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摘 要:通过介绍环氧沥青在环境温度偏低情况下施工的难点,阐述了在低温环境下施工所采取的一些技术控制措施以及施工组织措施,包括从建站选址到摊铺、碾压以及一些附属装置、监控系统的应用等,对今后类似的工程实践具有一定的指导意义。
关键词:钢桥面;热拌环氧沥青;低温施工
1 国内钢桥面主要铺装类型
国内目前钢桥面的主要铺装类型有:改性沥青SMA、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土,其中环氧沥青混凝土根据拌和温度可以分为:冷拌环氧沥青混凝土、温拌环氧沥青混凝土、热拌环氧沥青混凝土。本文主要讨论热拌环氧沥青在大气温度偏低的环境条件下进行铺装施工所采取的技术控制措施。
2 环氧沥青性能
环氧沥青是由环氧树脂结合料(主剂与固化剂按固定比例配制)与基质沥青按比例混合后得到的一种拌和剂材料,环氧沥青再与一定级配组成的集料、矿粉等拌和后的环氧沥青混合料经成型、固化形成优质的路用铺装材料[1]。
环氧沥青混合料较普通沥青混合料具有更优越的物理性能和化学性能,其优越性表现在:具有高强度、高强黏结力、优良的抗疲劳和耐腐蚀性、优良的高温稳定性和水稳定性、良好的耐久性和抗老化发性能等[2]。
通常情况下热拌环氧沥青混合料的最大施工容留时间为150 min。在容留时间内施工完成后必须留出足够的养生时间,以保证环氧沥青混合料成型后形成一定的强度以达到开放交通条件。另外,由于环氧沥青混合料成型后空隙率小、密水性高,因此在钢桥面板上的任何水分都可能造成环氧沥青铺装层形成鼓包、脱层、推移等病害,所以施工中必须保证界面的干燥。
3 热拌环氧沥青低温环境施工的技术难点
沥青类材料最大的特点是物理、力学性能随温度的变化而改变。大跨径钢梁桥面高度通常较高、桥面风速较大,摊铺过程中混合料降温较快,使得混合料在规定温度范围内的可操作时间变短,且沥青混合料温度衰减过快将难以保证压实度。
环氧富锌漆、环氧树脂粘结剂Ⅱ型、环氧沥青混合料的养生需要一定的温度条件,在低温环境中会延长需依赖温度养生材料的固化时间。
规范要求钢桥面板喷砂除锈、防腐层和防水粘结层施工时空气湿度不得高于85%。本文中所涉及到在低温环境下施工的大跨径钢桥面铺装均在长江中下游流域,桥址区属于亚热带湿润季风气候区,具有明显的季风气候特征。此外,桥址区域降水量较丰富,雨量充沛,气候潮湿,在这种气候条件下空气湿度相对较大,也会对钢桥面施工造成不利影响。
低温环境会增加环氧树脂材料的黏稠性,使得铁桶包装的环氧树脂材料挂壁增多,造成与固化剂混合比例偏差,影响环氧沥青混合料的固化时间和效果。
4 热拌环氧沥青低温环境施工措施
4.1 拌和楼出料温度控制及保温措施
严控拌和站的出料温度,尽量以要求上限控制。在温度偏低的大气环境下,摊铺初始温度越高越有利于保证后续工序在规定温度范围内完成,出料温度控制在185℃左右有利于保证摊铺、初压、复压至终压的施工质量。
拌和站开始拌和时,用储料仓存料,达到2~3车时开始放料,以保证料车到现场就能施工,缩断料车在现场的等待时间,有利于混合料温度的保持。
4.2 运输车辆保温措施
运输车辆做好保温工作,车箱两侧设有保温层,覆盖到边、拉绳扣紧,三层棉被覆盖,要求驾驶员装好后及时覆盖,到现场由专人指挥掀布,避免过早掀开温度散失及过迟掀开造成摊铺机停机待料现象[3]。
4.3 碾压控制措施
碾压过程中初压采取紧跟摊铺机、复压紧跟初压、终压尽量在温度较高时结束,加强控制压路机的速度和喷、涂油量(不粘轮的情况越小越好)。施工中争取较高的初压温度。
