双层环氧沥青钢桥面铺装病害修复技术研究

总结报告

宁波市杭州湾大桥发展有限公司

宁波天意钢桥面铺装技术有限公司

2014年

项目完成单位

完  成单位：宁波市杭州湾大桥发展有限公司

主要合作单位：宁波天意钢桥面铺装技术有限公司

主要完成人员：王金权、肖龙、谢伟、张志宏、卓武极、李祥辉万  厉、南海军、房向有、许龙颖      

目录

1、 项目研究的背景情况

2、 研究进展

3、 双层环氧铺装破坏原因分析

4、 ERE铺装的基本原理

5、 ERE铺装的关键材料特性

6、 ERE铺装的实际效果

7、 ERE铺装技术归纳总结

8、 主要创新点

9、 维修施工工艺和工法

一、项目研究的背景情况

随着我国经济的快速发展，桥梁的建设水平显著提高，大跨径钢箱梁桥梁结构越来越多的被应用于跨大江大河的桥梁之中。伴随着钢箱梁结构在桥梁中的广泛使用，钢桥面铺装技术也得到迅速发展。其中由美国引进的双层环氧沥青混凝土铺装结构的应用最为广泛，比较知名的项目有南京二桥、苏通大桥、润扬大桥、和杭州湾跨海大桥主航道桥等的桥面铺装都采用了美国环氧沥青铺装技术。但有的桥面铺装在投入使用后不久即出现了比较严重的桥面铺装病害，包括开裂、鼓包、渗水剥落等病害现象，影响了桥面铺装的正常使用。其中杭州湾跨海大桥的钢桥面铺装病害情况尤为严重，由于没有美国双层环氧的专修技术，采用环氧树脂冷补料或沥青混合料等维修能维持的时间非常短，铺装再次的破坏不断发生，致使杭州湾大桥的钢桥面双层环氧沥青铺装的修补成为一项技术难题。杭州湾大桥的钢桥面迫切需要一种施工方便、修补质量可靠、且造价相对经济的专修技术和方法。

宁波天意钢桥面铺装技术有限公司近年来发明了ERS钢桥面铺装技术，并在几十座桥梁的钢桥面铺装取得了较好的使用效果。技术人员在分析了美国双层环氧铺装破坏原因的基础上，根据ERS铺装技术的基本原理，推出了ERE铺装技术（界面防水粘结层EBCL+冷拌树脂沥青混凝土RA13，见图1），旨在针对薄层的双层环氧沥青铺装的维修提供有效地解决办法。该专项维修方法于2011年首次在江苏润扬大桥的钢桥面铺装维修工程中试用，经过一年多的实际运行和观察，采用ER技术维修后的铺装结构原来常见的典型病害基本消除。经实地考察，业主决定采用ER铺装技术对杭州湾跨海大桥南航道桥的钢桥面铺装试验修复，并依此为依托项目设立《钢桥面薄层环氧铺装专项维修技术》科研课题进行相关研究。希望通过对原铺装病害原因的分析、关键材料性能试验、维修施工工艺和检验方法等方面的研究，系统地总结ER钢桥面铺装技术，使之成为有实用价值的双层环氧沥青钢桥面铺装的成套专项修补技术，为全国类似的环氧沥青钢桥面铺装的修复与维护提供一套可行的解决方案。

二、研究进展

2.1项目研究的调研阶段

本项目于2012年5月正式开始，在此阶段，主要是对杭州湾跨海大桥钢桥面铺装的实地考察和调研。结合杭州湾大桥当地的气候、地理特点，交通运行状况，分析杭州湾钢桥面铺装破坏原因。并与交警、路政、安全监管部门协调，结合施工特点、ER铺装设计依据，提出项目研究的初步解决方案。

2.2项目研究的进行阶段

该阶段开始于2012年9月，依托杭州湾跨海大桥南、北航道桥维修工程完成了ER铺装基本原理研究，ER铺装的关键材料特性研究，施工工艺、工法研究，具体情况如下：

1）2012年9月-11月，结合天意公司原有的ERS铺装体系的技术，提出并完善了ER铺装体系，同时对ER铺装关键材料性能进行了研究，编制了RA13树脂沥青混凝土配合比设计报告，结合杭州湾大桥的特点，制定了施工工艺，完成了南航道桥的维修施工任务。

2）2013年1月-11月，对南航道桥每月进行巡查，对ER铺装的实际效果进行观测、研究，通过在ER表面增加一层抗滑表层EBCL，初步形成了ERE铺装维修技术。

3）2013年10月-11月，依托北航道桥维修工程，结合南航道桥维修和养护的经验，对ERE维修技术进行进一步的深入研究，最终形成了针对美国双层环氧沥青铺装病害维修的实用施工技术方案，并据此完成了北航道桥部分桥面维修的施工任务。

2.3项目研究的报告总结阶段

   2013年12月，对有关研究成果进行总结、归纳，完成了本项目研究报告。

三、双层环氧铺装破坏原因分析

3.1美国环氧沥青技术简述

由美国引进的环氧沥青不同于普通的道路石油沥青，由环氧沥青拌制的环氧沥青混凝土具有十分优秀的力学性能，其铺装整体性好、抗高温车辙的能力十分优秀，低温抗裂性和耐疲劳性能也很突出。由于在沥青体系中引入了环氧树脂和固化剂从根本上改变了石油沥青的高温流变性质，故环氧沥青混合料的路用性能比普通沥青混合料优异得多，故被美国人用于解决钢桥面铺装的工程难题。环氧沥青双层铺装的典型结构如图3.1所示。

