双层异质环氧沥青复合型桥面铺装SEC-DECK

陈先华，厉学武,2

（1.东南大学,江苏南京 2 0018;2.南京朝科路桥工程技术有限公司,江苏南京 210018）

0 引言

双层异质复合铺装近些年来在国内钢桥面铺装工程中受到高度重视。实践证明，与单层铺装结构或双层同质铺装结构相比，经合理设计的双层异质复合铺装结构可充分发挥不同特性材料的优点，实现桥面铺装的结构性与功能性要求的综合平衡，对于加快施工进度、降低工程建造成本等亦具有重要意义。

东南大学在钢桥面铺装的研究过程中，考虑国内的交通轴载状态与钢桥面铺装技术特点，提出了钢桥面铺装的结构性与功能性综合设计理念，并针对性地发展了以环氧沥青混凝土材料为基础的多种双层异质复合铺装结构谱系，以满足不同区域、桥型结构及交通轴载条件等对桥面铺装的使用要求[1-2]。本文介绍“下层环氧沥青混凝土+上层沥青玛蹄脂碎石混合料”（SEC-DECK）的新型铺装结构特点、性能及其应用情况，供国内同行桥面铺装设计参考。

1 国内的钢桥面铺装概况

我国自20 世纪90年代中期开始兴起大跨径钢桥的建设热潮，钢桥沥青混凝土铺装技术的系统研究也始于该时期。经过十多年的研究与建设，国内已形成了浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土与改性沥青SMA 等多种铺装材料和结构并存的局面。各种铺装材料与结构的实施难易程度与使用状况等均存在较大差异，以环氧沥青混凝土类铺装的使用状况较好，服役年限较长。许多大跨钢桥的沥青混凝土铺装层在运营早期便出现了疲劳开裂、车辙、推挤、滑移与脱层等病害，部分桥梁的铺装层短时间内经历多次大修，个别桥梁的钢桥面板构件局部已见明显的疲劳裂纹。

综合国内外的研究成果，车辙、推移、坑洞、松散等病害可通过合适的材料设计与严格的施工控制等措施加以避免，而钢桥面铺装的开裂与层间失效则需要联合铺装材料与铺装结构组合设计等手段。因正交异性钢桥面板的局部刚度差，在车辆荷载作用下，其必然会产生如图1所示的局部反弯，纵、横隔板附近亦产生差异变形，同时因铺装层与钢材的模量差异较大，层间界面受力也是主控因素之一；反过来，桥面铺装亦对钢桥面板有一定的加劲作用。因此，合理的桥面铺装设计需将沥青铺装层视为钢桥面系的有机整体进行系统设计，从一方面考虑增强钢桥面系的局部刚度，从另一方面亦需要增加钢桥面铺装的变形适应性。

图1 轮载作用下钢桥面铺装的局部反弯变形

2 SEC-DECK 铺装结构与基本特点

2.1 双层异质复合铺装的设计理念

依据东南大学钢桥面铺装课题组的双层异质复合铺装结构的设计理念，SEC-DECK 的铺装下层为永久性联结保护层，应具备优良的防腐、抗渗性和变形追从能力，以及荷载分散能力，为桥面板提供良好的保护；铺装上层为磨耗型行车功能层，需具备良好的抗车辙性能与低温抗裂性，以及优良的抗滑能力，便于后期维护；铺装上下层以及铺装下层与桥面钢桥之间采用环氧沥青粘结，以增强界面安全性；粘结层同时兼作防水层，与经合适的抗渗设计的铺装下层及铺装上层沥青混合料构成完善的钢桥面铺装立体防水体系。

2.2 铺装结构

SEC-DECK 总厚度60～90 mm，铺装下层采用多组份环氧沥青混凝土铺筑，厚度30～45 mm 铺装上层采用改性沥青SMA 铺筑，厚度30～45 mm，各结构层的厚度及铺装总厚度需综合当地的环境气候条件、桥型结构、交通轴载条件等技术条件及工程经济性等因素确定[1]。SEC-DECK 具体结构如表1 所示，桥面钢桥推荐采用喷砂除锈与喷涂环氧富镜漆的防护处理。