4.4 其他措施
(1)大气环境监测。在施工准备期间,认真调研当地近几年天气状况,摸索气温规律,并严密监测施工近3天、近5天、近7天天气预报。在规范允许施工的天气条件下选择一天中气温较高的时段进行环氧沥青施工作业,以保证施工时混合料温度散失不会过快。
(2)桥面档风板设置。考虑到桥面风较大,为降低风对主桥施工的不利影响,在两侧检修道护栏处和中分带护栏处分别设置宽3 m、高2 m的挡风板,挡风板可依靠中央护栏及边护栏立柱固定。
通过对沪苏通长江大桥安装档风板后的数据监测来看,在挡风板的2 m范围内,相比较中间地带,铺装层表面温度要高3℃~8℃。在不设置挡风板的区域,铺装层表面的温度相比设置挡风板位置的铺装层温度要低7℃~8℃,表明设置挡风板对混合料施工过程中的挡风保温效果较为明显。
(3)环氧树脂加温措施。由于环境温度较低导致环氧树脂材料黏稠度较高,在生产前需进行加温处理,环氧树脂采用铁桶包装,由于环氧树脂和固化剂添加有严格的比例要求,所以需采用隔离的空间对其分别进行储存和加热处理。以保证环氧树脂材料黏稠度降低,在添加时减少挂壁,以较为准确地控制两种组分的添加比例。
5 工程案例
5.1 案例简介
沪苏通大桥主跨采用主跨1 092 m的钢桁梁斜拉桥结构,通行四线铁路、六车高速公路。主桥钢桥面全长1 800 m,为公铁两用大桥。武穴长江公路大桥主桥采用主跨808 m的双塔六跨不对称混合梁斜拉桥方案,钢桥面全长1 166.6 m。两座大桥均为在大气温度偏低环境下进行环氧沥青混凝土施工。
5.2 低温施工组织措施
(1)建站选址及运输线路。两个项目均在就近位置架设拌和站,以利于混合料快速运输到现场,防止温度在运输途中散失过多和减少运输途中出现意外风险,其中武穴大桥拌和站仅距钢桥面施工作业面3 km~4 km,运输料车15 min内即可进入摊铺现场。详细规划运输路线减少或避免进出车辆冲突点,在运输车辆调头处安排专人指挥。
(2)环氧树脂保温装置。武穴长江大桥桥面铺装项目部在进行环氧沥青结合料泵送工序前,除了对环氧树脂进行保温房加温外,还对环氧泵送系统加装了存储、搅拌、保温装置,使得环氧沥青结合料温度相对恒定,有利于混合料出料温度的稳定性。
(3)温度监控。项目部安排测温小组对出料温度、到场温度、摊铺温度、初压温度、复压温度、終压开始温度严密监控并及时反馈给各施工班组负责人,针对反馈结果及时调整策略,如发现出料或到场温度超出规范要求,坚决作废弃处理。
(4)摊铺。摊铺施工前测量桥面工作区域环境温度和露点温度,环境温度>10℃、露点温度>3℃开始施工,开始摊铺前2 h~3 h用热鼓风机对即将摊铺界面进行处理,最大程度保证界面干燥。
(5)碾压。碾压初始温度控制在155℃以上,轮胎压路机紧跟摊铺机进行初压,复压紧跟初压,保证混合料温度降低到规范要求温度前完成碾压。
(6)养生。由于环境温度偏低,适当延长环氧沥青混合料的养生时间,并每天对随桥养生试件进行强度试验,以确定开放交通或下道工序开始时间。在环氧沥青混合料养生期间禁止一切车辆在铺装面上行驶。
6 结束语
由于桥梁建设周期的影响、社会环境的需求以及环氧沥青在全国范围内的普及,需要适当延长环氧沥青施工的周期。本文着重介绍了在环境温度偏低的情况下环氧沥青的施工组织和控制措施,为今后环氧沥青施工在相似条件下施工提供一些参考。
参考文献:
[1]李亚宁,张磊,卢九章.低温环境下环氧沥青混凝土铺装施工工艺[J].施工技术,2013(11):41-45.
[2]肖郁飞.钢桥面环氧沥青混凝土铺装层施工技术研究[J].工程建设与设计,2019(2):191-192.