3.2原双层环氧沥青铺装破坏原因分析

1）界面防水问题

双层环氧铺装的混合料性能十分优秀，但铺装的实际使用效果并不好，许多双层环氧铺装的桥面都发生了开裂和脱层病害。分析认为，其主要错误并非是铺装混合料的性能，更多的是因为铺装界面的粘结层存在缺陷。

国外引进的热固性环氧沥青采用中高温固化剂，即A、B两组份的交联固化反应需要一定的温度和时间才能良好固化，通常，这个温度和时间需要120℃并持续6小时以上，否则环氧沥青则呈现可流淌的液态。这一特性也可以表述为“不热不固”。

当热固性环氧沥青作为防水粘结层洒布在钢板表面时，钢板表面并不具备120℃并持续6小时以上的条件，因此，环氧沥青的防水粘结层不能短期内固化，呈浆糊状液态。因为这个原因，美国环氧沥青混合料的规定的摊铺宽度一般为4米并要求侧向喂料，相邻的车道不能洒布防水粘结沥青，为的是给混合料运料汽车留出进出通道，避免运料车车轮粘连破坏尚未固化的防水粘结层。但这一做法并不能避免摊铺机履带与尚未固化的环氧沥青界面接触，摊铺机履带的行走破坏了环氧沥青防水界面的完整性。也因为界面沥青没有固化，摊铺施工时界面沥青与混合料沥青会相互融合，当铺装完成后，在整个铺装结构中防水粘结界面与混合料融为一体，没有自己的独立的防水形状，或者说热固性环氧沥青铺装体系中没有独立可靠的防水层。当环氧铺装层发生开裂时，地表水侵入裂缝，进入到铺装界面位置，因防水粘结层存在缺陷，侵入水引起了环氧富锌漆的锈蚀粉化，铺装层与钢板被锈蚀的环氧富锌漆隔开，进而导致了铺装层与钢板脱空。

杭州湾南航道桥现场挖开的情况表明，脱层位置的钢板表面已经锈蚀，见不到环氧富锌漆和独立的界面防水层。课题研究单位认为，这是美国双层环氧铺装破坏的最主要原因之一。见照片和示意图。

2）鼓包问题

课题组通过多座类似环氧铺装钢桥面的病害调查后认为，导致双层环氧铺装病害的另一个原因是鼓包问题。双层环氧铺装的一个常见病害是铺装完成后，路面有时会出现莫名的鼓包，通常鼓包有碗口大小，鼓包顶凸出地表约几毫米，顶部伴随有微小裂缝。鼓包处地表水可以渗入，进而发生局部脱空和剥落，引起铺装层的损坏。见照片。

对于鼓包出现的原因，最常见的说法是“一滴汗水一个包”，意为施工人员滴落的汗水导致了鼓包的产生。因此，美国环氧铺装施工时要求工人脖子上要缠毛巾，防止汗水滴落。

天意公司的技术人员认为，“一滴汗水一个包”的说法可能过于简单鲁莽。如果我们将鼓包的原因仅简单归咎于滴落的汗水引起铺装层鼓包，将导致我们忽略从混合料中查找另外可能导致鼓包的原因，进而还会重复类似的错误。除滴落的汗水外，导致铺装层出现鼓包还非常可能是由环氧沥青混合料的特性和施工引起的。美国环氧沥青混合料属连续致密级配，设计孔隙率为1-3%，其中细集料和沥青的含量较多，即胶泥含量较多。在混合料摊铺施工时，熨平板滑过混合料表面，胶泥物封住了混合料的表面空隙通道，拌合运输过程中堆存于混合料中的气体不能顺利排出，在压路机推赶作用下，气体聚集形成气泡。这种气泡如果没有再施工中被发现并刺破就会存留于混合料铺装层内。当气温升高时，气体体积膨胀，由此造成路面鼓包，或者形成局部的脱层薄弱。局部的鼓包、脱层、或潜在的薄弱是造成美国环氧沥青铺装出现局部坑槽、剥落和开裂的另一个主要原因。

当界面问题、纵向施工接缝和鼓包问题等缺陷组合在一起的时候，桥面铺装就就存在多种内在缺陷，当重载车较多的时候，桥面铺装就会出现严重的病害。美国双层环氧沥青铺装施工之所以要求很高，条件比较苛刻，不仅仅表达为对气候和温度的要求，在界面施工、混合料配比及拌合摊铺碾压等过程中，如不理解铺装病害产生的原因，则很难采取有针对性的措施，做到精细施工敏感，面面俱到。

四、ERE铺装的基本原理

4.1 ERE的基本结构和原理

ERE铺装的基本原理是采用EBCL作为独立的界面结构，实现界面防水、抗滑、防腐等目的。采用高强度的树脂沥青混合料与EBCL无缝隙的咬合，实现铺装与钢板共同受力，抵抗车轮荷载。ERE钢桥面铺装典型结构如图1所示。

4.2 ERE铺装的特点

树脂沥青混凝土在力学性能上与原美国环氧沥青类似，所不同的是ERE铺装在常温下施工并快速固化，当界面层完全固化后再开始混合料的摊铺，没有施工设备破坏自己防水粘结层的问题，独立的防水粘结层（EBCL）阻止了水和空气接触到钢板，因此没有锈蚀脱层问题，桥面铺装不容易开裂，相对安全。