表1 SEC-DECK 铺装结构

2.3 SEC-DECK 的基本特点

国内的研究与实践均表明，环氧沥青混凝土为一种优良的高性能铺装材料，具有结构致密、变形追从性优良、热稳定性好、疲劳耐久等特点，特别适合于作为铺装下层以形成钢桥面系的长寿命保护层；因其回弹模量显著高于工程中常用的热塑性的沥青混凝土，因此，采用环氧沥青混凝土的优点还在于有效降低因车轮荷载引起的钢桥面板及其焊缝处的疲劳应用，从而使得钢桥面构件出现疲劳开裂的时间大大延缓。铺装上层采用经特殊设计的改性沥青SMA，其高低温性能与抗疲劳性能较为均衡，由于采用骨架密实型结构，表面具有丰富的宏观纹理构造，与悬浮密实型结构相比，其抗滑性能与降噪效果均较优异；从施工角度，SMA 的施工技术成熟，施工难度小，无需长时间养护，且后期维护方便。铺装层间采用热固性环氧类材料进行粘结，确保了层间界面的安全性。这种双层复合结构的应用，符合长寿命铺装结构的基本理念，在总体上兼顾了钢桥面铺装的结构性与功能性要求，并有效降低了铺装工程造价，加快工程进度。

3 组成材料及技术要求

3.1 防水粘结层

防水粘结层为多组份环氧沥青，采用全自动环氧沥青洒布车实施。掺配好并充分反应固化的环氧沥青防水粘结层性能应符合表2 的规定。

表2 环氧沥青防水粘结层的技术要求

3.2 铺装下层

铺装下层采用环氧沥青混合料，采用多组份环氧沥青与符合技术要求的坚硬致密集料及石灰石粉配制而成，参照现行沥青路面施工技术规范的热拌沥青混合料配合比设计方法[2]进行设计，环氧沥青混合料其基本性能要求见表3。

表3 环氧沥青结合料的技术要求

3.3 沥青玛蹄脂碎石混合料

铺装上层采用沥青玛蹄脂碎石混合料SMA，采用高弹改性沥青与优质的玄武岩集料、石灰石粉，以及特种矿物纤维配制而成，参照现行沥青路面施工技术规范的沥青玛蹄脂碎石混合料配合比设计方法[2]进行设计，具体指标要求见表4。

表4 铺装面层SMA 混合料性能要求

4 SEC-DECK 的应用简况

SEC-DECK 最早为润扬大桥钢桥面铺装的备选方案之一，后经多次优化，目前已在国内二十多座钢桥中得到成功应用，表5 为SEC-DECK 的典型工程应用简况。

另外，上海昌吉东路大桥、龙华港钢桥、蕰藻浜钢桥，北京西关环岛大桥，鄂尔多斯乌兰木伦河4 号大桥工程，常州西绕城高速京杭运河特大桥，昆山中环快速路跨沪宁高速高架桥，沈阳绕城高速后丁香大桥，宁波明州大桥等钢桥亦采用了此结构型式。这些已建成通车的桥梁，其SEC-DECK 的整体路用性能表现优秀，未见开裂、车辙、推移或脱层等钢桥面铺装的常见病害。

表5 SEC-DECK 的典型工程应用简况

5 结语

本文介绍了新型双层异质复合铺装结构SEC-DECK 的性能、技术特点与应用情况。室内外试验结果均证明，该铺装具有良好的抗疲劳开裂与抗车辙性能，铺装的整体性好。大量的工程实践表明，该方案的施工风险可控，易方便快速实施，工程造价相对较低，在使用过程中路用性能良好，是值得推广的钢桥面铺装结构。

[1] 黄卫.大跨径桥梁钢桥面铺装设计理论与方法[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[2] 吴胜东,黄卫,钟建驰，等.润扬长江公路大桥建设（第5 册）[M].钢桥面铺装,北京:人民交通出版社,2006.

[3] JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范 [ S].