[3]郑军涛,杨明,李鹏飞,等.钢桥面环氧沥青铺装施工工艺及质量控制[J].工程建设与设计,2019(21):189-192.
关键词:钢桥面;热拌环氧沥青;低温施工
1 国内钢桥面主要铺装类型
国内目前钢桥面的主要铺装类型有:改性沥青SMA、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土,其中环氧沥青混凝土根据拌和温度可以分为:冷拌环氧沥青混凝土、温拌环氧沥青混凝土、热拌环氧沥青混凝土。本文主要讨论热拌环氧沥青在大气温度偏低的环境条件下进行铺装施工所采取的技术控制措施。
2 环氧沥青性能
环氧沥青是由环氧树脂结合料(主剂与固化剂按固定比例配制)与基质沥青按比例混合后得到的一种拌和剂材料,环氧沥青再与一定级配组成的集料、矿粉等拌和后的环氧沥青混合料经成型、固化形成优质的路用铺装材料[1]。
环氧沥青混合料较普通沥青混合料具有更优越的物理性能和化学性能,其优越性表现在:具有高强度、高强黏结力、优良的抗疲劳和耐腐蚀性、优良的高温稳定性和水稳定性、良好的耐久性和抗老化发性能等[2]。
通常情况下热拌环氧沥青混合料的最大施工容留时间为150 min。在容留时间内施工完成后必须留出足够的养生时间,以保证环氧沥青混合料成型后形成一定的强度以达到开放交通条件。另外,由于环氧沥青混合料成型后空隙率小、密水性高,因此在钢桥面板上的任何水分都可能造成环氧沥青铺装层形成鼓包、脱层、推移等病害,所以施工中必须保证界面的干燥。
3 热拌环氧沥青低温环境施工的技术难点
沥青类材料最大的特点是物理、力学性能随温度的变化而改变。大跨径钢梁桥面高度通常较高、桥面风速较大,摊铺过程中混合料降温较快,使得混合料在规定温度范围内的可操作时间变短,且沥青混合料温度衰减过快将难以保证压实度。
环氧富锌漆、环氧树脂粘结剂Ⅱ型、环氧沥青混合料的养生需要一定的温度条件,在低温环境中会延长需依赖温度养生材料的固化时间。
规范要求钢桥面板喷砂除锈、防腐层和防水粘结层施工时空气湿度不得高于85%。本文中所涉及到在低温环境下施工的大跨径钢桥面铺装均在长江中下游流域,桥址区属于亚热带湿润季风气候区,具有明显的季风气候特征。此外,桥址区域降水量较丰富,雨量充沛,气候潮湿,在这种气候条件下空气湿度相对较大,也会对钢桥面施工造成不利影响。
低温环境会增加环氧树脂材料的黏稠性,使得铁桶包装的环氧树脂材料挂壁增多,造成与固化剂混合比例偏差,影响环氧沥青混合料的固化时间和效果。
4 热拌环氧沥青低温环境施工措施
4.1 拌和楼出料温度控制及保温措施
严控拌和站的出料温度,尽量以要求上限控制。在温度偏低的大气环境下,摊铺初始温度越高越有利于保证后续工序在规定温度范围内完成,出料温度控制在185℃左右有利于保证摊铺、初压、复压至终压的施工质量。
拌和站开始拌和时,用储料仓存料,达到2~3车时开始放料,以保证料车到现场就能施工,缩断料车在现场的等待时间,有利于混合料温度的保持。
4.2 运输车辆保温措施
运输车辆做好保温工作,车箱两侧设有保温层,覆盖到边、拉绳扣紧,三层棉被覆盖,要求驾驶员装好后及时覆盖,到现场由专人指挥掀布,避免过早掀开温度散失及过迟掀开造成摊铺机停机待料现象[3]。
4.3 碾压控制措施
碾压过程中初压采取紧跟摊铺机、复压紧跟初压、终压尽量在温度较高时结束,加强控制压路机的速度和喷、涂油量(不粘轮的情况越小越好)。施工中争取较高的初压温度。
4.4 其他措施
(1)大气环境监测。在施工准备期间,认真调研当地近几年天气状况,摸索气温规律,并严密监测施工近3天、近5天、近7天天气预报。在规范允许施工的天气条件下选择一天中气温较高的时段进行环氧沥青施工作业,以保证施工时混合料温度散失不会过快。