因树脂沥青可以在常温条件下固化，一般3天左右RA13混合料即可达到规定的强度，可以较快恢复交通，维修施工十分方便。

五、ERE铺装的关键材料特性

ERE铺装的核心技术是EBCL抗滑界面和树脂沥青混凝土RA13。其关键材料是树脂沥青胶结料。

所谓“树脂沥青”是为了区别于美国热拌环氧沥青而人为给定的一种称谓，在基本原理上与环氧沥青是类似的。所不同的是，ERE铺装体系下的树脂沥青采用常温固化剂，在常温条件下发生交联固化反应，无需加热即可进行拌合及摊铺碾压施工，常温下只需2-3天即可开放交通。这是树脂沥青与美国、日本热固性环氧沥青的最主要区别。

树脂沥青通常分为A和B两个组分。A组分主要由环氧树脂和石油沥青混合构成，B组分主要是沥青和固化剂组成的混合物。由于有沥青类材料的加入，树脂沥青胶结料混合后呈棕褐色。在施工现场将A和B两组分混合后，环氧树脂中的环氧基与固化剂中的胺基连同沥青中的多环混合芳烃等物质一起发生复杂的交联固化反应，生成均匀相的树脂沥青胶结料。树脂沥青中的长链大分子由稳定的化学键连接，因此大大提高了沥青材料的粘结能力和自身强度，树脂沥青因为有沥青等柔性材料的加入而具有一定的可变形特性和耐候特性，树脂沥青这一特性使其不同于普通的环氧树脂胶粘材料。

通过调整环氧树脂、固化剂和沥青的掺配比例可在一定范围内调整树脂沥青的强度、变形率、固化时间和粘度等技术指标。当钢桥面铺装的钢板界面需要防水防腐及可靠粘结时，技术人员可以使树脂沥青侧重于强度和对钢板的粘结能力，做成EBCL防水抗滑界面。当道路工程界需要更高品质的沥青混合料来满足钢桥面铺装特殊需要时，技术人员可以调整树脂沥青的配伍，使其成为树脂沥青混凝土所需的树脂沥青胶结料。所谓“树脂沥青混凝土路面”（Resin Asphalt Pavement）即是利用树脂沥青胶结料添加一定级配的矿料混合后形成的一种特殊路面。因为树脂沥青混合料从可流动（蠕动）状态逐渐转化到固化后的固体状态需要一定的时间，利用这一段时间，施工人员可以像施工普通的道路沥青混合料一样将树脂沥青混合料拌合、摊铺、碾压成型，经养生固化后成为特殊的路面。树脂沥青常温条件下可发生交联固化反应的这一特性。使得现场施工操作变得十分方便。

5.1 EBCL界面材料

钢桥面铺装成功与否的首要问题是铺装界面抗剪的安全问题。桥面铺装发生剪切推移破坏、开裂、水损害等病害都与防水粘结层的安全有直接关系。目前，国内某些钢桥面沥青混凝土铺装的使用效果不理想，其主要原因并非一定是沥青铺装层结构或材料本身不能满足使用需要，更多时候是因为在十分光滑的桥面钢板界面上选用的粘结材料和防水结构不能满足钢桥面铺装的使用要求所导致的。天意公司的研究人员利用树脂沥青胶结料做成一种特殊的界面结构EBCL，改变了桥面钢板表面不利的炙热和光滑状态，约束钢桥面铺装在该界面不出现剪切滑移，同时又能够防水、防腐和耐高温，还可以追随钢桥自由变形，从而一举解决钢桥面铺装的关键难题。EBCL防水抗滑界面就是源于这种想法研发的。

EBCL（Epoxy Bond Chips Layer）被称为环氧粘结碎石抗滑层，是指在光滑的钢板上喷砂除锈后立即涂布一层0.9～1.1kg/m²的树脂沥青胶结料，然后撒布一层3～5mm的单粒径小碎石于树脂沥青的表面，使小碎石颗粒与树脂沥青胶结料一起固化，最终形成树脂沥青与钢板牢固粘结而且胶结料表面牢固粘结有小碎石的粗糙抗滑结构。该结构依靠胶结料中的环氧树脂材料实现与钢板的牢固粘结，依靠树脂沥青中的沥青和柔性材料充当柔韧剂，使树脂沥青涂层胶膜具有变形随从性和耐候性。树脂沥青胶膜涂层隔绝了空气和水与钢板的接触，从而实现了桥面钢板的防水防腐目的。依靠EBCL表面牢固粘结小碎石形成的粗糙表面，防止桥面铺装层在该界面产生滑动。综合以上各项功能最终实现了钢桥面铺装界面防水和抗剪防滑的设计愿望（见图5-1）。

显然，若要EBCL实现上述目的，EBCL树脂沥青胶结材料至少应具备以下几个方面的特性， EBCL材料的性能研究也应围绕这几个方面展开：

1） EBCL胶结料的强度：该强度应能保证EBCL界面对桥面钢板有足够的粘结能力，在钢桥面铺装运营期间的任何车轮荷载和任何温度条件下均可保证界面层不发生剪切推移或脱层破坏；

2） EBCL胶结料的可变形能力：该变形能力应能保证成型后的EBCL界面可以追随钢桥结构一起伸长、缩短和弯曲变形，EBCL界面不能因追随钢桥变形能力不足而发生断裂或剥离；

