧沥青桥面铺装技术的广泛推广，因此环氧沥青的绿色生产、各项性能潜力的深入挖掘、生产工艺过程中原材料的充分利用率、生产成本的降低仍有较大提升空间，有必要展开继续深入研究。11 环氧沥青桥面铺装施工技术研究2.3.2新型多组分环氧沥青混合料的研究途径选择经同材料学科专业人士探讨，翻阅了相关资料，环氧沥青混合料的主要性能由环氧沥青决定，而环氧沥青材料一般为双组份，或者多组分，主要包括沥青基质、环氧树脂、固化剂三类物质，通过工程试验、应用发现固化剂影响到环氧沥青混合料的凝胶时间、工作时间等重要指标，而环氧树脂影响到混合料的粘结强度、拉伸强度等性能指标，沥青作为环氧沥青最基本的构成材料，改变沥青的理化、力学性能则是展开多组分新型环氧沥青材料研究的目标。对沥青进行改性的包括改变固化剂、改变环氧树脂、改变沥青基质三种最基本的途径，在此技术上可以进行改变固化剂、环氧树脂，固化剂、沥青等途径组合，但施工方便、材料的优越性、低成本三者的综合效益最好的方案需要继续不断研究，本次想法构建基于沥青基质初步改性，然后同其他组分材料进行环氧沥青材料的固化反应，对新型环氧沥青材料进行初步分析。2.3.3新型多组分环氧沥青混合料基本研究思路[16]顺酐是顺丁烯二酸的酸酐，全称顺丁烯二酸酐（MA），在室温条件下表现为有酸味的无色或白色固体，可用于制造聚酯树脂、醇酸树脂等用途。通过同天津市的防水生产企业的技术人员探讨，可以尝试用该材料进行沥青基质的改性，当前一些科研机构已经有了一些尝试，但普遍存在顺酐同沥青反应的转化率不高，仅仅为50%左右，对原材料、环境造成不利的影响，因此研究如何将顺酐未参加反应的残留物转换为对环氧沥青性能提高有益的功能聚合物对于实现高性能多组分新型绿色环氧沥青材料的生产具有较大的现实意义。可以考虑在对沥青进行顺酐化改性的基础上，掺入适量聚合物外加剂（中和剂），该中和剂不能对固化剂及环氧树脂产生影响，目的在于同残留顺酐进行化学转化反应以得到对沥青改性有益的聚合物（酯类），然后通过调整固化剂的掺量控制环氧沥青材料的固化速度，最终确定合理的外加中和剂和适宜的掺量。2.3.4新型多组分环氧沥青材料的制备流程对于新型环氧沥青材料的制备流程应该严格控制反应时间和反应温度，进行多次尝试，力求找到最佳的反应温度和反应时间，同时在环氧沥青材料的制备过程中顺酐的掺量、中和剂的选择、中和剂的掺量、是不是顺酐、中和剂的掺加会对固化剂和助剂的掺加产生影响都属于不确定因素，需要反复试验确定，所以在试验过程中涉及到反应时间、反应温度、顺酐掺量、中和剂选择、中和剂掺量、固化剂和助剂的原始配比是否会因顺酐和中和剂的掺加而发生变化等6项不确定因素，需要在参照经验和科12 河北工业大学硕士学位论文研资料的基础上，合理确定试验方案以保证环氧沥青材料的制备的准确定，图2.4为新型多组分环氧沥青材料的制备流程。图2.4新型多组分环氧沥青材料的制备流程2.3.5新型多组分环氧沥青材料试验内容考虑对于新型多组分环氧沥青材料的试验应当包括残留顺酐量的测定及微观观察、环氧沥青拉伸强度和断裂延伸率试验等具体内容；涉及的实验可以分为两大类，一类为顺酐相关微观实验、一类与环氧沥青材料相关的常规实验；涉及的主要实验仪器包括显微镜、拉伸试验机、粘度计、液压伺服动静万能试验机等，具体实验相关参数的取值应尽量考虑实际，同时结合常规要求，试件个数应满足实验需要、实验过程应分别模拟水泥混凝土桥面和钢桥面两种条件，实验过程应尽量模拟真实条件。2.3.6新型多组分环氧沥青材料实验分析内容设计实验分析内容是实验获取数据的目的，也是材料研究的关键，在实验分析内容中应包括沥青同顺酐的反应变化、聚合物外加剂（中和剂）与顺酐的反应变化、成型环氧沥青B组分的微观形态特征、环氧沥青固化过程中粘度-时间变化规律等具体内容。2.3.7研究结论同典型环氧沥青材料相关指标进行比对，判断所研制的新型多组分环氧沥青材料及研究方法是否符合预期目标。13 环氧沥青桥面铺装施工技术研究14 河北工业大学硕士学位论文第三章环氧沥青桥面铺装工程施工技术重点环节分析合格的环氧沥青桥面铺装施工需要针对具体桥梁结合设计图纸进行研究，在综合考虑气候条件、施工条件、甚至荷载条件后制订合理的施工方案，施工过程的质量控制不严导致桥面铺张病害发生的主要原因，而且因为环氧沥青及环氧沥青混合料的材料特性，对施工温度和施工时间要求非常严格，因此迫切需要一套有别于普通沥青混合料作业的，施工环节衔接更为严密、施工质量要求更好、针对环氧沥青桥面铺装的适用性更好施工方法指导实际操作。3.1桥面铺装的结构体系划分及基本设计原则3.1.1桥面铺装结构体系划分目前常见的桥面铺装结构可以可以归纳为同质单层、同质双层、异质双层三种类型，世界上各个国家采用的结构形式也不尽相同，结合每个国家所在的区域气候环境等特点，德国主要采用底涂层+防水粘结层+铺装层形式、丹麦则主要采用底涂层+防水层+保护层+联结层+铺装上层形式、而日本则主要采取防水粘结层+铺装层形式。同样，桥面铺装结构可以分为单层铺装和双层铺装两类，单层铺装体系通常选择浇筑式混合料（以英国的Humber桥、香港的青马大桥、我国的江阴长江大桥等为典型），通常为45cm厚，在季节性差异不明显的英国、瑞典等国家应用较多；双层铺装体系包括双层浇注式沥青混凝土体系、双层环氧沥青混凝土体系等多种形式，一般桥面铺装层厚度控制在7.0cm左右，当前我国桥面铺装体系应用以双层铺装为主，图3.1为环氧沥青钢桥面双层铺装结构示意图。图3.1环氧沥青混凝土铺装结构示意图（双层铺装、钢桥面）15 环氧沥青桥面铺装施工技术研究3.1.2桥面铺装结构的基本设计原则桥面铺装结构设计与交通量、气候环境条件密切相关，为了保证桥梁铺装结构的使用性能和耐久性，从材料和施工工艺角度考虑应具备以下功能要求：1.桥面铺装结构应具有良好的抗裂性和变形能力。为了抵抗外界交通荷载或内部结构复杂受力条件（譬如桥墩处负弯矩作用）的不利作用，防止结构铺装层产生较大拉应力导致铺装层产生开裂病害，桥面铺装结构应具有良好的抗裂性，而为了避免铺装层的早期开裂和低温收缩病害，桥面铺装结构还应具有优良的适应变形的能力。2.桥面铺装结构应具有良好的热稳定性和抗老化能力。桥面铺装结构只有具有优良的热稳定性和抗老化能力，才能在夏季高温和冬季低温条件下，控制车辙病害和开裂病害，铺装结构才能具有耐久性。3.桥面铺装结构应具有良好的防水性。抗水损害是防止桥面铺装结构不被腐蚀需要考虑的首要问题，因此桥面铺装结构应设置完善的防水体系，同时桥面铺装材料应具有高度的密水性。4.桥面铺装结构应具有良好的层间结合能力和表面特性。良好的层间结合能力可以使得铺装结构各层在外界不利荷载作用时形成整体，而提高铺装层的抗滑能力可以减少车辆对铺装层的冲击。3.1.3环氧沥青材料应用于不同桥面类型的发展分析环氧沥青桥面铺装当前主要应用于钢桥面，通水泥混凝土桥面铺装相比，钢桥面铺装环氧沥青更容易造成桥面铺装层的病害，这是因为铺装在正交异性钢板上的材料，在交通荷载、温度变化等外界不利因素作用下，考虑到钢桥面光滑、易腐蚀、受力复杂的特点，因此要求具有高温稳定性、抗疲劳性性能、高强度、良好的层间变形能力、抗滑移能力以及良好的防水性能，而环氧沥青及环氧沥青混合料因为能够很好的解决钢桥面铺装的上述问题，同其他钢桥面铺装材料相比具有相对明显的性能优势，因此得到了一定程度的应用推广。因为水泥混凝土-桥面铺装层形成的刚柔界面性能有待进一步研究，现阶段认识还不深刻，因此环氧沥青桥面铺装技术在水泥混凝土桥梁结构的应用还很有限，但通过比较水泥混凝土同钢桥面材料特点可以发现，前者具有应力变化相对简单，水泥混凝土表面相对粗糙有利于增大接触界面的摩擦力、耐腐蚀等对环氧沥青桥面铺装有利的条件，但因为刚性和柔性材料应变性能差异在外界荷载作用下会产生较大的应变差，从而在接触界面处形成较大的水平剪力造成铺装层病害的出现，甚至有的时候因为桥面结构问题而在铺装面层出现反射裂缝，也会导致一系列铺装层病害的出现。针对既有或新建水泥混凝土路面铺装环氧沥青及环氧沥青混凝土材料，可以从材料和结16 河北工业大学硕士学位论文构角度采取相应措施，当前我国按照水泥混凝土桥梁上使用用途的不同，采取把环氧沥青分为水泥混凝土桥面用铺装层材料和水泥混凝土桥面防水层材料两类的做法，两种材料在配比上有所差别，作用也体现出差异，同时可以采取设置应力吸收层措施（参考3.5节）尝试较少病害做法。相比其他桥面铺装柔性材料，环氧沥青材料同样具有明显的性能优势，是当前水泥混凝土路面桥面铺装的研究重点。欧美等国经过几十年的探索与实践，在环氧沥青水泥混凝土桥面铺装结构选型积累了一些经验，虽然各国的结构类型和层间厚度不尽相同，但铺装结构皆为柔性，主要体现为二层（防水层+面层）或三层（防水层+铺装下层+铺装上层）结构，水泥混凝土与路缘石之间的垂直接缝采用环氧沥青进行填封，总而言之，我国对于环氧沥青在水泥混凝土路面的应用研究还比较少，相对不成熟，缺少有说服力的工程案例，还处于试点研究阶段。3.1.4环氧沥青桥面铺装方案同其他桥面铺装方案的比较分析结合当前我国应用较多的三种钢桥面铺装方案，也即双层改性SMA、浇筑式沥青混凝土（GA+SMA）、双层环氧沥青混凝土方案，结合资料提供数据，从每种方案的特点、应用、结构角度进行对比分析，并提供三种方案的典型铺装做法供参考。表3.1钢桥面不同铺装方案比较分析铺装方案类型具体做法特点应用病害综合性能比较优良，在国内外有大量的基本不发生推移和车方案一详见图3.2车辙动稳定度较高，实体工程应用辙等永久变形耐疲劳，耐腐蚀性好良好的防水性、疲劳国内经过众多工程极少发生病害，病害类型方案二详见图3.3性能、水稳性、抗滑的实际检验，质量与双层SMA比较相似性、耐久性等优良较好的密水性、抗车国内早期钢桥面铺方案三详见图3.4开裂、坑槽、车辙和推移辙性能、耐疲劳性能装常采用此种结构注：方案一为环氧沥青混凝土结构；方案二为浇注式+SMA结构；方案三为双层SMA结构。表3.2桥面铺装结构形式性能比较方案一方案二方案三指标标准实测值评价实测值评价实测值评价动稳60℃12600优良10500优良9000优良≥3000定度70℃9000优良7000优良4469优良≥2000-15℃弯曲强度17.2优良14.9合格8.3不合格≥10.0（MPa）17 环氧沥青桥面铺装施工技术研究续表3.2桥面铺装结构形式性能比较方案一方案二方案三指标标准实测值评价实测值评价实测值评价-15℃极限应变2.51～3.10～2.27～合格优良合格≥2.00（10-3）3.355.523.6520℃粘结强度4.0合格3.1合格—不合格≥2.75（MPa）疲劳寿命（万-15℃≥1200优良≥1200优良——≥1200次）20℃≥1200优良≥1200优良—不合格≥120060℃≥1200优良≥1200优良——≥1200注：方案一为双层环氧沥青混凝土结构；方案二为浇注式（下）＋SMA（上）结构；方案三为双层SMA结构。铺装上层环氧沥青混凝土EA10，厚度：25mm铺装面层环氧粘结剂,用量：0.45L/㎡铺装下层铺装下层环氧沥青混凝土EA10,厚度：25mm防水层环氧粘结剂,用量：0.68L/㎡防腐层环氧富锌漆钢板喷砂除锈，清洁度：Sa2.5级；粗糙度：50～100μm图3.2桥面铺装方案一（双层环氧沥青）18 河北工业大学硕士学位论文铺装面层高弹沥青SMA10，厚度：35mm粘层洒布改性乳化沥青，用量：300～500g/㎡铺装下层浇筑式沥青混凝土GA10,厚度：35mm;撒布5～10mm预拌碎石反应性粘结剂，用量：100～200g/㎡防水粘结层丙烯酸树脂（两层)高分子防水涂料，总用量：3000～3400g/㎡防腐底涂层，用量：250～350g/㎡钢板喷砂除锈，清洁度：Sa2.5级；粗糙度：50～100μm图3.3桥面铺装方案二（浇筑式+SMA）改性沥青SMA10，厚度：35mm铺装面层洒布改性乳化沥青，用量：300～500g/㎡铺装下层改性沥青SMA10,厚度：35mm粘结层涂洒溶剂型粘接剂，用量为200～400g/㎡涂刷环氧树脂，用量：500～600g/㎡；撒布1.18～2.36mm的碎石，用量：500～800g/㎡环氧防水层涂刷环氧树脂，用量：200～300g/㎡；撒布0.3～0.6mm的碎石，用量：300～400g/㎡防腐层环氧富锌漆钢板喷砂除锈，清洁度：Sa2.5级；粗糙度：50～100μm图3.4桥面铺装方案三（双层SMA）3.2环氧沥青钢桥面和水泥混凝土桥面铺装工程比较分析粘结层和铺装层是环氧沥青桥面铺装的重要组成部分，粘结层还起到防水的作用，粘结层和桥面板，粘结层和铺装层之间的力学性能与环氧沥青材料用量及使用品质对桥面铺装使用寿命有很大影响，同时与施工工艺密切相关，因此有必要深入分析不同类型桥面铺装的受力特点，针对当前环氧沥青桥面铺装出现的质量病害就铺装作业的关键技术进行深入应用分析。