(2)桥面档风板设置。考虑到桥面风较大,为降低风对主桥施工的不利影响,在两侧检修道护栏处和中分带护栏处分别设置宽3 m、高2 m的挡风板,挡风板可依靠中央护栏及边护栏立柱固定。
通过对沪苏通长江大桥安装档风板后的数据监测来看,在挡风板的2 m范围内,相比较中间地带,铺装层表面温度要高3℃~8℃。在不设置挡风板的区域,铺装层表面的温度相比设置挡风板位置的铺装层温度要低7℃~8℃,表明设置挡风板对混合料施工过程中的挡风保温效果较为明显。
(3)环氧树脂加温措施。由于环境温度较低导致环氧树脂材料黏稠度较高,在生产前需进行加温处理,环氧树脂采用铁桶包装,由于环氧树脂和固化剂添加有严格的比例要求,所以需采用隔离的空间对其分别进行储存和加热处理。以保证环氧树脂材料黏稠度降低,在添加时减少挂壁,以较为准确地控制两种组分的添加比例。
5 工程案例
5.1 案例简介
沪苏通大桥主跨采用主跨1 092 m的钢桁梁斜拉桥结构,通行四线铁路、六车高速公路。主桥钢桥面全长1 800 m,为公铁两用大桥。武穴长江公路大桥主桥采用主跨808 m的双塔六跨不对称混合梁斜拉桥方案,钢桥面全长1 166.6 m。两座大桥均为在大气温度偏低环境下进行环氧沥青混凝土施工。
5.2 低温施工组织措施
(1)建站选址及运输线路。两个项目均在就近位置架设拌和站,以利于混合料快速运输到现场,防止温度在运输途中散失过多和减少运输途中出现意外风险,其中武穴大桥拌和站仅距钢桥面施工作业面3 km~4 km,运输料车15 min内即可进入摊铺现场。详细规划运输路线减少或避免进出车辆冲突点,在运输车辆调头处安排专人指挥。
(2)环氧树脂保温装置。武穴长江大桥桥面铺装项目部在进行环氧沥青结合料泵送工序前,除了对环氧树脂进行保温房加温外,还对环氧泵送系统加装了存储、搅拌、保温装置,使得环氧沥青结合料温度相对恒定,有利于混合料出料温度的稳定性。
(3)温度监控。项目部安排测温小组对出料温度、到场温度、摊铺温度、初压温度、复压温度、終压开始温度严密监控并及时反馈给各施工班组负责人,针对反馈结果及时调整策略,如发现出料或到场温度超出规范要求,坚决作废弃处理。
(4)摊铺。摊铺施工前测量桥面工作区域环境温度和露点温度,环境温度>10℃、露点温度>3℃开始施工,开始摊铺前2 h~3 h用热鼓风机对即将摊铺界面进行处理,最大程度保证界面干燥。
(5)碾压。碾压初始温度控制在155℃以上,轮胎压路机紧跟摊铺机进行初压,复压紧跟初压,保证混合料温度降低到规范要求温度前完成碾压。
(6)养生。由于环境温度偏低,适当延长环氧沥青混合料的养生时间,并每天对随桥养生试件进行强度试验,以确定开放交通或下道工序开始时间。在环氧沥青混合料养生期间禁止一切车辆在铺装面上行驶。
6 结束语
由于桥梁建设周期的影响、社会环境的需求以及环氧沥青在全国范围内的普及,需要适当延长环氧沥青施工的周期。本文着重介绍了在环境温度偏低的情况下环氧沥青的施工组织和控制措施,为今后环氧沥青施工在相似条件下施工提供一些参考。
参考文献:
[1]李亚宁,张磊,卢九章.低温环境下环氧沥青混凝土铺装施工工艺[J].施工技术,2013(11):41-45.
[2]肖郁飞.钢桥面环氧沥青混凝土铺装层施工技术研究[J].工程建设与设计,2019(2):191-192.
[3]郑军涛,杨明,李鹏飞,等.钢桥面环氧沥青铺装施工工艺及质量控制[J].工程建设与设计,2019(21):189-192.