3） EBCL界面应具备良好的防水和防腐能力：成型后的EBCL界面应能确保隔绝空气和水与桥面钢板的接触，保证桥面钢板不发生锈蚀；

4） EBCL界面应有足够的使用耐久性，不能在短时间内分解变质或性能大幅度退化。该耐久性还应表现为耐油、耐酸碱、耐盐等耐候特性，另外，SMA混合料的施工高温亦不能对其造成破坏；

5） EBCL胶结料的粘度、固化速率等施工特性应使现场的施工操作和养护非常方便，而且EBCL胶结料还应该无毒，无有害刺激性气体挥发，不能影响施工操作工人的健康。

这些特性是我们对EBCL界面材料的期待和要求，EBCL胶结料是否具备这样的特性需要通过相应的试验研究判定。试验研究的具体内容如图5-2所示。

 图5-2 EBCL材料研究内容汇总表

各项具体研究和试验情况如下:

5.1.1 指干时间

指干时间受材料自身性质影响最大，此外还受到不同组分掺配比例和固化条件等因素的影响。表5-1为EBCL材料在标准涂布量条件下不同温度条件的指干时间。

表5-1 EBCL指干时间

从试验结果可以看出：EBCL胶料25℃温度条件下，指干时间为8-9h左右，40℃指干时间为6h。在夏季施工时，钢板表面温度多在40℃左右，EBCL胶料的指干时间在6小时左右，说明EBCL可从容进行施工，具有良好的施工和易性，对施工气候条件要求也不高。

5.1.2 固化时间

EBCL胶料的固化与温度、时间相关。我们需要了解的是胶料固化的强度达到设计要求，可以开始下一工序施工的时间，我们定义这个时间为固化时间。拉拔或拉剪强度是测定EBCL胶料的固化情况最主要的性能指标。

试验结果见表5-2。

表5-2 EBCL固化时间

从试验结果可以看出，EBCL在25℃条件下，固化时间在43h小时左右，在40℃，固化时间在32h左右，不需要长时间养生。在一般夏秋季节2-3天内EBCL即可达到10 MPa以上的强度，对开展下一步施工十分有利。

5.1.3  拉拔试验

EBCL拉拔强度采用钢板防腐涂料的拉拔试验方法进行检测，试验设备见图。该方法所用设备简单轻便，易于携带，而且检测结果比较稳定。利用该方法测定EBCL胶料低温-20℃、常温25℃和高温条件下（70℃）的拉拔强度评价EBCL层对钢板的粘结效果，表5-3为EBCL胶料的拉拔试验结果。

表5-3 EBCL胶料试验室拉拔强度试验结果

从拉拔试验可以看出，完全固化状态的EBCL胶料极低温条件下（-20℃）依然表现出较好的强度，最终拉拔强度大于18MPa，常温25℃拉拔强度大于18MPa，高温70℃的拉拔强度为4MPa。

l ERS铺装力学分析计算的成果表明，ERS钢桥面铺装钢板界面处的剪应力一般约0.5Mpa, 在超载的极端情况下，界面剪应力有可能会达到甚至超过1.0 Mpa。多个施工现场的温度检测表明，在夏季高温季节，黑色沥青路面的地表温度可达70℃，桥面钢板处的温度约60℃左右。按此不利组合且考虑一定的安全储备，故提出EBCL胶结料对钢板的附着力（拉拔强度）应≥3.0 Mpa (70℃)的性能要求。

表5-4 EBCL胶料南航道桥现场拉拔强度试验结果

5.1.4 拉剪试验

表5-5  EBCL室内拉剪强度

完全固化状态的EBCL胶料25℃拉剪强度达到17.3MPa，70℃拉剪强度达到3.8MPa，满足设计要求。在RA13整体化层的保护作用下，完全可以保证在荷载作用下EBCL层与钢板不脱开。

5.1.5 EBCL胶料变形试验

钢桥面铺装与钢桥面板的界面变形连续性假定是ERS技术成立的基本依据。界面处不仅有弯拉应变和剪切的受力的要求，还有钢桥面铺装与钢板一起受力变形的要求。因此，EBCL不仅要满足强度的要求，而且在追随钢板变形性能上也要有所规定和检验。如果EBCL材料的强度要求很高但可变形性较差，则钢桥面铺装有可能因此产生断裂或者脱层，从而导致钢桥面铺装的整体破坏。试验检测结果见表5-6

表5-6 EBCL胶料不同温度断裂延伸率试验结果

5.1.6 协同变形试验

EBCL胶料与钢板的变形随从性，可通过测试厚钢板（14mm）表面的EBCL层的弯曲变形能力和EBCL在薄钢板（2mm）的弯曲变形试验进行评价。当桥面钢板发生屈服流变变形时，也未见EBCL粘结界面发生断裂。见下图。

l 铺装力学分析的研究已经指明，钢桥面铺装在正常受力的使用情况下，钢板表面的计算变形值一般只有300-400个微应变左右，极端情况下会达到600个微应变，即约0.06%的变形。即使按Q345型钢材的极限应力与钢材弹性模量的比值（345/2.1X10⁵）计，其钢板表面的最大应变值也只有约1650个微应变，即0.165%，超过这个应变值，钢材的应力值将达到屈服状态，钢箱梁结构已经不安全了，桥面铺装也就失去了存在的意义。EBCL胶结料的极限变形能力需足够涵盖这种变形需要。