19 环氧沥青桥面铺装施工技术研究3.2.1环氧沥青钢桥面和水泥混凝土桥面铺装结构比较分析环氧沥青桥面铺装因为桥面结构的差异，在铺装结构上也有所区别，但基本功能原理相同，具体如下：1.防腐层（封闭层）钢桥面的防腐层主要由涂料喷涂组成，防止钢板生锈腐蚀，位于钢桥面层；而水泥混凝土桥面封闭层（也叫调平层）主要用于封闭水泥混凝土桥面板表面，封堵混凝土的空隙，一方面防止桥面板和钢筋收到水分的侵蚀，另一方面起到渗透固结作用，常用封闭材料为反应性树脂。2.防水层（防水粘结层）钢桥面的防水层主要保护钢板不受水分侵害，一般选用具有防水、粘结性能的材料，同时可以在钢板和相邻铺装层间的发挥抗剪功能；而防水粘结层在水泥混凝土桥面的作用同钢桥面作用类似，目的在于保护水泥混凝土桥面板不受路表水的侵害，同时发挥抗剪、防水、粘结作用，必要时根据体系的需要可以设置缓冲层。3.底涂层环氧沥青桥面铺装底涂层主要用于某层次下面以增强该层次与下卧层粘结力的涂层，只是在对层间抗剪、抗滑移有特殊要求时才专门设置。4.粘结层在相邻层间起粘结作用的层次，需具有良好的粘结性能。5.缓冲层（应力吸收层）缓冲层可以起到保护防水层、缓冲荷载、提供施工平台、提高铺装结构耐久性作用，一般用于防水层与铺装下层之间，要求缓冲层材料应有足够的韧性，能够适应桥面板的变形或应变差而不产生脱层和开裂，此层可以用作应力吸收层，常用材料为橡胶沥青砂胶或者橡胶沥青。6.防水体系（防排水体系）环氧沥青桥面铺装防排水体系通常由防水层（粘结层、缓冲层）和铺装下层组成，要求相关各层材料功能应能相互匹配，协调一致，主要发挥防水、排水隔离作用。7.保护层（铺装底层）保护层（铺装底层）通常要求环氧沥青混合料的孔隙率小，抗渗水性要高，同时还要具有良好的承载能力，良好的热稳性、良好的抗水损害性能、良好的变形能力。8.磨耗层（铺装面层）磨耗层（铺装面层）因为直接与交通荷载等不利条件直接接触，要求具有平整、抗滑、耐腐蚀，抗高温性等性能，可以选用同保护层同样材料，但孔隙率可以相对保护层偏大一些，同样密闭性要保证。20 河北工业大学硕士学位论文3.2.2环氧沥青钢桥面同水泥混凝土桥面铺装结构功能划分比较环氧沥青钢桥面的铺装结构根据功能可以概括为三部分，也即钢桥面板、结构性防水黏结层和沥青铺装层，当然针对具体不同的环氧沥青铺装方案还可以进行详细划分，包括防锈层、防水黏结层、沥青铺装下层、黏结层、沥青铺装上层等，图3.5（a）为环氧沥青钢桥面铺装结构示意。（a）钢桥面（b）水泥混凝土桥面图3.5沥青桥面铺装结构示意水泥混凝土桥面铺装同环氧沥青钢桥面铺装在铺装要求上主要区别在于因为桥面处理的区别，同时水泥混凝土桥面比钢桥面刚度大，变形小，在铺装方案的设计上体现出差异，但同样可以概括为水泥混凝土面层、结构性黏结防水层、沥青铺装层三部分，图3.5（b）为环氧沥青水泥混凝土桥面铺装结构示意。3.2.3环氧沥青钢桥面及水泥混凝土桥面铺装施工流程比较根据一般双层环氧沥青钢桥面铺装方案，在进行施工方案制订时，可以把工艺流程分为包括备料、配合比设计、喷洒防水粘结层、混合料生产与运输、下层摊铺与碾压、接缝处理、喷洒粘结层、混合料生产与运输、上层摊铺、碾压、接缝处理、养护在内的12个环节，也可以更详细分为把钢桥面处理、防锈漆喷涂在内的14个环节，具体可见图3.6（a）典型环氧沥青钢桥面施工工艺流程示意，钢桥面铺装应由有专业施工经验和工程良好业绩的施工企业施工，并在每个施工环节中都要严格采取质量控制措施，对材料成品的控制、施工作业的温度、施工作业的时间间隔、施工细部的处理等都要严格依据图纸、规范执行，在过程中进行动态检测，同时组织好流水施工作业和用料控制，做好进度控制和成本控制，保证铺装成品达到预定目标。21 环氧沥青桥面铺装施工技术研究（a）钢桥面（b）水泥混凝土桥面图3.6环氧沥青桥面铺装施工流程水泥混凝土桥面环氧沥青铺装施工流程可以概括为测量、混凝土桥面喷砂、清扫、粘结层的环氧沥青的洒布、环氧沥青混合料拌合、混合料运输、摊铺、碾压、接缝处理、养护、验收等11个环节，具体可见图3.6（b）典型环氧沥青水泥混凝土桥面施工工艺流程示意，因为环氧沥青桥面铺装层同水泥混凝土桥面结构在材料性能上差异较大，即一柔一刚，在外界荷载作用下会导致应力与变形的不连续，产生严重桥梁铺面病害，因此在施工工艺流程的环节制定上更要严格控制施工质量：对水泥混凝土桥面的处理必须经过验收合格，桥头搭板黏结层应与桥面防水黏结层同步施工，严格施工的温度条件、环境条件、施工间隔时间，并做好后期养护，最大限度减少施工初期环氧沥青水泥混凝土桥面铺装病害出现。3.3环氧沥青桥面铺装工程系统化施工技术研究环氧沥青钢桥面和环氧沥青水泥混凝土桥面铺装在铺装结构、结构功能、施工流程上有所区别，但在具体施工流程环节上也体现出一定的共性，但整体要严格遵循桥面铺装方案的要求、同时针对环氧沥青及环氧沥青混合料的热固特性，严格控制施工过程的每个环节，尤其对易引起桥梁铺装病害的环节的施工应采取重点控制措施。环氧沥青材料具有显著区别于其他桥面铺装材料的优点，但材料自身的特性使得环氧沥青材料具有很高的时温依赖性，施工操作难度大，因此从桥面涂装防腐阶段、防水粘结层喷洒阶段、桥面铺装施工阶段3个阶段，具体到桥面处理环节、涂装防腐环节、防水粘结层喷洒环节、环氧沥青混合料原材料选用、检测环节等15个环节进行了施工重点控制措施的研究，同时结合笔者一线施工指导经验、在查阅大量环氧沥青桥面铺装资料基础上，经过通天津城建滨海路桥有限公司公司项目总工、技术负责人深入探讨，不断完善，形成一套适用性很强的“3阶段、15环节”的环氧沥青施工方法体系，可以结合具体桥面铺装方案、具体的施工条件的差异灵活运用，有助于减少环氧沥青桥面铺装病害的出现，保证桥面铺装的施工质量。22 河北工业大学硕士学位论文3.3.1基层桥面处理阶段要求3.3.1.1基层桥面处理环节基层桥面处理时应用高压水枪、毛刷对桥面进行全面清扫，用油污清洗剂对油污进行清洗，工作面应确保平整、干燥、无污染，同时每次清扫范围应略大于环氧沥青防水粘结料的喷洒范围；对于钢桥面涉及到抛丸除锈的处理，应保证每个工作带100mm的搭接宽度，当钢桥面处理后的光洁度和粗糙度符合设计、规范要求时才能进行下道工序施工；对于水泥混凝土桥面处理同样应做到平整、粗糙、均匀、干燥、整洁、无污物、横坡设置符合设计要求，必须在水泥混凝土初凝前对表面进行拉毛处理或者在防水粘结层作业前用洗刨、喷砂处理。3.3.1.2涂装防腐环节对于桥面的防腐喷涂应采用环氧富锌底漆，必须在4小时以内完成施工作业，且应人工分幅，一次喷洒成型；在进行喷涂底漆时，应严格控制漆料配比，为了保证喷涂分布均匀，应设置专人用专用工具（湿膜卡，测厚仪）连续检测厚度，同时为了保证干膜厚度，湿膜厚度可控制在120μm左右；每天的喷涂作业应预留接茬部位，待下次作业对预留喷涂部位砂纸处理后再进行作业；防腐喷涂完成后应在气温不低于20℃的条件下至少养护7d，并采取严格的成品保护措施。3.3.2环氧沥青防水粘结层喷洒阶段要求3.3.2.1环氧沥青洒布环节1.作业前准备。环氧沥青洒布前应将已做防腐处理后的桥面打扫干净，保证面层的干燥、无污染；检查环氧沥青洒布车的各项性能指标，重点检查洒布车的喷嘴是否畅通以确保准确控制洒布量；检查环氧沥青的温度是否符合设计要求；洒布方案的制定应充分考虑施工要求和现场条件；洒布作业时的气温应高于10℃，天气应晴朗。2.作业过程中。环氧沥青的洒布必须保证连续、均匀，必须符合洒布方案的施工交底要求，安排专人对洒布遗漏的边角部位等部位及时进行补洒处理；洒布的横缝处理必须专人专干，纵缝搭接宽度控制在15cm为宜；根据环氧沥青洒布实践经验，洒布量可以控制在1kg/m2左右，洒布宽度控制在3.3m左右比较合适。3.3.2.2碎石撒布环节碎石应洁净、干燥、均匀，粒径应控制在7mm左右，覆盖率控制率控制在45%左右。3.3.3环氧沥青混合料桥面铺装施工阶段要求3.3.3.1环氧沥青混合料材料选用、检测环节23 环氧沥青桥面铺装施工技术研究根据天津市环氧沥青桥面铺装施工实践，原材料的技术指标和选用能够体现一定的规律性，对于指导后继的类似工程施工具有较大的参考意义，具体技术指标要求可见图3.7~3.14所示。1.集料。集料包括粗集料和细集料，环氧沥青混合料所用粗细集料必须高强、耐磨、粗糙，集料的理化指标、破碎面、与环氧沥青的粘附性都必须符合设计、规范要求的等级，尤其是细集料要求应选用玄武岩。2.矿料。矿粉应干燥、洁净，无杂质，矿粉的级配、亲水系数、塑性指数、碳酸钙含量均应满足设计、规范要求。图3.7环氧树脂技术指标图3.8沥青材料技术指标图3.9环氧沥青技术指标图3.10粗集料规格图3.11细集料规格图3.12细集料技术要求和试验方法图3.13粗集料技术要求图3.14沥青面层用矿粉质量技术要求24 河北工业大学硕士学位论文3.3.3.2环氧沥青存贮环节1.环氧沥青构成材料存贮。环氧沥青构成材料包括环氧树脂、固化剂、沥青三类主要构成材料，考虑到组分间的固化反应，因此存放应遵循“色彩区分、分类堆放”的原则，也即环氧树脂单独存放，固化剂和沥青可以混放，但都应存放在不同颜色、分类堆放的金属桶中；A、B组分材料应在分别贮存在加热保温罐内前一天脱桶，并且为了保证环氧沥青混凝土的质量，不得随意改变加热保温罐的加热温度。2.集料、矿粉存储。为了保证环氧沥青混凝土中的集料加工质量，可以采取集料加工标准化技术，将碎石按照粒径进行分类堆放，在环氧沥青混合料施工中，通常可以把集料按照粒径大小划为S16、S14、S12、S10、S8、S6、S4等若干档次，最好实现分袋包装、分类存放，由专人管理，不得淋雨、受潮、遭受污染。3.3.3.3环氧沥青混合料配比设计环节环氧沥青混合料配比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证3个阶段，试验方法主要为马歇尔试验；在试验段应采取目标配合比和生产配合比设计结果，原材检验、试拌、试铺后如满足设计、规范要求，则不必再重新进行目标配合比和生产配合比设计，可直接按照原设计进行正式施工，施工需要参数可根据试验段数据设定。在配合比设计实践中发现环氧沥青混合料最佳油石比的马歇尔试验结果比实际最佳油石一般偏大0.3%左右，且试件固化前后规律存在不同，因此，建议根据工程实际调整环氧沥青混合料的设计参数，依据生产配合比试验结果下调油石0.2%后环氧沥青混合料质量可以满足设计要求。3.3.3.4环氧沥青混合料的拌和环节环氧沥青混合料必须在正式拌和前进行试拌，并全面取样做马歇尔试验以检测环氧树脂和沥青材料是否符合认定要求，同时检查温度、级配、沥青含量是否符合要求，往往需要多次调整；在试拌过程中涉及到材料在储油罐的预热、储油罐的加热、矿料的加热、混合料的出料温度多个温控步骤，具体温度必须严格遵循施工方案、施工规范要求，同时要求拌和站的操作手严禁大幅度调整风门和气门，必须时刻关注温度变化，控制温度的波动范围，在环氧沥青混合料出料时应立即测温，一般控制环氧沥青混合料出料温度在115℃左右。在天津某桥的试铺段第二幅施工时曾出现环氧沥青混合料出料温度变化波动较大的情况，随后甲方和监理要求施工单位对拌和楼进行相应的检查，对测温仪器进行校验，最后经检测环氧沥青混合料的出料温度均控制在正常波动范围内，满足设计文件的要求。3.3.3.5环氧沥青混合料的运输环节环氧沥青混合料的时温依赖性决定了施工过程必须充分重视运输环节。25 环氧沥青桥面铺装施工技术研究1.运料车辆。必须保证车辆的整洁、干净，且在车厢内部涂抹植物油作为隔离剂；运料车行驶速度宜慢不宜快，不宜超过5km/h，严禁在工作面上调头、转弯、刹车，要求直行驶离。2.保温。运输过程的保温是保证环氧沥青混合料的正常使用的关键，为了保持温度降低过快，应采取覆盖棉被、油布保温措施；离析、结块、粘留等废料必须废弃。3.3.3.6环氧沥青混合料的摊铺环节环氧沥青混合料的摊铺应采用自动化程度较高的摊铺机连续进行，每天摊铺作业前1小时要对摊铺设备进行预热，熨平板温度控制在1200℃左右，摊铺作业时摊铺机应保持匀速行驶，速度可控制在3m/min。1.摊铺接缝处理。根据施工方案要求的摊铺方案、在摊铺宽度范围内应分幅进行摊铺，在完成第一幅的摊铺、压实作业后，第二幅作业时应利用第一幅作为基准面，0将纵缝做45斜面处理，涂抹环氧沥青粘结油后进行正式摊铺施工，以此类推；应采用非接触式SAS声纳平衡梁进行摊铺厚度控制和找平作业。2.摊铺喂料方式。在考虑摊铺喂料方案时，既要考虑到主桥的施工顺序及行车通道的需要，同时还要防止运料车破坏粘结层，以及运料车轮胎上存在粘层油可能污染铺装层，所以常用的喂料方式有桁架喂料及侧向喂料，具体可见图3.15所示，天津实践应用较多的是侧向喂料机联合摊铺机进行混合料的联合摊铺作业。3.摊铺作业。摊铺时间应控制在运料车的每车混合料能在容留时间内摊铺完毕，运料车的卸料顺序由料车调度根据现场情况动态调整，摊铺机的摊铺速度应动态保持同步；每隔10m专人抽测摊铺厚度，为防止混合料离析和出现死料，应将螺旋布料器放在最低处；设置专人及时处理摊铺过程中出现的缺料、离析、表面不平整、死料等缺陷；现场杜绝水源、严禁吸烟、吐痰，所有现场人员必须穿鞋套、戴毛巾。（a）桁架喂料（b）侧向喂料图3.15环氧沥青桥面铺装摊铺喂料方式3.3.3.7环氧沥青混合料碾压环节碾压包括碾压下面层和碾压上面层，又分为初压、复压、终压三个阶段，从所掌26 河北工业大学硕士学位论文握的资料和天津的工程实践分析，通常碾压全部为静压，压路机同摊铺机配合使用，压路机必须紧跟摊铺机，但碾压速度应控制不超过5Km/h，必须有专人负责压实工作。碾压环节的施工质量决定了环氧沥青混合料的密实度，对桥面铺装的工程质量影响重大，必须严格施工。1.碾压阶段。比较成熟的施工碾压处理方案是摊铺机布料后应使用双钢轮压路机立刻进行碾压，应至少压实四遍；初压结束温度应控制在高于83℃；初压后应立即用胶轮压路机进行复压，压实次数控制在4遍左右；复压完成后立即用双钢轮压路机进行终压，在混合料温度降至66℃之前完成至少四遍作业，最终形成平整、光滑的压实面层；碾压作业过程中，碾压遍数及机械组合应分上下面层进行控制，在现场设置初压、复压、终压的标志牌是行之有效的办法，可以便于有效的进行区域划分，达到碾压的预期效果。表3.3压路机组合及碾压遍数位置初压复压终压钢轮压路机轮胎压路机轮胎压路机钢轮压路机铺装上层4遍4遍4遍4遍轮胎压路机钢轮压路机轮胎压路机钢轮压路机铺装下层4遍4遍4遍4遍2.碾压方案。施工过程中压路机的驱动轮应面向摊铺机，相邻碾压带至少重叠1/3轮宽；碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度都应设专人专岗管理；环氧沥青混合料摊铺后，压路机应跟紧碾压，碾压速度以混合料不产生横向裂纹和推移为控制标准。在天津市某桥环氧沥青桥面铺装碾压过程中，现场环境具有风大、温度散失较快的特点，对摊铺、碾压不利，经过施工方、监理的探讨，在试验段采取了压路机紧跟摊铺机并且各碾压段压路机同步跟进的碾压方案，最大限度缩短碾压段落，确保碾压温度（设计：初压≥82℃，终压≥65℃），现场试件通过试验，该种碾压方式达到了预期效果。3.碾压作业。压路机应匀速行驶，碾压方向和碾压路线必须同碾压方案一致；可以用小型压路机一方面对压路机无法作业的部位进行补压，一方面复压完毕后消除压路机的轮印；压路机严禁在混合料上调头、转向、刹车、同时不得在统一横断面折回。4.其他。专人在碾压轮上用拖把涂油以防止粘轮；专人检测环氧沥青混合料鼓包等缺陷，一旦发现，及时用锐物将鼓包戳破并重新压实3.3.3.8环氧沥青混合料接缝、切缝环节环氧沥青混合料的施工缝分为纵缝和横缝，原则就是纵缝必须严格依据设计要求；横缝应尽量避免，一旦无法避免，必须以图纸为依据，同时上下面层、相邻幅面27 环氧沥青桥面铺装施工技术研究应错开1m，具体操作可参考图3.16。图3.16纵向施工缝位置设置图注：分幅尺寸仅为示意，应根据现场实际情况确定同时结合施工经验，切缝时机械化效果更好，建议为了保证切缝质量，采用自动切缝机切割，为了杜绝切缝产生的灰尘污染铺装层环氧沥青混合物，试铺段作业可以采用工业吸尘器吸尘，经验证明效果良好。1.试切。切割时应沿线切割，在碾压完毕2小时后，可用切割机在缝线外侧拟被切除的铺装层上试切，如果切缝平顺、切割面光滑平整，可以正式切割。2.切割。切缝控制为45度斜缝，切缝深度控制在3cm左右；切割后应及时清理，清除切缝的剩余部分，扫除灰尘，用吹风机集中并运离场地。3.3.3.9环氧沥青混合料养护环节试铺段施工完成后，施工单位即封闭试铺路段采用自然养生，而在环氧沥青混合料桥面铺装施工完毕后，施工区段同样要采用自然养护方式进行封闭养护，在此期间，在此期间禁止一切车辆通行，同时每天安排人员现场检查，对发现的气泡及时采取刺破等方式加以处理。3.3.3.10温度控制环节温度控制贯穿于环氧沥青桥面铺装各个环节，包括原材料加热、出厂、到场、摊铺、碾压、甚至于施工后的养生环节，目的就是控制环氧沥青及环氧沥青混合料的固化，保持材料的可操作性和施工性，并且施工温度直接决定了施工时间，影响到桥面铺装工程的施工质量，必须引起施工技术、施工作业人员的足够重视，环氧沥青混凝土同传统沥青混凝土在温度控制环节上的要求可见图3.17示意。1.存贮温度控制。为了保证成型马歇尔试件的稳定度和流值满足图纸、规范要求，查阅国内外环氧沥青相关的施工技术规范提供的环氧沥青A、B组分的储存温度资料，发现环氧沥青A组分的温度应控制在900℃左右为宜，B组分温度控制在1300℃为宜，结合天津市环氧沥青施工操作经验，建议可以采用该存储温度。2.出料温度控制。环氧沥青混凝土桥面铺装施工实践发现，环氧沥青混合料的施28 河北工业大学硕士学位论文工温度须在115℃左右最佳，因此精确控制出料温度显得尤为重要，为了动态、精确的监控温度，应在：热料仓加装金属温度计；正式施工前，应当进行试验统计以便总结出温度控制的温度曲线，还要注意应控制燃烧器喷油工作压力。3.运输温度控制。我国通常环氧沥青混合料运输车的装载量为10T左右，根据工地实测以及研究资料观测，为了保证环氧沥青混合料接触水分或油性液体，在运输过程中应采用专门的防风料斗运送热料以防止温度损失，并采用棉被或双层油布对环氧沥青材料覆盖严实，在此条件下，假设运输时间为30min，则环氧沥青混合料的温0度会提升40C左右。4.摊铺碾压温度控制。温度变化在摊铺和碾压阶段较为固定，不易调整，根据环氧沥青混合料到场后即时温度检测结果，可以从规范查的环氧沥青混合料在料车中的最长和最短容留时间，并最终算出每车料的摊铺时刻和先后次序，对但注意环氧沥青00混合料碾压时的初压温度应高于82C，终压温度应高于65C，同时混合料在摊铺后应立即碾压。表3.4环氧沥青混合料施工温度控制要求3.3.3.11工作时间控制环节1.初凝时间。环氧沥青混合料粘性明显降低表明已经开始初凝，作为固化剂性能的重要衡量指标，初凝意味着混合料粘性下降、和易性下降、压实困难，合理的选择固化剂保证适宜的初凝时间对保证环氧沥青混合物质量有重要意义。2.凝胶时间。环氧沥青混合物的凝胶时间同温度成反比，可以作为初步判断混合料失去粘度的大概时间在天津工程实践中，对于固化剂的凝胶时间同温度的关系进行了试验统计分析（图3.18所示），数据偏少但也能反映出两者的基本关系，图形呈现出温度的升高，环氧体系的凝胶时间逐渐缩短的特点，因为数据为试验数据，所以具有一定的参考意义。29 环氧沥青桥面铺装施工技术研究图3.17不同温度下固化剂的凝胶时间3.最长工作时间。环氧沥青混合料拌和后再烘箱中的保温时间可以由凝胶时间初步判断，试件的马歇尔试验表明，试件的保温时间超过固化剂的凝胶时间，试件呈现出孔隙率偏大，强度减小的特点，因此混合料的摊铺和压实必须在环氧沥青混合料初凝前完成，才能确定不同温度下的混合料的最长工作时间。4.运输时间。当运料车抵挡施工现场时，读取混合料中的长温度计（在拌和楼处插入）读数，通过对读数做均值处理，设定混合料的最长运输时间作为限值，控制实际运输时间不超出限值，具体操作可参考图3.19建议。图3.18环氧沥青混合料的生产运输时间3.4基于价值工程的环氧沥青桥面铺装低成本施工方案研究笔者在天津市市政管理部门工作，平时接触大量道路、桥梁建设项目，在同政府上级部分、设计、施工、监理等工程相关方的结合过程中深感施工过程进行低成本施工方案研究的必要性，作为施工过程的施工主体，施工单位应积极尝试在工程成本控制中引入新的成本管理工具，因此结合天津市环氧沥青桥面铺装多个案例，试图寻求一种适合于环氧沥青桥面铺装特点的低成本控制方法。3.4.1环氧沥青桥面铺装工程成本管理特点环氧沥青桥面铺装工程作为桥梁工程的重要构成部分，直接影响着桥梁的使用功能，一方面，通过对环氧沥青桥面铺装施工的技术分析可以发现环氧沥青桥面铺装从30 河北工业大学硕士学位论文人、材、机、环、法五个方面都有严格要求，以环氧沥青桥面铺装作业为例，依据传统的环氧沥青桥面铺装做法就需要桥面基层的处理、防水粘结层喷涂、铺装层施工3个阶段，10多个环节的处理，不同的施工流程要求不同专业工种的工人施工作业、工作过程中涉及到包括环氧沥青、环氧沥青混合料、环氧富锌漆等不同材料，对于环氧沥青桥面铺装考虑到铺装材料的性能特点，需要专门的施工作业机械设备、而且因为环氧沥青材料自身的热固性及高温软化性特点，所以对于固结时间、施工温度、施工作业流程有严格要求，同时作业时外围环境的温度、风力应符合图纸、规范要求条件；另一方面，从经济效益分析角度分析可以发现虽然综合折算成本相对于其他铺装材料有明显价格优势，但初期投入总费用也相对不菲，而价值工程作为一种行之有效的成本管理工具，在其他行业已经得到应用推广，可以尝试在环氧沥青桥面铺装工程中推行，最大限度降低工程成本。3.4.2当前环氧沥青桥面铺装工程低成本管理存在的问题1.成本管理意识欠缺。环氧沥青桥面铺装工程涉及多个环节，施工现场管理人员和一线作业人员作为施工生产价值实现的主体，也是成本管理的主体，但现在存在的一种认识误区就是认为成本管理仅仅是“项目经理”，是“老板”的事，自己只要把“活”干好就可以，缺少集约经营，精细化管理、挖潜增效意识。2.目标成本针对性不强。当前在环氧沥青桥面铺装目标成本制订时，基本是沿袭上个项目的成本经验，缺少不同工程在应用环氧沥青桥面铺装技术的的横纵向比较，目标成本管理不深入，缺少针对性。3.过程的成本控制执行不到位。环氧沥青桥面铺装工程的成本管理从项目管理角度从执行的先后角度可以分为“三阶段，六步骤”，也即成本前期管理的成本策划、成本计划，成本过程中管理的成本控制，成本后期管理的成本核算、成本分析、成本考核，现在的普遍现象是施工成本后期管理做的还不错，但作为成本管理的执行环节的成本过程中的成本控制则重视不过，导致预期成本和实际成本往往存在较大偏差。4.奖励、激励制度不健全。项目管理过程中的监督机制不完善，缺少有效的考核制度，导致部门、岗位责权利关系混乱，严重挫伤工程参与人员的积极性。5现场施工组织管理存在不足。好的现场施工组织管理往往是保证成本控制能够执行的有效手段，规范的施工现场平面布置、优化合理的铺装施工方案、有效的质量控制措施、规范化的施工流程、可控的进度控制等都为实行环氧沥青桥面铺装低成本管理提供了保证。3.4.3环氧沥青桥面铺装工程低成本管理的基本原则施工企业想实现环氧沥青桥面铺装低成本管理的目标，必须遵循一定的成本管理31 环氧沥青桥面铺装施工技术研究原则，充分发挥成本管理的作用，杜绝“乱控乱卡”的现象出现。1.对比原则。保持对实际发生费用同预算费用的对比，严格控制收支平衡，利用“赢得值”法等常用的成本管理工具进行成本分析，使成本的偏差在可控范围，提升项目成本管理水平。2.“三全”原则。“三全”原则就是全过程、全方位、全员参与，在进行成本管理时，必须要考虑各种项目成本的影响因素，考虑各方面的利益权衡和分配，必要时可以考虑成立“成本控制小组”，小组成员应覆盖主要岗位，对于涉及成本较大的具体支出和费用进行专门分析。3.动态控制原则。项目的成本在日常支出中形成，具有动态性，容易受到多方面因素影响，没有一定的规律性，因此必须时刻关注控制项目成本运行中的差异，及时采取合理的措施控制控制成本不利影响在可控范围。4.主动性原则。在成本管理过程中，应当实行主动控制，积极管理，探索有利于降低施工成本的新工艺、新方法、新手段，创造有利于低成本管理的工作氛围，在技术、管理上寻找突破口，在保证施工质量目标、进度目标实现的基础上实现低成本目标。5.目标分解原则：目标应实行层次化、分解管理，目标管理可以概括为目标的制定、分解、执行、修正、评价等五个步骤环节，作为施工各项技术活动基本依据，良好的目标管理水平有利于低成本管理目标的实现。3.4.4价值工程理论基础3.4.4.1价值工程基础价值工程可以概括为通过对所研究对象的功能、费用因素分析，最终找到提高研究对象价值的方法，可以用公式3.1表述。v=F（3.1）C式中，v—价值系数；F—功能系数；C—费用系数价值工程的研究方法适用性极强，可以包括基于技术、经济、管理的方法等有助于实现目标的一切方法。表3.5价值工程理论内容与研究方法内容体系构成可应用研究方法对象选择经验分析法、ABC分析法、百分比分析法等功能分析理论计算法、技术测定法、统计分析法等功能评价功能成本法、功能指数法等3.4.4.2环氧沥青桥面铺装工程实现价值提升的基本途径32 河北工业大学硕士学位论文环氧沥青桥面铺装工程价值的实现包括对功能和成本两方面要求，通过价值工程公式分析可知，通过功能、成本的相对变化，可以通过多种途径实现价值工程的提升径，而考虑到合同约定、设计图纸的约束，以及投资单位资金预算限制、施工企业实现低成本管理条件下的环氧沥青桥面铺装的最优途径可以判断为“功能不变、成本降低”类型，应当从施工作业的各个环节寻找成本降低的可行方法，具体可以体现为优化环氧沥青桥面铺装工程的施工方案、合理配置各项施工资源、协调处理桥面铺装施工各道工序接口、提高桥梁铺装作业的施工质量、加快桥面铺装工程的施工进度等方面，最终实现以较低的成本达到该工程所需要的功能，从而实现环氧沥青桥面铺装的预期价值目标。