EBCL试验研究小结

综合以上的研究，可以归纳出EBCL界面的主要特点：

1 EBCL环氧粘结碎石层可有效解决桥面铺装界面的防水问题和铺装层剪切滑移问题，而且施工简便，不需要特殊的施工机具和苛刻的工艺要求。。

2 铺装完成后，EBCL防水抗滑界面可有型的独立存在，并不混同于其它铺装层，当桥面铺装上层开裂后，EBCL仍可以有效防水防腐。

3 在高低温变化及酸碱油不利条件下，EBCL具有良好的抵抗特性，以EBCL作为铺装界面，适应复杂恶劣环境的能力大幅提高。

4 EBCL＋RA构成了组合的防水铺装结构，防水防腐可靠，EBCL和RA均是耐水损的材料，铺装层受水损坏的危险大幅降低。

5 EBCL属国内自主创新技术，材料供应可靠，综合造价经济。

5.2  RA13树脂沥青混合料

所谓“树脂沥青混凝土”是由环氧树脂和固化剂组成的双组份树脂沥青胶结料配合一定级配的矿料，经化学反应固化后形成的一种混合料。树脂沥青混合料从可流动态固化到固体状态需要一定的时间，在这一段时间内树脂沥青混合料可以像普通沥青混合料一样进行路面施工，即树脂沥青混合料具有常温条件下的可施工特性。

RA后面的数字表明混合料集料的最大粒径。按铺装厚度和要求的不同，RA混合料可以是RA05，也可以是RA10或RA13。在ERS体系下，RA混合料厚度一般只有2-75px，故选择最大粒径5-8mm的级配。在ER结构下，RA混合料的厚度为4-150px，因此多采用RA10或13。

树脂沥青混凝土RA不同于普通改性沥青混凝土，它具有强度高、耐高温、抗疲劳、孔隙率小和易于施工等诸多特点。因此，对RA混合料性能的研究内容也将围绕上述指标展开。

1） RA13混合料的级配、油石比和孔隙率

2） RA混合料的高温强度

3） RA混合料的水稳定性

4） RA混合料的抗车辙能力

5） RA混合料的可施工性

5.2.1  RA13级配研究

5.2.2  RA13路用性能指标试验

表5-8 杭州湾RA13级配马歇尔试件检测结果

注：采用常温双面各50次击实，马歇尔稳定度试验温度70℃。

表5-9  浸水马歇尔稳定度试验结果

表5-10  冻融劈裂试验结果

表5-11 车辙动稳定度试验（70℃）

表5-12  -10℃小梁弯曲试验检测结果

5.2.3 南航道桥现场马歇尔检测结果

表5-13 RA13现场马歇尔试验检测结果

RA13混合料试验研究小结

RA混合料固化后，70℃马歇尔试验的稳定度超过50kN，流值类似于沥青混合料，一般在15-30mm之间，高温力学性能远高于一般的沥青混合料。

RA混合料的车辙试验结果表明，RA混合料具有优良的抗车辙能力，属于超高级无车辙路面。

RA混合料具有良好的水稳定性，调整级配和油石比可以做到完全不渗水。

六、ERE铺装的实际效果

2012年杭州湾桥南航道桥采用ER技术对原钢桥面铺装进行维修，面积约2600㎡，主要集中在重载的2、3车道。从实际应用情况看，效果良好。原铺装病害如裂缝、脱层、剥落等完全消除。相比先前上海XX公司维修采用的美国技术，维修费用降低了50%以上，取得良好的经济效益。在修复后的RA13表面再加罩一层EBCL可以有效地改善道路的外观。课题组在南航道桥第二车道选取了50米长的一段进行顶面EBCL抗滑磨耗层罩面试验，经实际运行三年的检验，未发生脱层剥落病害，证明EBCL顶面抗滑罩面具有良好的使用效果。改善了道路铺装的外观，提高了抗滑安全性。

七、ERE铺装技术归纳总结

将本课题研究的ERE铺装技术分析归纳可得到如下研究成果；

1）ER的铺装结构

ERE铺装结构总厚度一般4-150px，不仅可以作为新建桥梁的铺装结构，还可以用来维修破损的双层环氧沥青薄层铺装。其典型结构如下图。

2）ERE铺装技术基本原理

ER铺装技术基本原理与ERS铺装的下层相同。 主要区别是RA混合料的石料级配采用RA13，石料的最大粒径偏大一些。为满足外观美观和行车粗糙抗滑的需要，还可以在RA13的顶面增加一层EBCL表面抗滑层，即ERE结构。

3）ERE铺装的特点

1） ERE铺装结构全部在常温下施工，固化期较短，施工简便。

2） ERE铺装属于超高级无车辙路面，可有效应对高温地区特重型交通的需要。

3） ERE铺筑结构不仅适用于新建桥梁的桥面铺装，还可用来维修旧桥面铺装的病害。

4）ERE铺装技术的主要性能指标

表7-1  EBCL胶结料性能要求

表7-2  RA拌合用胶结料性能要求

表7-3  RA13树脂沥青混凝土性能要求

八、主要创新点

通过调研和查新了解到，本课题与其它铺装技术研究相比在以下几个方面有所创新：

1） 在ERS铺装技术的基础上将ER部分分离出来，经过再创新改造使之成功应用于美国环氧沥青薄层铺装的病害维修开创了国内维修钢桥面铺装的先例，采用冷拌树脂沥青技术打破了沥青路面非高温热拌不能施工的局面，使得钢桥面铺装维修施工大大简化,国内桥梁工程界将结束美国环氧沥青铺装没有专项维修技术和材料的历史，该研究成果意义重大。