3.4.4.3价值工程应用于环氧沥青桥面铺装工程分析流程价值工程在环氧沥青桥面铺装工程中的应用涉及到技术与经济领域，需要由项目经理牵头召集相关技术经济人员的共同参与，发现问题的症结，找到解决问题的有效途径，从降低成本角度入手，提高环氧沥青桥面铺装项目的使用价值，图3.20揭示了价值工程应用于环氧沥青桥面铺装工程的基本分析流程。图3.19价值工程分析流程图3.4.5价值工程理论在环氧沥青桥面铺装工程成本管理的应用研究3.4.5.1环氧沥青桥面铺装工程价值目标确定原则环氧沥青桥面铺装的价值目标着重包含工程质量目标、工期目标、投资目标，实施的主体是施工总包单位，价值目标的设定应综合考虑环氧沥青桥面铺装的质量、进度、成本三种因素，满足施工质量要求条件。降低工程施工成本，也意味着提高了项目的使用价值，因此施工单位应针对环氧沥青桥面铺装的施工方案，合理制定施工流程，探索施工过程中降低施工成本的途径，最终实现项目在此阶段的价值目标。3.4.5.2环氧沥青桥面铺装工程价值工程对象选择研究从环氧沥青桥面铺装的费用构成可知，各构成部分占实际总投资的比例分别为（数据来源为天津东风桥甲方内部成本概算和施工总包方投标书）：前期调研3%~5%（调研、专家论证、前期手续、可研），方案设计10%~12%（包括初步设计和施工图设计），招投标8%~11%（包括可研、设计、施工、监理、设备招标），施工60%~65%33 环氧沥青桥面铺装施工技术研究（乙方包工包料），维修保养10%~13%(包括维护设备引进)，其他费用9%~13%（业主方管理、财务费用，监理费用，资金利息等），其中施工过程在环氧沥青桥面铺装工程占据项目全寿命周期的成本比重最大，且在涉及价值工程的对象选择问题上相对复杂，需要考虑包括桥梁铺装作业过程人、材、机的资源合理调配等各种因素，工程环节链条较多。施工单位作为人、材、机的资源合理调配的执行主体，需要结合具体的桥梁设计图纸和公路沥青施工技术规范以及相关图集，制订可行的环氧沥青桥面铺装施工工艺流程，对劳动力安排、环氧沥青桥面铺装施工需要机械、施工所需材料三类资源进行合理调配，制订的环氧沥青桥面铺装施工专项方案应符合质量控制、进度控制、成本控制的三种要求，并且应注意控制对环境的污染，实现节能绿色施工，实现合同约定的目标。3.4.5.3价值工程功能分析与评价在环氧沥青桥面铺装工程中的研究环氧沥青桥面铺装项目价值工程功能分析比较复杂，其基本功能可以定位为交通提供安全、舒适的交通服务，主要由环氧沥青桥面铺装系统的要素和结构决定，环氧沥青桥面铺装系统相对于整个桥梁是一个分部工程，但对于自身而言也可以认为是一个单位工程，也可以认为是一个系统工程，因此，对于单项工程的定位和整合也就决定了项目功能的合理性，直接影响项目的成本控制。功能评价环节必须考虑功能定位与匹配的相互关系以保持功能结构的合理，满足环氧沥青桥面铺装的运营功能要求，实现环氧沥青桥面铺装高性能、低成本控制的目的。3.4.5.4价值工程方案优选在环氧沥青桥面铺装工程的研究环氧沥青桥面铺装工程建设既要满足“功能第一”的原则，同时在实现功能的前提下成本控制的重点，而内容的重点可以考虑通过合理的规划，合理的方案优化，合理地材料等措施进行成本组合控制，进行限额施工、鼓励技术创新、强化对施工过程的监管等措施降低成本，其他行业的成本控制成功实践证明，价值分析方法是行之有效的成本控制方法，可以实现对环氧沥青桥面铺装工程的低成本管理。34 河北工业大学硕士学位论文第四章环氧沥青桥面铺装病害表现及成因分析4.1环氧沥青桥面铺装工程病害调查分析4.1.1环氧沥青桥面铺装工程病害概述当前我国的桥面铺装主要包括钢桥面铺装和水泥混凝土桥面铺装，由于我国桥面铺装主要采用传统沥青材料，新型桥面铺装材料在我国成功的经验还不多，再加上施工工艺上的不足，导致桥面铺装在施工过程和使用过程中经常出现桥面病害。环氧沥青混凝土的强度性能优异，但其柔韧性相对沥青材料来说较差，桥面铺装容易出现开裂等病害，同时因为环氧沥青铺装密闭性好，施工过程残留水分不易挥发导致出现铺装层鼓包病害，如果处理不及时，会进一步发展成为坑槽。考虑到由于环氧沥青特殊的材料性质，普通沥青混合料与其不能形成有效的粘结，因此一旦环氧沥青桥面铺装层出现病害，往往维修采用环氧沥青或者环氧树脂材料，使得维修成本较高，据资料显示，仅扬州润扬大桥2009年进行维修而购买的日本环氧沥青就花费近500万元。（a）江阴长江大桥病害（b）武汉阳逻大桥病害（c）扬州润扬大桥桥面铺装病害（d）杭州湾大桥桥面铺装病害图4.1环氧沥青桥面铺装工程病害35 环氧沥青桥面铺装施工技术研究4.1.2环氧沥青桥面铺装体系病害调查统计通过笔者查阅和掌握的一些对已建的环氧沥青桥面铺装使用状况的调查数据分析，环氧沥青桥面铺装的病害根据出现的阶段不同可以分为施工期损坏、使用期病害两类，从外在的表现形式可以分为裂缝、表面缺陷、表面变形、铺装层脱落等，更具体还可以划分为开裂、鼓包、车辙等病害形式，如表4.1所示。表4.1环氧沥青混凝土桥面铺装病害分析时间分段病害成因病害体现表面鱼尾状裂纹铺装层异物鼓起机械设备相关铺装层表面皮料铺装表面混合料剥落施工期病害铺装层透水死料人为相关人为离析水分环境相关温度、风初期鼓包开裂鼓包中期鼓包扩展使用期病害晚期鼓包塌陷开裂铺装层表面不规则裂纹外伤铺装层表面划痕、凹坑铺装与钢板粘附性钢板清洁影响铺装层粘结强度潜在病害粘结料洒布量控制粘结料洒布过多铺装层抗滑问题密级配铺装层抗滑性能变化根据桥面铺装病害类型及发生频率统计，我们可以同样将桥面铺装病害进行如下划分。表4.2环氧沥青混凝土桥面铺装病害类型、成因分析及发生频率序号类型成因分析发生频率剪切滑移、脱国内早期钢桥面双层SMA钢桥面铺1界面抗剪能力不足引起层装主要的破坏类型。高温稳定性不足，重载作用下的变国内早期的双层SMA和单层浇注式2车辙形长期累积而形成。钢桥面铺装。36 河北工业大学硕士学位论文续表4.2环氧沥青混凝土桥面铺装病害类型、成因分析及发生频率序号类型成因分析发生频率高温稳定性不足，局部铺装质量不3推挤、拥包国内早期的双层SMA。均匀，而形成。气包或局部联结失效导致局部铺坑槽、近年通车的环氧沥青铺装，均有不4装质量较差，且铺装本身刚度大，剥落破坏同程度的出现。初期多出现放射装裂缝。一类为早期裂缝，很快表现为其他第一类裂缝在国内早期SMA铺装形式的病害，原因是联结层抗剪能的初期出现，近期环氧沥青铺装也5裂缝力不足或施工控制不到位等等；一有不同程度的出现。第二类裂缝是类为一定时期存在而不影响行车在环氧沥青铺装上，发现的病害。的裂缝，成因是疲劳破坏产生。泛油、光混合料高温稳定性不足或施工质国内早期铺装的初期出现，后期发6面的轮迹量控制不好，抗磨光功能不足而引展为推挤拥包；近期环氧沥青铺装，带或轮印起铺装抗滑性能不足已发现少量类似病害。从环氧沥青混凝土桥面铺装的调查结果分析，虽然我国南方和北方气候温度差异明显，但也可以发现一些规律：1.通过资料显示的数据分析，通车较早桥梁的桥面铺装结构设计时一般都不重视防水层和防排水体系的设计。2.桥面铺装病害病害类型可以归纳为三类：第一为由水损坏导致的松散、剥落病害，占到了总病害出现频率的将近一半；第二为由热稳性导致的推移、拥包病害，出现频率也较高；第三是在调查不同气候区内的桥面铺装结构中，环氧沥青混凝土桥面铺装裂缝分布在不同部位，且为数众多。4.2环氧沥青桥面病害表现形式分析及处理措施4.2.1开裂病害及处理措施4.2.1.1开裂病害分析环氧沥青混凝土为不可逆的热固性材料，具有一定的刚度，但柔韧性较差，因此在受到较大应变的情况下，譬如在行车荷载和温度的反复作用条件下，会因为疲劳破坏而产生开裂，同时外部交通重载条件下桥面还容易出现车辙等其他病害形式。纵向裂缝、横向裂缝、环状裂缝以及短小方向各异的微裂纹属于病害的初期表现形式，而根据裂缝出现原因不同，纵向裂缝包括疲劳裂缝和破坏裂缝两类，均属于结37 环氧沥青桥面铺装施工技术研究构性裂缝，有的纵向裂缝最长达15~20米，微裂缝属于非结构性受力裂缝，裂缝出现不规则，裂纹发展速度缓慢。一般跟施工工艺和施工控制不成熟有关，微裂纹长度小于20cm。（a）微裂缝（b）纵向裂缝（c）网状裂缝（d）纵向裂缝　　　　　（e）网裂图4.2环氧沥青桥面铺装开裂病害反射裂缝是桥梁裂缝病害的一种重要形式，是由于原有的桥面的裂缝在荷载和温度的作用下扩展到环氧沥青面层而形成的一种裂缝，反射裂缝在北美、北欧、我国北方地区出现频率比较高，并且在重复性交通荷载和周期性气候变化不利影响下，裂缝可能加速向四周扩展，显著降低铺装层的使用寿命，如何有效控制反射裂缝的出现已经成为环氧沥青桥面铺装技术面临的一大技术难题。图4.3反射裂缝出现机理图4.4反射裂缝示意38 河北工业大学硕士学位论文4.2.1.2开裂病害处理措施环氧沥青桥面铺装层开裂的处理方法主要为灌缝，通过封闭裂缝以避免水分下渗进一步损坏铺装结构，采用的材料通常为环氧沥青或者环氧树脂类材料，但如果产生网裂，只能挖补重新铺装，而针对反射裂缝的处理一般处理措施包括使用防裂效果更好的面层、增加沥青面层厚度、从结构本身入手防止和减少反射裂缝　如采用碎石化技术、设置应力吸收层等。4.2.2鼓包病害4.2.2.1鼓包病害分析环氧沥青桥面铺装如果施工环节控制措施不当，容易在桥面产生残留水分，在外界温度作用下，水分可能变成水蒸气浸入环氧沥青内部形成空洞，从而导致鼓包病害，严重时甚至会造成坑槽等更严重的病害，一般按照鼓包病害发展的不同形式和表现出来的外观形态，鼓包病害的形成可划分初期隆起、中期裂缝扩展、完全破坏阶段三个阶段。（a）（b）图4.5环氧沥青桥面铺装鼓包病害4.2.2.2鼓包病害处理措施对于病害情况不是很严重鼓包病害，可以通过环氧沥青灌缝修补，一旦病害情况比较严重，则必须采用挖除重新填补。4.2.3车辙病害4.2.3.1车辙病害分析根据车辙病害产生的成因不同，可以分为磨耗型、结构型、失稳型、压密型四种形式，车辙是我国环氧沥青桥面铺装的主要病害类型，主要原因可以归结为交通荷载反复作用下桥面施工质量和铺装材料质量两方面因素导致，其本质是材料的塑形变形，属于桥梁表面变形病害的一种典型类型，是车辆长时间在桥面上行驶后留下的车39 环氧沥青桥面铺装施工技术研究轮永久压痕，也是对桥面进行周期性评价的一个重要衡量指标，车辙的存在严重影响桥面铺装层的服务质量和使用寿命，在铺装已产生病害的大桥中，有近80%的大桥其桥面铺装均产生不同程度的车辙病害。（a）（b）图4.6环氧沥青桥面铺装车辙病害4.2.3.2车辙病害处理措施车辙病害是一种严重的铺装层病害形式，主要受到铺装材料自身性质影响，且在外部荷载作用会进一步加剧车辙病害严重程度，常规面层处理措施不能保证修复铺装层质量的可靠性，建议进行重新摊铺处理。4.2.4坑槽病害4.2.4.1坑槽病害分析坑槽病害源于环氧沥青桥面铺装层出现初始裂缝修复不及时条件下混合料的松散、脱落，形成特征按照破坏过程可以概括为单一裂缝、网裂、坑槽三个阶段。笔者结合天津环氧沥青桥面铺装实践，总结坑槽病害的出现往往由三方面因素导致：第一，施工作业过程中对环氧沥青桥面保护不到位，质量控制措施执行存在缺陷，譬如在天津某采用环氧沥青桥面方案施工作业过程中，使用侧喂料机采用橡胶传送带，施工过程中发现高温条件下胶带易老化，容易造成铺装层面层缺陷；第二，施工环节遗留在铺装表面的杂物未能及时清理，被过往汽车磨除，容易形成凹坑；第三，使用期间过往车辆上落物或者车祸等偶然事件对铺装表面的冲击与破损导致形成面层的冲击损伤。40 河北工业大学硕士学位论文（a）（b）（c）（d）（e）图4.7环氧沥青桥面铺装坑槽病害4.2.4.2坑槽病害处理措施处理坑槽病害的措施最简单的就是根据坑槽的尺寸、部位，挖掉出现病害的环氧沥青混凝土，采用填入环氧沥青混合料，压实并整平形成平整的路面，同时为了保持水分渗透，建议在界面接触处做环氧沥青过渡层。4.2.5推移病害4.2.5.1推移病害分析推移病害属于表面变形病害类型，本质是桥面铺装层产生的推移，产生机理可以认为是在车辆荷载作用下，铺装层与防水粘结层之间剪应力较大，当剪应力超过防水粘结层产生的粘结应力时，防水粘结层产生破坏，使桥梁面板与铺装层之间失去粘结力，导致车轮带及其附近出现推移病害，程度严重会导致铺装层脱落。41 环氧沥青桥面铺装施工技术研究（a）（b）图4.8环氧沥青桥面铺装推移病害4.2.5.2推移病害处理措施推移病害作为桥面铺装病害严重程度最大的一种类型，没有相对简单的处理措施，只能局部大面积重新施工环氧沥青桥面铺装层，施工难度、成本较高。4.2.6表面缺陷病害4.2.6.1表面缺陷病害分析表面缺陷病害主要是由于环氧沥青及混合料的配比不合理，局部存在摊铺薄弱区域，导致易出现剥落、泛油等病害。（a）泛油（b）光面的轮印（c）松散图4.9环氧沥青桥面铺装表面缺陷病害4.2.6.2表面缺陷病害处理措施表面缺陷病害的处治方法通常把缺陷的位置挖除，填入环氧沥青混合料压实整平。4.2.7铺装层脱落病害4.2.7.1铺装层脱落病害分析环氧沥青桥面铺装层脱落病害易发生在钢桥面铺装条件下，是在行车荷载作用下，铺装层相对桥面板将产生部分或整体错动，是钢桥面铺装病害中最严重的、特42 河北工业大学硕士学位论文有的破坏类型，粘结层失去桥面板的约束可能导致剪切破坏。此外，因为粘结层与防水层结合紧密，因此可以认为粘结层的破坏等同于防水层的破坏，进而出现桥面结构层的水腐蚀，程度较轻体现为推移病害。但是当环氧沥青桥面铺装层与水泥混凝土桥面基层组合时，由于材料的弹性模量迥异，在不利荷载作用下铺装层内部产生的应力差和应变差将导致层间粘结失效，加剧铺装层脱落。图4.10桥面铺装层脱落4.2.7.2铺装层脱落病害处理措施铺装层脱落病害的处理措施只能是重新做铺装层。4.3环氧沥青桥面铺装病害发生机理及相关性分析4.3.1环氧沥青桥面铺装病害发生机理环氧沥青桥面铺装病害是在外部交通荷载作用、施工工艺问题、材料自身问题等三个方面因素以及三种因素综合作用条件下，使得桥面铺装层产生开裂，如图4.12所示，在保养维护不到位条件下，病害会进一步发展成为鼓包、坑槽等病害形式，更严重甚至引起推移、脱落病害，影响桥梁整体的耐久性。因此，提高环氧沥青材料自身的性能、控制施工方案和技术的质量、有效管理行车荷载是当前防控桥面铺装病害的基本思路，设置完善的防水粘结层和采用密实的环氧沥青混合料面层、保证良好的层间结合性能、保证高性能粘层油的性能显得尤为必要，因此在设计时应考虑桥面防水体系设置，根据桥梁的具体使用要求和地方区域气候温度特点选用适宜的环氧沥青料，在施工时应保证环氧沥青混合料的配比、拌和、摊铺满足图纸、规范要求。43 环氧沥青桥面铺装施工技术研究图4.11环氧沥青混凝土铺装裂缝病害发展示意图4.3.2环氧沥青桥面铺装病害相关性分析笔者结合天津市某大桥环氧沥青桥面铺装项目，从开始铺装至后期维护，同施工、维护技术人员就环氧沥青桥面铺装病害的出现顺序进行了详细记录，按照病害出现的先后顺序可以总结为鼓包、裂纹、坑槽、纵向裂缝四种类型。鼓包病害最早在该桥施工初期发现，分析原因可能为运料车直接行驶摊铺车道联结层上进行卸料，出现滴水或漏油现象，导致水分或油污施工过程中被埋入混凝土内部，考虑到总包施工单位缺少施工初期的管理经验，以及施工现场气温炎热，导致较多鼓包病害出现，因此总包单位在后继工程施工时尽量选在低温时段卸料作业，采取了侧喂料机设备，同时加强施工过程管理，未出现鼓包病害。在施工缝两侧，行车道中间位置等区域出现不规则微裂纹病害，以横向分布居多，观测发现裂缝没有继续发展趋势，因此初期采取对应措施，裂缝出现原因应为碾压阶段压路机在碾压结束前急停转向导致，施工总包方因此加强了碾压过程管理，后期未再发现类似裂纹。该桥纵向裂缝由笔者在对该桥履行常规监督检查工作时发现，位于行车道纵隔板附近区域，裂缝上口已经呈现圆弧状特征，通过裂缝特征分析可以判断此类裂缝应为高应力下的疲劳裂缝，后继其他工程因为积压重型车辆，在施工阶段也发现类似纵向裂缝。44 河北工业大学硕士学位论文图4.12环氧沥青桥面铺装病害发展过程4.4环氧沥青桥面铺装施工病害成因分析环氧沥青桥面铺装铺装施工病害涉及到设计、施工、材料、养护等各种因素，但主要体现在铺装层材料、粘结层及防水层材料的选择与设计、施工方面，而我国现行桥梁及道路设计规范中，对于桥面铺装的具体环节仅进行了指导性说明，缺少具体、详细的参照说明。综合考虑依托工程的具体环境，环氧沥青桥面铺装病害的主要成因包括水所引起的、温度条件引起、铺装层结构应力引起、交通荷载引起、施工引起、养护不到位引起等。4.4.1水损害影响我国南方多雨潮湿，北方寒冷多雪的气候特征使得水损害已经成为桥梁病害出现的主要原因，尤其是北方多雪的特点会使桥面铺装层会产生严重的冻融破坏，如果考虑到施工过程、使用阶段的材料、施工工艺、交通荷载、超载、排水不畅等不利因素影响，将加速裂缝进一步扩展，降低桥梁的使用性能，增加维修养护的工作量。水损害的成因可以归结为桥面铺装材料的粘附性下降、造成桥面铺装层空隙率变大、从而导致铺装层开裂，水分渗入到层间处，在外部载荷以及温度作用下出现水损害，最终使桥面铺装层丧失强度和防水功能。我国现行规范中在环氧沥青混凝土桥面铺装设计中对于防排水设计尚有不足，均未考虑桥梁整体防水方面的要求，如何保证渗入铺装层内部的水分能及时排出，降低45 环氧沥青桥面铺装施工技术研究界面间的压力应当成为设计人员必须考虑的条件。4.4.2温度条件影响桥梁工程的功能使得桥梁直接受到外界气候条件的影响，我国迥异的气候温度条件对桥面铺装材料的影响很大，同时，由于桥面铺装层和桥面结构的温度变化节奏不一致，容易由于温度产生损坏，并且导致其因温度变化引起的伸缩受到桥面结构的约束，这也是铺装层损坏的原因之一。4.4.3桥面铺装层结构受力影响桥面铺装层直接承受交通荷载的冲击，同时桥梁结构的主梁及铺装结构自身的构造都会影响到其自身应力的分布，因此形成一个复杂的动力体系，但桥面铺装层结构受力主要分析水平剪力，据资料分析，典型的如车辙、拥包等桥梁铺装病害产生的主要外因在于交通荷载的水平惯性力在铺装层产生的水平剪力，主要内因是铺装层及其与桥面板结合面上的粘结材料的抗剪强度不能满足受力要求，因此解决铺装层的界面抗剪问题，解决外力作用下铺装层和结构层的应力应变不连续问题已经成为桥面铺装成败与否的关键。当前我国桥梁规范中桥面铺装层的计算理论还有待进一步完善，并且现行桥面铺装方案已经同现在的交通通行能力实际（譬如重型汽车的增多、车速的增快）不相适应。4.4.4铺装层结构与材料设计影响桥面铺装中选用的粘结材料和铺装材料不当是导致桥梁铺面病害出现的重要因素，要求粘结材料和铺装材料不但具有要求的物理、力学性能，还要具有良好的防水性能。从资料分析，桥面铺装结构层的厚度和级配组成一般没有经过特别设计，多数环氧沥青桥面铺装层的厚度明显偏薄，而实际上，因为桥面受力体系同桥面铺装体系共同作用导致该部位的的受力状态非常复杂，对于铺装层能结构和材料的要求更为苛刻。因此为了避免对桥面铺装材料性能的片面应用，保证铺装层的材料设计符合均衡性，应严格参考结构分析数据，从设计角度最大限度保证铺装层同桥面整体变形的协调一致，同时在设计阶段，建议结合工程实践，通过设置桥面沥青铺装层的质量控制指标（譬如车辙病害），建立桥面沥青铺装层内部合理的设计指标（譬如铺装层内部最大剪应力），参照结构荷载效应不超过抗力原则，最大限度消除铺装层结构、材料的不利影响。46 河北工业大学硕士学位论文4.4.5交通荷载影响研究发现，我国公路设计标准轴载大多为100KN，而实际我国交通超载严重，往往轴载达到将近200KN，甚至有的接近300KN，直接导致桥面铺装层的应力增大，加速桥梁铺装结构的损坏。分析车辆的行驶特点可以发现，车辆的行驶速度同环氧沥青混合料的蠕变时间成正比，也即车轮与路面的接触时间越短，混合料的蠕变变形就越小，反之亦然，因此考虑到夏季高温的不利影响，在交通荷载的长期反复作用下，环氧沥青混凝土铺装层因为变形累积将形成最终的车辙病害。因此，从控制交通荷载，提高桥梁使用耐久性角度出发应采取适宜控制措施，严格控制重型超载车辆的上桥通行次数，同时提高粘结层和铺装层材料的性能等级与设计标准；一方面应根据当地气候特征，在夏季高温季节和平时，有区别的限制行驶车辆的速度和桥梁的通行能力。4.4.6施工工艺影响造成环氧沥青桥面铺装质量病害的另一个重要原因是施工工艺问题，通过研究发现桥面板平整度控制不精确、环氧沥青铺装层与桥面板的粘结不充分、混合料级配不良、摊铺不到位、压实不足都可以归结为施工过程中施工质量控制不严导致，直接降低了桥梁铺装层使用的可靠性。同时，在施工过程中，工人和技术人员往往容易忽略一些施工细节，进而造成本可避免的病害产生，譬如压路机的吨位不够，导致对环氧沥青混凝土压实不过，使得孔隙率较大，容易导致早期水损害的出现，而钻芯取样后不能及时填坑也会为铺装层病害留下隐患。因此，环氧沥青桥面铺装层施工必须有严格的施工组织和质量保证措施，施工时必须严格遵循施工专项方案要求和技术要求施工，重视环氧沥青及混合料的时温依赖性，控制好施工作业的每一道环节，建立质量控制小组就施工中出现的主要问题、重要问题进行针对性分析、采取针对性措施，实现对桥面铺装分部作业的全面质量控制。4.4.7铺装层养护影响我国一些环氧沥青桥面铺装使用情况不能令人满意，体现在大跨径重载桥梁更为明显，因此营运期的维护保养对于桥梁能否正常使用显得非常关键，处理措施及时得当铺装桥面的使用寿命明显长于养护维修不及时的桥梁环氧沥青混凝土早期养护的工作量相对较小，建议在早期养护应建立巡查制度，定期观察桥面的使用状况，同时对出现的微小裂缝和鼓包等病害做到及时处理，同时47 环氧沥青桥面铺装施工技术研究注意应该用专门的快速的固化的环氧沥青对裂缝和鼓包进行处理，不能用其他的替代材料如改性沥青去处理。4.5关于在环氧沥青水泥混凝土桥面铺装工程设置应力吸收层的初步研究当前大量城市桥梁面层面临重铺，而反射裂缝是在对既有桥梁进行罩层加铺后普遍存在的病害，因此为了提高桥面的使用寿命，提高桥梁的耐久性，在基层和面层之间设置应力吸收层成为一种解决反射裂缝问题的有效途径。应力吸收层应具有良好的应力吸收的功能、抗疲劳性能、粘结功能、防水功能特征，而环氧沥青材料凭借良好的材料特性可以完美的满足上述条件，成为应力吸收层设置的首选材料，并且同其他材料相比，具有模量更大、层厚可以更厚、抗车辙性能好、高温性能更好的特点。笔者考虑到环氧沥青在固化阶段的良好粘结性能，以及环氧沥青搅拌成型的材料性能同固化条件直接相关，认为有必要进行深入研究和试验，因此同笔者单位有业务关系某材料检测试验室合作，尝试研究NJ(N为粘结料，J为结合料)多组分HLJ-5210环氧沥青(天津市东风桥采用)适用于抗反射裂缝的应力吸收层或下面层的可行性，寻求在满足各种施工性能的同时可以降低环氧沥青铺筑成本的有效途径。根据常规桥面铺装材料检测要求，选择在桥面铺装的测评级配，通过马歇尔方法确定油石比，鉴于笔者的科研能力和水平所限，本次试验仅对抗水性能、高温性能两个指标进行检测，并与ChemCo环氧沥青进行对比，最后依据我国路面设计规范计算出给定情况下的环氧沥青最佳铺筑厚度，分析环氧沥青用作应力吸收层的经济性，提出针对性的建议。4.5.1材料设计方案沥青是结合料中分量最多的一部分，与环氧树脂拌合需考虑其相容性问题，并为了维持成本与保证试验的一般性，本次试验采用了较为常用Caltex70型沥青，具体结果见表4.3~4.5。表4.3Caltex70型性能指标检测项目技术指标检测结果针入度（25℃、100g、5s）/0.1mm60~8067针入度指数PI-1.5~+1.0-1.04延度15℃/cm不小于10017048 河北工业大学硕士学位论文续表4.3Caltex70型性能指标检测项目技术指标检测结果延度10℃/cm不小于1519.2软化点/℃不小于4746.760℃动力粘度/Pa•s不小于180183密度（15℃）/g•cm-3实测记录蜡含量（蒸馏法）/%不大于2.2闪点/℃不小于260溶解度/%不小于99.5薄膜加质量损失/%不大于±0.80.14热试验残留针入度比/%不小于6191163℃残留延度（10℃）/cm不小于67.8（5h）表4.4测评级配粒径13.29.54.752.360.60.075通过率1009770623511表4.5测评级配性能实验项目马歇尔稳定度/kNTSR/%VMA/%数据36.4492.714.424.5.2配合比设计验证资料查阅可知，常见的应力吸收层级配应控制在不超过AC-5级配，故推荐采用这种级配。考虑到应力吸收层的密实效果要求更高，因此油石比的控制空隙率设定为2.5%。依据环氧沥青混合料（热拌）配比的设计方法确定试验级配，四种油石比沥青用量分别为6.0%、6.5%、7.0%和7.5%，采用马歇尔方法击实成型，具体最佳沥青用量可以参考4.6数据。