2） 针对正在运营的钢桥不能中断交通的特点，通过本课题研究，初步建立了一套实用可行的维修施工方法和试验检测及评价方法，包括旧路面挖除、钢板保护、重新清理并恢复界面防水层、铺筑新桥面以及接缝防水、养护养生等全部施工过程。该研究成果和实践对于今后类似工程的修复具有重要的指导意义。

3） 通过本课题的研究和实践，基本找到了美国环氧沥青铺装破坏的主要原因，有针对性的设计了ERE维修的铺装结构，并专门试验研究了大粒径的树脂沥青混合料RA13的各项力学性能和实用性能，使得混合料维修铺装可一层铺筑完成，方便了维修施工。

九、维修施工工艺和工法

根据ER修复技术的施工特性及待修复桥面的交通运行状况编制施工工艺，本课题针对杭州湾跨海大桥钢桥面铺装病害状况、维修方案、交通运行状况制定了以下施工工艺。

9.1封道施工

由于杭州湾大桥通行车辆多，交通任务重，施工过程中不可能将道路完全封闭，因此在施工前制定了，施工路段进行“二车道封闭施工，二车道车辆通行”的方式进行封道施工

封道施工前，将交通管制方案报与交警、路政、监控等部门。封道施工时安排安全员指挥交通，保证施工安全，并及时与交警、路政、监控部门联系，保证交通运行安全、畅通。

施工时按2车道封闭2车道通行（第3、应急车道施工完封闭时，第1、2车道保持通行；第1、2车道施工完封闭时，第3、应急车道保持通行）的封道方式进行封道。

施工封道时，示警标志标牌按《公路养护安全作业规程》进行摆放，在距离施工区域3000m处设置警示牌，提示前方施工，在距离施工区域2000m处设置警示牌，提示车辆慢行，在距离施工区域1000m处设置警示牌，提示车辆慢行，提示车辆限速60km/h；在距离施工区域500m处设置警示牌，提示车辆慢行，提示车辆限速40km/h；在距离施工区域300m处设置警示牌、导向标、警示灯，提示车辆前方桥面施工，提示车辆靠右（左）行驶；在距离施工区域100m处设置警示牌，提示车辆前方桥面施工。在施工区域内设置爆闪灯、警示灯。施工挖除区域设置安全水马进行隔离。在施工结束区设置限速解除标志。

施工时，所有施工车辆有序的停靠在封道区域内，施工人员只在封道区域内作业休息。封道施工区域施工结束后，待所有施工车辆、人员有序撤离后，进行封道解除，然后更换车道进行封道施工。

9.2铣刨挖除施工

修复施工前许将原路面铺装的病害路面挖除清理之后，进行后续的修复施工。

（1）首先在施工现场确定病害，并用石笔将病害标示出来，确定开挖位置及面积。

（2）对于大面积采用铣刨机进行铣刨，在铣刨时注意控制铣刨机行走速度、铣刨厚度，在不伤及钢板的前提下，铣刨掉病害路面。为确保不伤及钢板，铣刨时预留25px左右的铺装层，铣刨后针对残留铺装层采用挖机和电镐相结合的方式进行清理。小面积病害首先采用切割机进行切割，然后用电镐进行人工清理。

（3）对于铣刨或挖出后的肯定周边采用切割机进行切边处理，确保切除部位形状规范。

（4）人工采用铁铲、吹风机等工具将钢板表面清理干净，使钢板表面无残留、无污染。

9.3 抛丸打砂除锈施工

（1）打砂前对钢板采用吹风机进行清理，确保钢板表面干燥、无污染。

（2）在喷砂过程中，喷砂机连续、匀速地进行喷砂除锈工作，抛丸打砂机按1.5m/min的速度进行控制。

（3）钢板经喷砂除锈处理后，要求清洁度、粗糙度满足技术指标要求。针对喷砂机无法处理的边角部位采用打磨机进行除锈、磨光处理。

9.4 EBCL层施工

1）一般要求：

抛丸施工结束后用吹风机将钢板界面吹干净后（清扫人员在打砂过后工作时必须穿鞋套）宜立即开始EBCL层施工，防止抛丸处理后钢板表面再次发生锈蚀。

EBCL层施工时要求天气干燥、气温不宜低于10℃，有雾、下雨或相对湿度大于90％时不得施工。施工开始前一定要做好天气情况的查询工作。

施工过程中要注意安全、保持清洁，施工过程禁止吸烟。操作人员要穿防护衣和鞋套。

2）EBCL层施工：

首先将存在于钢板界面上的杂物等清除干净，然后仔细清扫涂布作业面，确保作业面干净、无污染。

EBCL由A、B两组分组成，两组分严格按照生产厂家提供的比例进行混和，混和完毕后采用电动搅拌机搅拌均匀，采用人工涂布方式将EBCL胶料刮涂在清理完后的钢板界面上。气温较低时，可预先对胶料进行加热，以保证胶料的粘度适宜刮涂。涂布要求均匀、无堆积、无流淌。EBCL层未固化以前严禁一切人员和机械进入。