表4.6最佳沥青用量（马歇尔方法）沥青用量/%干重/g水中重/g表干重/g毛体积密度/g•cm-3最大理论密度/g•cm-3空隙率/%1205745.61210.92.6082.7411209745.01210.72.6142.7414.76.01207744.41211.52.6102.741均值2.61249 环氧沥青桥面铺装施工技术研究续表4.6最佳沥青用量（马歇尔方法）沥青用量/%干重/g水中重/g表干重/g毛体积密度/g•cm-3最大理论密度/g•cm-3空隙率/%1210749.11215.22.6262.7351211750.21217.42.6252.7354.06.51212750.51216.32.6242.735均值2.6251217754.11220.72.6102.7061216754.01220.92.6222.7063.37.01217756.21221.02.6192.706均值2.6171222756.21226.72.6192.6881223757.51225.52.6172.6882.57.51224757.81225.92.6242.688均值2.620注：根据空隙率≤2.5%的原则，选取油石比7.5%。4.5.3路用性能检测4.5.3.1抗水损害检测抗水损害性能应采用冻融劈裂试验，本次检测方案设计马歇尔试件（成型）双面击实50次，试件空隙率达到6%，具体试验结果如表4.7所示。表4.7环氧沥青混合料冻融劈裂值沥青类型未冻融循/kN均值/kN冻融循环/kN均值/kNTSR/%43.4138.6442.7637.81HLJ-521041.1138.9194.644.5139.2845.7739.9194.6%的TSR值表明了HLN-7611因为具有高密度和良好的防水性，可以成为良好的应力吸收层材料。4.5.3.2高温性能检测由于ChemCo环氧沥青假定也用于铺装钢桥面的下面层，因此可以对ChemCo与HLJ-5210混合料进行性能比对，具体试验结果如表4.8所示。50 河北工业大学硕士学位论文表4.8两种环氧沥青混合料车辙试验结果混合料名称动稳定度/次•mm-1永久变形/mm相对变形％ChemCo272200.5730.7HLJ-5210147750.7481.5表4.9试验结果可以发现，水对环氧沥青混合料的影响是极为严重的，在环氧沥青混凝土桥面铺装作业时，应当对现场水分严格控制，包括施工人员不能滴汗和喝水。表4.9两种级配混合料浸水车辙试验结果混合料名称动稳定度/次•mm-1永久变形/mm相对变形％ChemCo162191.0351.9HLJ-521092901.3063.64.5.4结构计算与经济评价为了便于对比HLJ-5210环氧沥青混凝土的优良性能，笔者同桥梁设计专业人士合作，采用专业路面设计软件(HPDS2011)进行模拟工况下的路面设计，依据我国当前路面设计规范，设计控制指标设定为弯沉量和环氧沥青混凝土面层层底拉应力，算出HLN-7611环氧沥青混凝土层厚度，经计算HLJ-5210环氧沥青混合料价格大致为450-520元/吨，价格成本优势明显。4.6关于在环氧沥青桥面铺装工程设置排水系统的相关建议环氧沥青铺装层排水系统系统根据排水的目的可以分为表面排水和结构内部排水两类，按照构造可以分为桥面纵坡、横坡和泄水管三部分，而依据具体结构组成则可以包括桥面本身、过水断面、进水口、排水管、落水管和桥头集水设施等。有效的防排水措施，可以将桥面滞留水迅速排除，有利于提高桥梁结构的耐久性，因此从施工技术措施、设计角度进行排水系统的相关考虑，作为影响环氧沥青桥面铺装层使用的重要方面，桥面排水系统的设计、施工应贯穿桥面基层、防水粘结层、铺装层等各个方面，下面从桥面泄水钢管和伸缩缝的角度结合现场施工经验提出改进措施，有助于提高环氧沥青桥面铺装工程排水系统的排水质量。4.6.1泄水钢管完善措施工程应用实践发现桥面大多采用铸铁泄水管，考虑到实际中管口设计标高必须保持同环氧沥青铺装层顶面标高的严格一致，而且因为防撞护栏、桥面铺装结构、泄水管三者的贴紧导致渗入铺装层内部的水不能及时排放，进而引起环氧沥青桥面铺装的水损害。51 环氧沥青桥面铺装施工技术研究考虑对泄水管进行改进（总体布置详见图4.14），管口顶部采用铸铁格栅盖，为实现排水通畅，泄水管管口应略低于环氧沥青铺装层顶部约10mm，同时为防止排水渗湿桥梁结构，泄水管下端应控制伸出行车道板主梁底面200mm；泄水管伸入环氧沥青桥面铺装结构层的部分可做成椭圆孔状并成圆周均匀分布，孔间距根据经验可控制在20mm，泄水钢管展开大样如图4.15所示；利用沥青基防水挤压条粘贴在环氧沥青铺装层与护栏间隙可以有效防止水分从间隙渗入。图4.13泄水管的总体布置图4.14泄水钢管展开大样4.6.2伸缩缝完善措施环氧沥青桥面铺装结构伸缩缝的正确、合理设置对于提高桥面的防水能力具有重要作用，为了能够让伸缩缝形成一个闭合良好的U型槽，避免桥面积水渗透到桥梁结构，可以考虑选择横向两端有翘头的伸缩缝，同时可以考虑在伸缩缝上游方向设置条形透水性环氧沥青混合料。4.7环氧树脂桥面铺装方案的优化建议（以钢桥面为例）4.7.1典型环氧树脂桥面铺装方案优化桥面铺装方案的有缺陷设计是导致环氧沥青桥面铺装病害产生及其迅速发展重要原因，在桥面钢板上设置高韧性、高抗裂性能的防水粘结体系，可以满足环氧沥青铺装体系的功能要求，提高桥面基层的耐久性，因此笔者结合平时工作接触到环氧树脂桥面铺装的工作实践，通过现场的工作经验，结合工程一线发现的病害问题，在翻阅了大量资料的基础上，提出了钢桥面板上加铺复合反应性防水体系的解决方案，但防水体系材料的选用及同临近界面的受力性能的具体效果有待试验室指标分析及应用观察。52 河北工业大学硕士学位论文图4.15典型环氧沥青桥面铺装方案图4.16环氧沥青桥面铺装优化方案典型的环氧沥青桥面铺装方案（图4.16所示）未设置专门的防水层，缺少防水层，其可能的后果就是环氧沥青混凝土铺装层一旦开裂，很快发展到钢板，使防锈漆（环氧富锌漆）被氧化，从而导致铺装脱层，同时呈现出鱼尾状裂纹的早期病害形式，若修复不及时，裂纹将向下扩张，直接威胁到桥面结构，并且因为传统方案的环氧沥青铺装层开裂后，水和空气沿环氧富锌漆中的微空隙扩散，导致环氧富锌漆中的锌粉变成氧化锌或锌盐，造成铺装局部脱层，产生伴随性开裂病害，严重时甚至会演变为坑槽病害，因此，优化方案（图4.17所示）采取设置合理的防水层措施可以防止桥面铺装产生严重的崩溃性破坏，提高桥梁的耐久性。防水粘结层材料可以考虑高粘性复合反应型树脂和环氧沥青的混合材料，可以考虑采用新型复合防水粘结要求的多组分环氧沥青，也可以考虑采用其他高性能高分子粘性材料（譬如高分子树脂防水膜+专门胶粘剂），同时考虑到防水粘结防水体系坐落在防锈层和下层环氧沥青混凝土，同钢桥铺面结构相仿，因此结合具体情况，可以尝试用于水泥混凝土桥面铺装施工。4.7.2环氧沥青桥面施工优化方案设计及施工建议对于增设防水粘结层的优化方案有别于典型的环氧沥青桥面铺装作业，具体建议如下：1.作业温度和作业时间的严格控制。环氧沥青应由专用混合机拌和，工作温度应控制在140℃左右，环氧沥青通过专用管道添加到搅拌器中与集料混和，用红外线测53 环氧沥青桥面铺装施工技术研究温仪监测环氧沥青混合料的出料温度，控制在120℃左右，在要求条件不具备时，应通过相关措施保证满足建议要求以保证施工质量。2.防水粘结层的材料选用及设计厚度应建立在专门建材试验基础上的研究分析基础上，防水粘结层的材料与桥梁面层的结合力、抗穿刺能力、耐腐蚀能力、层间抗剪性能等应有可靠的依据作为支撑，同时考虑经济性和降低自重原则，防水粘结层的成分配比必须严格经过试验室配比计算，单一材料或者混合料的各项性能必须符合设计要求，施工前必须具备进场条件，必须复试合格后才能允许施工。3.防水粘结层的用量，喷涂厚度必须严格符合设计要求，建议可以考虑分层喷涂，控制好每层的喷涂时间间隔和温度，喷涂的厚度偏差控制暂时可以借鉴《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40－2004）相关章节关于环氧沥青材料的要求。4.材料养护必须保证足够。结合工程实际条件，建议环氧沥青混合料自然条件下养生时间控制在40天左右。5.对于钢桥面和水泥混凝土桥面的面层处理必须符合设计要求，涉及到钢桥面的光泽度和粗糙度等指标必须符合规范、图纸要求。6.施工环境温度建议不应过低，经验值控制高于10℃、外界风速不宜过大，应小于三级。54 河北工业大学硕士学位论文第五章环氧沥青桥面铺装施工质量检验5.1环氧沥青桥面铺装工程施工质量检验主要环节环氧沥青桥面铺装质量检验应贯穿于整个作业过程，其中包括沥青、集料、填料、油石比、级配、马歇尔稳定度、流值、孔隙率等都属于原材料质量检验；混合料出厂温度检验、运输至现场温度检验、初压温度检验、碾压结束温度、混合料的拌和均匀性等都属于温度环节的质量检验；铺装层厚度、平整度、宽度、压实度、摊铺均匀性等都属于环氧沥青混合料铺装层质量检验的内容，图5.1为环氧沥青桥面铺装工程质量检验的主要环节。图5.1环氧沥青桥面铺装工程质量检验的主要环节5.2环氧沥青桥面铺装工程质量检验方案环氧沥青优异性能的化学反应源于环氧树脂、固化剂改性沥青和集料拌制时的混合，因此在桥面铺装层的施工过程中必须严格控制环氧沥青混合料的温度、时间，必须完全隔离水，同时最大限度避免废料、碾压不实、环状裂缝等病害的出现。5.2.1环氧沥青原材料性能检验环节质量检验方法为确保各项性能指标满足设计要求，环氧沥青混合料使用前应全面检验，应控制在120℃对规定尺寸成型的试件养生成型，在拉力试验机上做拉伸试验，测得其拉伸强度和延伸率指标，试验数据应符合原材料质量控制要求；集料的洛杉矶磨耗损失、砂当量等具体技术指标应严格符合设计、规范要求；矿粉应经由石灰岩碱性石料磨细形成，矿粉的亲水系数、加热安定性等技术指标应符合设计、规范要求。55 环氧沥青桥面铺装施工技术研究5.2.2环氧沥青混凝土配比环节质量检验方法应采用马歇尔试验确定混合料中的环氧沥青最佳用量，试件建议分为固化和不固化两组，其中前者成型后应置入恒温箱（120℃）至少四个小时，后者则不需要专门加热养护，通过试验确定环氧沥青混合料的相关参数，从而达到要求的性能指标。5.2.3防腐涂装层施工环节质量检验方法防腐涂装层应选用经室内试验和工程实践证明具有优良综合性能的材料，应采用湿膜卡在涂料喷洒施工中进行随时抽测，采用磁性干膜测厚仪待漆膜充分干透后进行厚度检测，同时漆膜质量应符合质量验收要求，无明显缺陷，具体如表5.1~5.2所示。表5.1基层处理外界条件控制方法（适用于钢桥面）控制项目控制要求检测方法环境温度5～40℃温度计测量空气相对湿≤85%干湿度温度计测量再查表换算，或直接用仪器测量空气湿度度钢板表面温≥空气露点温度钢板温度仪测量度3℃空气露点露点测试仪或由空气温度和空气相对湿度查表求出表5.2防腐涂装作施工质量检验方法（适用于钢桥面）工序检测检测手段检验要求检测数量标准/记录油污、GB/T13312-97除油目测清除可见油污、杂质全面杂质ISO8503-6：1998全面检测清洁度图谱对照Sa2.5级要求GB8923-88/记录表、监理选点喷砂粗糙度测量仪或6点GB/T13288-91/GB6062-85粗糙度表面粗糙度比较40-80μm/1000m2记录表样板56 河北工业大学硕士学位论文续表5.2防腐涂装作施工质量检验方法（适用于钢桥面）工序检测检测手段检验要求检测数量标准/记录自检用湿膜卡6点（无机富锌除/1000m2膜厚达到规定膜厚GB4956-85/记录表外），监理用磁性（每道漆测厚仪均测）≥6Mpa(环氧富锌漆)6点涂漆结合力拉开法（GB/T5210-85）≥5Mpa（其它漆）/1000m2颜色达到色卡要目测、自检和监理专求，漆膜无流挂、检在每道涂指干后全外观全面针孔、气泡、裂面检查，并记录于记纹等缺陷录表中。5.2.4防水粘结层施工环节质量检验方法环氧沥青粘结层材料应与下层的混凝土桥面之间形成较好的粘结力和致密性，现场应采用透水试验测试防水粘结层的防渗透性，而《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)和《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）则提供了工程质量检测指标，具体可参考表5.3。表5.3防水粘结层质量检验方法项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率权值A与B组分加热温1±3℃温度计；随时1度A与B组分混合比2±3%称量法；当天施工前1例粘抗拉强度拉伸试验；≥9.6MPa(23℃)3结拉伸试验；每日一次1断裂延伸率拉伸试验；≥185%(23℃)料4洒布量±0.05L/m2接着法；每幅一次15外观均匀一致、无气泡、无异物目视；随时1预埋试件的≥3.0MPa(23℃)拉开法；仅限于试铺段不61拉拔强度≥2.0MPa(60℃)少于五个数据57 环氧沥青桥面铺装施工技术研究续表5.3防水粘结层质量检验方法项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率权值防水涂膜厚度符合设计规定设计未规定时，测厚仪：每200m2测4点71（mm）±0.1或按材料用量推算粘结强度(MPa)不小于设计要求，且≥0.3（常温），拉拔仪：每200m2测4点81≥0.2（气温≥35℃）（拉拔速度：10mm/min）抗剪强度(MPa)不小于设计要求，且≥0.4（常温），剪切仪：一组3个（剪切91≥0.3（气温≥35℃）速度：10mm/min）5.2.5环氧沥青铺装层施工环节质量检验方法1）环氧沥青混合料中矿料级配和沥青含量可以按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）方法取样、测定；每台拌和机应在每天进行至少2次取样，并依据表5.4规定项目、方法、质量要求进行检验。2）环氧沥青混凝土铺装压实可以按《公路工程路基路面现场测试规程》（JTJ059-95）规定的方法对试验段进行钻芯取样或用核子仪测定其压实度。3）桥面层的油石比、混合料级配等具体参数指标的检验应在环氧沥青桥面铺装施工结束后立即进行，具体验收标准可以参考表5.4。表5.4环氧沥青混凝土铺装层施工质量检验标准项目检查频度质量要求检验方法A、B组分加热温度随时±3℃温度计A、B组分混合比例当天施工前±3%称量法抗拉强度≥2.00MPa(23℃)结合料每批一次拉伸试验断裂延伸率≥220%(23℃)出料温度每锅110~121℃红外温度计4.75mm：±3%矿料级配2.36mm：±3%每200t一次抽提试验0.075mm：±2%油石比±0.2%无花白料、无结团成块或离混合料拌和质量每锅目视析现象马歇尔稳定度≥40kN（完全固化）流值每200t六个试件2~5mm马歇尔试验空隙率≤3%58 河北工业大学硕士学位论文续表5.4环氧沥青混凝土铺装层施工质量检验标准项目检查频度质量要求检验方法混合料仅限于试验段≥3000με弯曲试验极限弯曲应变不少于五个数据（-10℃，50mm/min）前场料车内混合料平每车110~121℃金属杆温度计均温度初压终了：≥82℃压实温度随时红外温度计终压终了：≥65℃外观随时表面无质量病害目测接缝随时紧密、平整、顺直目测、4m直尺每层、每100m压实度≥试验室标准密度的98%密度仪一处总厚度：±3mm厚度全桥路面测厚仪上、下层厚度：±10%横坡每100m测六处±0.3%水准仪摩擦系数每车道一处≥45BPN摆式仪每车道每500m渗水系数基本无渗水渗水仪一处IRI≤2.5m/km平整度仪：全线每车道按平整度全桥每车道σ≤1.2mm100m计算预埋试件的仅限于试铺段≥1000万次疲劳试验疲劳寿命不少于三个数据（20℃，6.0kN，10Hz）5.2.6环氧沥青桥面铺装工程质量检验综合评价在环氧沥青各环节施工作业质量检验完成后专职质检人员应对完成情况进行综合评价，评价工具应包括检验的主要内容和拟解决但问题以及评价结果，针对天津环氧沥青桥面铺装工程施工作业特点，评价内容设计为14个步骤，评价结果可分为4档，即优秀、良好、一般、较差，评价结果应及时反馈给项目部施工负责人和技术负责人，以便采取及时整改措施，可参考表5.5。表5.5环氧沥青桥面铺装工程质量检验综合评价表序号检验的主要内容和拟解决的问题评价结果1检验现场管理、技术、作业人员各司其职的能力和效果良好2检验铺装作业涉及施工机具是否完好和有效良好59 环氧沥青桥面铺装施工技术研究续表5.5环氧沥青桥面铺装工程质量检验综合评价表序号检验的主要内容和拟解决的问题评价结果3检验控制粘结料喷洒量和洒布范围的方法及有效性良好4检验防止车轮粘料污染未进行铺洒作业区域的方法良好5检验喷洒粘结料后遇到意外条件的应对处理方法良好6检验和修正摊铺速度是否符合计算要求良好7检查环氧沥青混合料的松铺系数是否符合设计要求良好8检验处理环氧沥青混合料“死料”的方法良好9确定合理的碾压参数是否符合设计要求良好10检验用振动板或小型压路机压实的效果良好11检验碾压终了温度的检测与控制是否同设计要求相符良好12检验切割施工缝(纵缝、横缝)方法的有效性良好13根据各种接缝形式的优缺点确定桥面铺装时的接缝形式良好14检验桥面清洗材料的使用方法与效果良好5.3应用不同类型材料的桥面铺装工程质量检验方法比较分析环氧沥青混合料、SMA、浇筑式沥青混合料作为三种新型桥面铺装材料，在材料的自身性质、施工工艺流程、质量检验方法上都体现出一定的差异，三种新型材料在我国桥面铺装工程中也有了一定的应用，但是我国与材料的设计、施工、质检配套的规范、图集还不健全，主要的施工依据就是《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2－2008）、《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）与《沥青路面施工与验收规范》（GB50092-96）的规定，而在我国的沥青混凝土桥面铺装工程检验批质量验收制式表格中也缺少对上述三种新型材料的专门规定，在主控项目、一般项目的检验批规定中采用的是共性的要求，规定非常模糊，现场技术人员也缺乏深刻理解，导致质量验收在实施时控制尺度难以掌握，也间接导致了新型材料桥面铺装工程“病害”的出现。5.3.1环氧沥青材料同SMA、浇筑式沥青混合料的性能比较分析环氧沥青材料同SMA、浇筑式沥青混合料的路用性能以及物理力学性能已经在2.2节进行了比较分析，就路用性能而言，可以发现环氧沥青材料的高温稳定性相比其他两种材料更优异，而浇筑式沥青混合料的的水稳定性更强一些，其他譬如低温条件抗裂性、抗疲劳性能、抗滑能力三种材料相差不多，整体而言，环氧沥青材料对于施工过程质量控制要求更严格，浇筑式沥青混合料成型产品性能与施工作业环节关联60 河北工业大学硕士学位论文不大，SMA的综合性能居中；就物理力学性能分析，环氧沥青材料的动稳定度和极限抗弯强度等大多数指标均大于其他材料，尤其是动稳定度更远超其他材料的同一指标，SMA改性沥青混合物在材料构成中增加了纤维材料，并且SMA的孔隙率和线收缩系数更大一些，但间接拉伸强度和极限抗弯强度指标同其他材料数据差别较大，可以明显看出，环氧沥青材料的性能更加优异。5.3.2环氧沥青桥面铺装同其他材料桥面铺装施工工艺比较分析材料自身的性能决定了材料施工工艺的差别，同SMA、浇筑式沥青混合料的桥面铺装作业要求相比，环氧沥青桥面铺装要求更加严格，而浇筑式沥青混合料具有自流成型、无须碾压的特点，不存在压路机碾压环节，去除了碾压的复杂操作，但在摊铺作业结束后，要求必须马上伴随碎石撒布机作业并用滚筒人工碾压碎石，保证碎石嵌入沥青混合料中；SMA施工作业流程同环氧沥青材料大致相似，都包括备料、拌和、温度控制、运输、摊铺、碾压、养护等环节，但在碾压过程应遵循“紧跟、匀速、高温、少水、高频、低幅”的原则，同环氧沥青混合料碾压有所区别；三种材料在应用于桥面铺装工程施工的温度控制、时间控制上都有所差异，需要结合具体的施工现场条件、材料特点、图纸规范要求精确控制，但环氧沥青混合料的施工质量允许偏差要求最为严格。表5.6钢桥面三种铺装材料质量控制标准比较表5.3.3环氧沥青桥面铺装同其他材料桥面铺装的质量检验比较分析同样可以参考5.2节中环氧沥青桥面铺装施工质量检验的分析思路，也可以从原材料性能检验环节、沥青混凝土材料的配比环节、防腐涂装层施工环节、防水粘结层环节、铺装层施工环节进行不同桥面铺装材料在施工环节的质量检验比较。1）在原材料性能检测环节应针对不同桥面材料选取合适指标进行试验和检测，包括粗骨料、细骨料、矿粉、改性硬质沥青、木质素纤维等具体材料的不同原材指标，譬如表观密度、含水率、亲水系数、含泥量、塑性指数、筛孔通过率、洛杉矶磨耗损61 环氧沥青桥面铺装施工技术研究失、坚固性、针入度、软化点、延度、闪点、密度、溶解度等具体技术性能指标都应采取相应的试验方法抽测后同要求限值进行比较，材料不同，对应的性能指标也不同，导致质量检验的方法手段也不同。2）沥青混凝土材料的配比环节的质量检验方法也主要受到环氧沥青材料性能的影响。环氧沥青材料的配比主要在室内配置，通过“三阶段”的配比，在试验段中进行验证，然后取样试验，对配比的质量进行检验；浇筑式沥青混凝土中的改性硬质沥青应根据工程所在地区的气候条件选取适宜的掺配方式和比例，同样应进行试铺，取样试验，对配比进行质量检验；SMA改性沥青混凝土掺加纤维配比后同样应试铺，取样、试验，试验方法手段同环氧沥青材料。3）就钢桥面而言，在防腐涂装层施工环节，从施工的连续性考虑，环氧沥青对施工外界条件要求严格，在除油、喷砂、涂漆作业时对于检察的频度和方法都有严格的质量检验规定；SMA在进行桥面基层处理时应完成抗剪变形钢筋的加焊，因此对于钢筋的规格、长度、间距、焊接质量、焊点分布都需要进行现场检验，防锈漆的选用同环氧沥青桥面选择环氧富锌漆有所区别，一般选用环氧沥青厚浆型防锈漆，在检验原料及施工质量时应依据具体漆料类型选择相应控制指标；浇筑式沥青混合料的防腐涂装层质量检验要求同环氧沥青材料质检要求。4）环氧沥青桥面铺装的防水粘结层材料为环氧沥青，而SMA改性沥青的粘结层采用的为乳化沥青形式，需要现在实验室掺配，质量检验时应满足残留物针入度、残留物延度比、粘附性试验、沥青标准粘度、贮存稳定度等针对性指标和现场施工质量如粘结层厚度、平整度、宽度、横坡度等通用指标；而浇筑式沥青应制作现场试件送检试验检验试件的针入度、软化点、延性三种指标，其他通用的施工检验方法同环氧沥青材料和SMA改性沥青材料。5）环氧沥青桥面铺装层施工作业过程的质量检验贯穿于沥青混凝土的配比、运输、摊铺、碾压、养护等环节，针对环氧沥青试验段及正式施工段的质量检验在5.2.5小节中已经从马氏试验、油石比、施工温度、级配、铺装的外观、接缝、铺装厚度等多方面进行了要求；SMA改性混凝土因涉及到纤维用量同环氧沥青在配比方法计算略有区别，但在贮存、运输、碾压、养护等环节质量检验方法基本一致，尤其要重视对于时间和温度的严格监控，实行随时抽检，而为了防止SMA的纤维拌合不均匀导致的“油斑”病害，应适当加大对纤维的投放数量和投放时间的检验力度；因为浇筑式沥青混合料具有自流性、无需碾压的特点，所以可以略去碾压环节的质量检验，其他环节同环氧沥青和SMA改性沥青材料基本无差异，但对浇筑式沥青混合料试块的油石比、贯入度、增量等指标应从现场取样，送检试验室进行质量检验。62 河北工业大学硕士学位论文第六章结论与展望6.1结论环氧沥青桥梁铺装工程是一项由多个施工环节构成的复杂系统工程，我国在环氧沥青桥梁铺装环节的施工经验还不是很丰富，能够在保证环氧沥青混凝土铺装质量的基础上的高效标准化施工作业技术还需要不断实践积累，结合天津市多例环氧沥青桥面铺装工程应用的契机及笔者日常积累的一些施工管理经验，对环氧沥青桥面铺装施工及质量检验方法进行了重点研究，可以得到以下结论：1.提出了一种新型多组分环氧沥青材料的研制思路，为今后的新的环氧沥青材料的研制提供了研究框架。2.比较了环氧沥青材料在钢桥面和水泥混凝土桥面的施工特点，提出了“3阶段，15环节”的环氧沥青桥面铺装工程的系统化施工技术方案，并从理论上探讨了价值工程理论在环氧沥青桥面铺装工程中实现工程的低成本管理应用的可行性。3.总结了环氧沥青桥面铺装工程的病害表现形式，并从不同角度对于病害的出现进行了成因分析，并对应力吸收层的设置和桥面排水层进行了初步研究和考虑，提出了针对普通环氧沥青桥面铺装方案的优化建议，取得了一些初步成果。4.提出了环氧沥青桥面铺装工程不同施工环节的质量检验方案，并对环氧沥青材料、SMA改性沥青材料、浇筑式沥青材料在桥面铺装工程质量检验的差异进行了比较分析。随着环氧沥青材料的研制成本的降低、环氧沥青桥面铺装技术的日趋成熟、各种新的工程成本管理工具在环氧沥青桥面铺装应用过程中的不断完善，实现对环氧沥青桥面铺装的低成本管理将成为现实，环氧沥青桥面铺装技术在我国也必将得到更广泛的应用。6.2展望当前环氧沥青材料的研制、桥面铺装方案的设计、施工技术还不很成熟，体现在环氧沥青材料固化养生时间较长，不适用于工期紧张的桥面铺装工程，对于气温时间要求严格，并且施工复杂、材料一次性投入成本较高，因此在推广应用上受到了一些阻力，但因为其自身性能的优异，依旧得到了很多的应用。今后，本次研究因为条件有限，在具体问题的研究深度上还有待深入，主要体现在以下几个方面：1.对新型多组分环氧沥青材料进行基于理论研究、试验分析的深入研究。63 环氧沥青桥面铺装施工技术研究2.完善环氧沥青材料的理论研究，拓宽应用范围，研究环氧沥青材料应用于隧道、高速公路路面的施工关键技术。3.对应力吸收层和桥面铺装排水系统从设计、施工角度展开专项深入研究，进一步优化环氧沥青的铺装方案。4.深入进行环氧沥青材料对于不同类型桥面铺装的力学特性分析，完善桥面铺装的结构设计组合形式、设计指标、验算方法等，改进桥面铺装结构的设计理论和方法。5.