EBCL胶料涂布量按0.9～1.1kg/㎡控制。然后立即洒布一层3～5mm单粒径的石子，使之与EBCL胶料一起固化。石子要求干燥、清洁，洒布量为2.5～3.5kg/㎡。撒布碎石要求均匀、满布不重叠、无堆积，形成牢固的抗滑表层。

EBCL施工要详细记录施工时的钢板温度、大气温度和胶料拌和温度，参照试验室确定的温度时间控制及时调整施工的时间，EBCL胶料应在固化前涂刷完毕。

施工结束后，立即用专用清洗液将各种量具和涂刷工具清洗干净。

3)施工检测

EBCL施工过程中要严格控制EBCL胶料各组分的比例，配料过程中技术员进行复核，确保计量准确无误。

EBCL涂布量采用方格网法进行涂布量控制，即确保每一方格内的计算涂布量（体积法称量）均匀涂布于该方格内，并做好记录。

EBCL的碎石撒布量应先做好标准样板，施工时参照标准样板控制验收，碎石撒布由有经验的操作工人手工完成。

4）检测标准及手段

钢板要求喷砂除锈清洁度达到Sa2.5级，粗糙度要求达到60～100μm。然后立即涂刷0.9～1.1kg/㎡的EBCL胶料，同时洒布3～5mm粒径的玄武岩。EBCL施工过程中成型EBCL胶料拉剪试件，与钢板EBCL同等条件养生，检测拉剪试件的强度判定胶料的抗剪能力。拉拔试件直接粘结在EBCL表面上，通过现场直接拉拔检测胶料的拉拔强度。

清洁度检测采用对照板，现场喷砂除锈后的钢板表面进行对比；粗糙度采用测厚仪检测；涂布量现场画方格网控制。

5）质量管理

钢板喷砂除锈前，应首先检查钢桥面的外观，确保表面无飞溅物、针孔、飞边和毛刺等，否则必须通过打磨加以清除，锋利的边角必须处理成半径2mm以上的圆角。用清洁剂或溶剂清洗桥面板表面的油污、污垢。

施工养生过程中要注意保护，严禁在EBCL层达到强度前，人员车辆的进入。

9.5 RA13层施工

1）EBCL界面涂布RA胶料

为保证EBCL和RA之间的粘结可靠，在施工RA前，应对已固化的EBCL层顶面进行清洁，去除可能的油污、灰尘等杂物，然后在EBCL顶面涂刷一层RA胶料，然后再进行RA混合料的摊铺。RA胶的涂布量约0.3-0.5Kg/㎡，用刷子涂刷均匀。

2）一般要求

RA施工前应详细调查施工期间的天气情况，晴好天气才能安排施工。清除EBCL表面的杂物和油污，扫除EBCL表面松动的石子。对到场RA混合料进行检测，成型标准马歇尔试件，测试完全固化后RA混合料的马歇尔试件的相应指标。

3）RA混合料拌和

RA混合料的拌和与级配控制：

RA混合料是树脂沥青混合料，无法用抽提的方式检验沥青含量和石料级配。必须事先做好矿料级配、设备标定和胶料检验、试拌试铺等方面的工作，确保实际拌制的RA混合料达到设计要求的性能。

RA混合料是冷拌树脂沥青料，石料没有再加热干燥的过程，因此，石料必须在生产、运输、储存及拌合生产全过程中保持干燥，防止淋雨或受潮。要求石料场应在晴天时，用已轧制好的干燥的路用粗集料回轧生产RA料，并要求对刚轧制好的RA料进行防水包装，置于防潮的仓库内储存备用。

RA矿料分0-3mm、3-5mm和5-10mm、10-13mm四档，RA混合料采用树脂沥青专用拌和机进行生产，石料重量和胶料的应严格按设计配比确定。胶料的包装桶的装料量应与每盘拌合量相匹配，避免出现胶料的非整桶需要量，必要时调整拌合石料的重量。

拌和机设置在施工现场附近。混合料的运输和摊铺等待时间应符合胶料作业的时间要求。夏季高温时节，胶料固化速度快，拌合施工前必须进行现场试板=拌的检验，掌握混合料的固化时间。

RA主要由胶料和集料混合组成，RA生产流程主要包括：集料的称量，胶料的称量混合以及混合料拌和三个阶段。

拌和时间，干拌和湿拌：

集料经过称量后进入提升斗，通过提升斗送入拌锅，在拌锅内干拌一定时间后，加入已将A、B组分充分搅拌均匀的RA胶料进行拌和。在RA胶料搅拌的同时加入已称量好的纤维。RA混合料拌合时间应根据树脂沥青专用拌和机试拌效果确定。一般来说，RA干拌时间不少于10s，湿拌时间不少于75s。以混合料拌和均匀为准。

卸料、运输、控制时间：

拌和完毕的RA混合料直接放入运料卡车，卡车装料按照“先后侧再前侧”的原则，以保证先生产的混合料做到先摊铺。RA的运输车辆与普通沥青混凝土的施工要求一样，车辆应干净、性能稳定，在装料前对车厢内进行少量植物油的擦拭，避免车厢粘料。

为杜绝车辆上的水在施工时滴洒在桥面，运输车辆必须确保水箱的完好性，施工时将刹车水放空，夏季施工时禁止开空调。

每车的装运量应根据拌和场地与施工现场的距离、与摊铺速度匹配原则确定。拌和完毕的RA混合料直接放入运料卡车，装料时先装卡车尾部后装卡车前部，保证先生产的混合料先摊铺。