研究浇筑式沥青、SMA改性沥青材料的性能改善途径，对上述两种材料从科研、设计、施工不同角度进行全方位研究。环氧沥青桥面铺装在实现技术更加完善、成本更加低廉后在我国将具有更广泛的应用前景，环氧沥青桥面铺装技术也将普及到包括水泥混凝土桥面铺装在内的各种桥面、路面应用实践中。64 河北工业大学硕士学位论文参考文献[1]HUANGWei，QIANZhendong，CHENGang&YANGJun.Epoxyasphaltconcretepavingonthedeckoflong-spansteelbridges，ChineseScienceBulletin.[2]XuejuanCao，YunboLei，WeiWang，andBomingTang4.ACuringModelforEpoxyAsphaltConcreteandItsImplementationforConstructionInternationalJournalofPavementResearchandTechnology，2011，Vol.4(3).[3]Rebbechi，JJ.Epoxyasphaltsurfacingofwestgatebridge，AustralianRoadResearchBoard(ARRB)Conference，10th，1980，Sydney.[4]中华人民共和国交通部．公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)[S]．北京：人民交通出版社，2000．[5]中华人民共和国交通部．沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)[S]．北京：人民交通出版社，2004．[6]交通部公路规划设计院.公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)[S].北京：人民交通出版社，1997.[7]交通部公路科学研究院.公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)[S].北京：人民交通出版社，2005.[8]交通部公路科学研究所.公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)[S].北京：人民交通出版社，2000.[9]交通部公路科学研究所.公路工程集料试验规程(JTJ058-2000)[S].北京：人民交通出版社，2000.[10]王晓，程刚，黄卫．环氧沥青混凝土性能研究[J]．东南大学学报(自然科学版)，2001，31(6).[11]吕伟民．国内外环氧沥青混凝土材料的研究与运用[J]．石油沥青，1994(3)：11~15.[12]中华人民共和国化学工业部.环氧沥青防腐涂料(分装)(HG/T2884-1997)[S]．1997,10.[13]吕伟民，郭忠印．高强沥青混凝土的配制与性能[J]．中国公路学报，1996，9(1)：8~13.[14]刘丈梁，朱梦良，张淑琴等．环氧改性沥青砂试验研究[J]．长沙电力学院学报(自然科学版)，1998，13.[15]上海壳牌公司．壳牌沥青手册[R]．北京：人民交通出版社，1995．66．167.[16]吕伟民．热拌高强沥青混凝土的配制原理及其力学特性[J]．同济大学学报，1995，23(5)：519~523.[17]黄卫，钱振东，程刚．大跨径钢桥面环氧沥青混凝土铺装研究[J]．科学通报，2002，47(24).[18]刘振清．大跨径钢桥桥面铺装设计关键技术研[D].东南大学博士学位论文，2004.[19]李喆.国产环氧沥青防水粘结材料在水泥混凝土桥面应用研究[D].东南大学硕士学位论文，2005.[20]天津城建滨海路桥有限公司.环氧沥青混凝土在钢桥面铺装施工中的应用[R].内部汇报材料，2008，10.[21]天津城建滨海路桥有限公司.水泥混凝土桥面环氧沥青铺装结构方案[R].内部汇报材料，2013，5.[22]钱振东，黄卫，茅荃，胡光伟.南京长江第二大桥钢桥面铺装层受力分析研究[J].公路交通科技，2001，6.65 环氧沥青桥面铺装施工技术研究[23]天津城建滨海路桥有限公司.环氧沥青钢桥面铺装施工技术要求及注意事项[R].内部汇报材料，2012，5.[24]张思桐.环氧沥青在桥面铺装中的应用研究[D].长安大学硕士学位论文，2010,6.[25]刘聪慧.几种水泥混凝土桥面防水粘结层性能研究[D].武汉理工大学硕士学位论文，2009,5.[26]江苏省交通科学研究院.南京南站双龙街立交环氧沥青钢桥面铺装施工指南[R].2012,3.[27]天津城建滨海路桥有限公司.东风桥环氧沥青混合料集料及配比汇总分析[R].内部汇报材料，2013，6.[28]天津城建滨海路桥有限公司.东风大桥环氧沥青铺装技术要求[R].内部汇报材料，2013，6.[29]四川省交通运输厅.水泥混凝土桥面铺装技术指南（SCGF31—2010）[S]，2010，6.[30]朱义铭.国产环氧沥青混合料性能研究[D].东南大学硕士学位论文，2006.[31]王晓，程刚，黄卫.环氧沥青混凝土性能研究[J].东南大学学报(自然科学版)，2001，31(6).[32]成虎．工程项目管理[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．[33]天津城建滨海路桥有限公司．天津市钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工技术规程（DB29-181-2008）[S]．2008年4月．[34]天津海门维修加固项目经理部．天津塘沽海门大桥钢桥面铺装工程施工方案[R]．2012年4月．[35]AshamedDavitA.Ispublicexpenditureproductive?JournalofMonetaryEconomics，1989，23:177~200.[36]伍进．建筑工程领域价值工程应用的中外比较[J]．建筑经济，2004（1）：89-91．[37]王爱林．价值工程及其在建筑工程中的应用[J]．安徽建筑，2003（5）：109-110．[38]Matured.Transportcostsandruraldevelopment.JournalofRegionalScience，1998，38(2):293~312.[39]曹明兰，黄侨，杨伟军.水泥混凝土桥面维修的全寿命分析方法及在美国威斯康辛州的应用[J].中外公路，2006，26.[40]沈鸿雁.基于全寿命周期的公路建设政策理论、方法与应用[D].同济大学博士学位论文，2007.[41]钟章格．价值工程在优化工程设计中的应用[J]．工程建设与设计，2003（7）：32~34．[42]赵湘莲，李世聪．价值工程在寿命周期成本控制中的应用[J]．财会月刊，2002（3）：7~8．[43]邱红霞，侯学中．价值工程在施工项目成本控制中的应用[J]．价值工程，2002（3）：28~29．[44]李喆.国产环氧沥青防水粘结材料在水泥混凝土桥面应用研究[D].东南大学硕士学位论文，2005.[45]黄卫，程刚等．润扬长江公路大桥建设(第五册)：钢桥面铺装[M]．北京：人民交通出版社，2006．[46]House-TakinD.Publicsectorcapitalandtheproductivitypuzzle.ReviewofEconomiesandStatistics，1994，76(1):12~21.[47]天津城建滨海路桥有限公司.天津市高速公路施工标准化技术指南：第三分册路面工程[M].2013年3月[48]D.Singh，RobertL.K.Tiong.DevelopmentofLifeCycleCostingFrameworkforHighwayBridgesinMyanma[J].InternationalJournalofProjecManagement，2005，Vol.23.[49]黄卫，李淞泉.南京长江第二大桥钢桥面铺装技术研究[J].公路，2001(1):37~41.66 河北工业大学硕士学位论文[50]日本TAF环氧沥青公司.日本TAF环氧沥青施工指导书.2008.[51]胡伟.水泥混凝土桥用环氧沥青防水粘结层材料性能试验研究[J].城市道桥与防洪，2008，(5).[52]朱吉鹏，陈志明，闵召辉，黄卫.环氧树脂改性沥青材料研究[J].东南大学学报(自然科学版)，2004，34，(4).[53]朱雷雷．环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工工艺研究[D]．南京：东南大学交通学院，2001.[54]于力.环氧沥青在大跨径钢桥面粘结层中的应用研究[J].公路，2004，(03).[55]招商局重庆交通科研设计院有限公司.柳州维义大桥三种钢桥面铺装方案典型破坏形式及维修方法说明[R].2012年12月.[56]李宇峙，吴国平.环氧沥青混凝土材料在钢桥面铺装中的应用[J].中南公路工程，2005（9）.[57]重庆中交科技股份有限公司技术中心编制.钢桥面铺装典型结构技术手册[R].2008，12.[58]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市桥梁工程施工与质量验收规范CJJ2-2008[S]．中国建筑工业出版社，2009-03-01第1版．[59]支永光，程刚，王利杰.钢桥面铺装环氧沥青粘结层施工[J].浙江交通职业技术学院学报，2004，(04).[60]王涓.水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装防水粘结层的性能研究[D].东南大学硕士学位论文，2004.[61]中国工程建设标准化协会公路工程委员会.公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南(SHCF40-01-2002)[S].北京：人民交通出版社，2002年7月.[62]黄文通王端宜.环氧沥青混凝土黏弹性分析与疲劳性能试验研究[J].科学技术与工程.2008.9(8):4901~4904.[63]曹雪娟，雷运波.环氧沥青混凝土施工工艺要点[J].中外公路，2006(4).[64]宗海．环氧沥青混凝土钢桥面铺装病害修复技术研究[D]．南京：东南大学交通学院，2005.[65]中交规划设计院．JTGD60—2004公路桥涵设计通用规范[S]．北京：人民交通出版社，2004．[66]中华人民共和国交通部．JGT80／-2004公路工程质量检验评定标准[S]．北京：人民交通出版社，2004．[67]Wang，Jiangyang，Wang，Linbing，Qian，Zhendong.Three-DimensionalFractureModelingofEpoxyAsphaltConcreteUsingaHeterogeneousDiscreteElementModel，TransportationResearchBoard，2013.[68]吕伟民.沥青混合料设计原理与方法[M].上海:同济大学出版社，2001.[69]张挺.环氧沥青混凝土铺装施工质量控制—以西侯门大桥为例[J].中国水运，2009，9.[70]多田宏行.桥面铺装的设计与施工[M].日本:鹿岛出版会，1993:10~18.67 环氧沥青桥面铺装施工技术研究68 河北工业大学硕士学位论文致谢本人在硕士研究生学习阶段，有幸师从赵少伟教授。导师不仅在学术上给予我悉心的指导，而且在为人处事上也给予我莫大的启发，令我终生难忘。在硕士论文的写作过程中，导师对论文的立题，发展和最终完成都倾注了大量的心血。导师渊博的学识，严谨治学的作风和对科研的精益求精足以使我受益终生，在论文脱稿阶段，谨向赵老师和师母致以衷心的感谢和美好的祝愿。衷心感谢读研以来，给予我在课题研究过程中以莫大帮助的老师、朋友、同事、研究生阶段的同学们，在课题理论分析过程中，在试验过程都离不开各位老师、朋友对我细心的指点和耐心的教诲，所以说我是幸运的，谢谢你们。同时向天津城建滨海路桥有限公司的李湘云总经理、刘卓工程师，天津市东丽区公路管理局范永茂书记、陈德新局长、尹成龙副局长，天津市东丽区公路工程施工所冯殿新所长、李志光副所长致以深深的谢意，在我还为论文思路纠结的时候，是你们耐心的帮我分析问题，理清逻辑，在论文写作过程之中为我提供了大量宝贵资料，谢谢你们。感谢我的父亲，母亲，我的家人，是你们永远对我充满了信心，在我遇到困难的时候永远默默地为我鼓励，你们是我的一切，谢谢你们。最后对本文参考，引用的大量文献的作者表示衷心的感谢，是你们推动了环氧沥青桥面施工技术在我国的发展，你们才是真正的幕后英雄，向你们致以敬意，谢谢你们。69