为保证RA在规定时间内施工完毕，现场根据RA拌和时间、运输时间和摊铺碾压时间确定合理的料车装料数量，以保证RA摊铺过程不等料，每盘料在规定时间内摊铺碾压完毕。

4）RA混合料摊铺和碾压：

摊铺控制：

摊铺机行走速度一般为2～3m/min，主要取决于拌合的产量。摊铺一车料的时间一般不超过60min。

厚度控制：

根据以往经验暂定松铺系数为1.2，以保证实际压实后的厚度满足设计要求。试验段应通过测量摊铺前和碾压完成后的标高差计算得到实际的松铺系数。

摊铺宽度：

RA混合料摊铺宽度依据施工宽度等现场实际情况确定。

碾压方式：

采用钢轮压路机初压，钢轮压路机复压收光的方式碾压：

摊铺、碾压注意事项：

严禁压路机在已碾压完毕的RA层上停放。RA混合料碾压过程中严禁洒水。若发生碾压粘轮现象，可采用少量菜籽油涂刷在压路机轮胎表面上。

摊铺、碾压过程中应安排专人及时将已结团硬化的RA混合料料清除出去。摊铺碾压结束后应及时清理摊铺机和压路机上粘连的RA混合料，避免RA胶料固化后清理困难，影响下次的正常使用。

RA层施工结束后，做好RA混合料的养生和防护工作，禁止一切人员和车辆进入RA层的施工区域。

  在本次施工中存在多个小面积施工区域，在摊铺和碾压施工时将采取人工摊铺，小压路机碾压施工。

5）检测标准要求及手段

在现场施工过程中，试验室同时成型马歇尔试件，置于主桥上进行同步养生，通过检测RA混合料试件不同龄期的马歇尔强度，判定RA混合料的实际强度和强度增长规律。当RA混合料的马歇尔强度达到20KN后，下一道工序方可开始。

9.6罩面层施工

1）对养生结束后的RA面进行抛丸施工

2）抛丸施工结束后用吹风机将界面吹干净后，宜立即开始EBCL层施工，防止抛丸处理后界面再次污染。

3）EBCL施工方法参照钢板表面的EBCL层施工，胶料涂布量按1.2～1.5kg/㎡涂布。

4）撒布1.3-3碎石，撒布量按4～6kg/m2，具体撒布量按施工时撒布均匀、密实计算。

9.7安全管理措施

1、施工队伍进场后，参加施工的人员必须接受安全技术教育培训，熟知和遵守本工种的各项安全技术操作规程，并定期进行安全技术考核，合格者方可上岗。

2、对所有施工人员及车辆进行保险。确保施工人员无童工，无恐高症或其他不宜桥面施工的病史。确保施工车辆有行驶证，无漏油或其他故障。

3、进入施工现场的所有施工人员，穿反光背心，特殊工种按规定配戴好防护用品。严禁在钢桥面临边休息，防止人员坠落。

4、施工中所用的各种机具和劳动保护用品，定期进行安全检查和必要的检验，保证其处于完好状态；不合格的机具设备和劳动保护用品严禁使用。

5、现场标志标牌摆放整齐到位，并随时巡查维护。

6、施工时对钢桥面两侧进行全封闭维护，禁止车辆及非施工人员通行。危险地点悬挂《安全标志》规定的警告牌，以免造成伤害事故。

7、特种作业人员必须持证上岗，无证者不得上岗；操作者不得将本机械交给无本机种操作证者上机操作。

8、操作人员必须按照所操作的机械说明书规定，严格执行工作前的检查制度和工作中注意观察及工作后的检查保养制度。

9、人员上下班禁止用货车装载施工人员。

10、进入施工区域服从管理人员指挥，禁止烟火和丢弃杂物，保持工作界面整洁干净。施工结束后清理所有施工垃圾，恢复桥面干净整洁

11、严禁横穿路面在封道范围内施工。

12、工作中不得擅自离岗。车辆现场停放时，选择安全的停放地点，关闭好驾驶室，要拉上驻车制动闸。坡道上停车时，要用三角木或石块抵住车轮。夜间有专人看管。

13、驾驶室内保持整洁，严禁存放易燃、易爆物品，严禁酒后操作机械，严禁机械带故障运转或超负荷运转。

14、给机械设备加油时附近应严禁烟火。

15、严禁酒后驾驶车辆和操作机械，车辆严禁“三超”，禁止使用带“病”的车辆、机械和超负荷运转。

16、机械作业的指挥人员，指挥信号必须准确，操作人员必须听从指挥，严禁违令作业。如信号不清或错误，操作人员要拒绝执行。

17、设立交通安全管理员，并派1名安全员和2名专职协管人员指挥现场交通。于交警，路政等部门取得联系，配合各部门的管理，安排交通管制设施看护员，24小时不间断对交通管制路段进行巡视，发现问题及时予以纠正，确保现场交通标志的完好和正确性。

18、施工期间，夜间人员及设备撤离现场，留两辆示警车，四名养护人员维护现场封道设施。

19、发生紧急状况或突发事件时，及时告知交警、路政等有关部门，并积极配合各部门的排障、救援等工作。

20、发生大堵车或政治任务时，及时解除封道措施，恢复车辆通行，保证交通流畅。