冷拌树脂沥青钢桥面铺装组合体系

设计与施工技术规范

（宁波天意钢桥面铺装技术有限公司）

1　适用范围

本规范适用于天意公司树脂沥青钢桥面铺装体系的所有相关工程。

2　规范性引用文件

JTG F40-2004 公路沥青路面施工技术规范

JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准

JTG E20 公路工程沥青及沥青混合料试验规程。

以及相关最新版本

3　术语和略语

本规范涉及的术语和缩写词定义：

EBCL ——（Epoxy Bond Chips Layer），特指树脂沥青胶结料与粘结碎石构成的界面防水抗滑层。

RA ——（Resin Asphalt），特指由树脂沥青胶结料拌合级配碎石矿料形成的树脂沥青混合料。

GA(L)----(Resin GussAsphalt),由树脂沥青冷拌形成的非碾压浇注式混合料。

ERS —— 树脂沥青组合体系钢桥面铺装主要结构层的缩写，即 EBCL＋RA＋SMA。

ERE----  RA混合料与与EBCL抗滑层组成的无车辙铺装结构，即 EBCL+RA+EBCL

EGS----  冷浇注混合料与SMA组成的铺装结构，即 EBCL+GUSS ASPHALT+SMA

EGE----  冷浇注混合料与EBCL抗滑层组成的无车辙铺装结构，即 EBCL+ GUSS ASPHALT+EBCL

EAS----  由沥青砂与SMA组成的铺装结构，即 EBCL+SAND ASPHALT+SMA

树脂沥青----由环氧树脂、常温固化剂和石油沥青等混合组成的胶结料，在常温条件下可以施工并且固化，用于钢桥面铺装的界面粘结和RA混合料的拌合,亦简称RA胶结料。

热固性环氧沥青----由环氧树脂、中高温固化剂和石油沥青等混合组成的胶结料，用于钢桥面铺装SMA层下的粘结层，非加热短期内不能指干、固化。

指干时间 -----（tacky dry time），特指胶结料从A、B组分混合开始到胶结料固化表面刚好不粘黏手指所需的时间。

固化时间-----（ cured time），特指胶结料固化从指干到达到规定强度所需的时间。

拉拔强度 -----（pull-off  strength），在设定温度条件下，用拉拔试验方法检测的胶结料涂层从钢板表面剥离的极限强度。

拉剪强度 -----（shear strength），在设定温度条件下，用拉剪试验方法检测的胶结料涂层抵抗剪切破坏的极限强度。

断裂强度和断裂延伸率-----（fracture strength and elongation at rupture），在设定温度条件下，用胶膜拉伸试验方法检测的胶结料极限强度和伸长率。

4　材料特性及技术要求

1.

1.0

4.1　EBCL胶结料

EBCL胶结料通常分为A、B两个组分。其A组分是环氧树脂和石油沥青等其它物质组成的混合物，B组分是固化剂和石油沥青等物质的混合物。在施工现场将A、B两组分按照规定的比例进行混和后，胶结料中的环氧树脂与固化剂等物质发生化学的交联固化反应，最终形成不可逆转的交联固化物，即可以在常温条件下施工并固化达到设计强度。 EBCL胶结料应是绿色环保产品，不含甲苯或二甲苯等有毒有害的挥发性溶剂。

EBCL胶结料的性能应符合表1 规定的技术要求。

表1 EBCL胶结料技术要求

4.2  树脂沥青胶结料

树脂沥青胶结料分为RA胶结料和GA(L)胶结料两个品种，分别适用于RA混合料和冷浇注混合料GA(L)的拌合生产。树脂沥青胶结料通常分为A、B两个组分。其A组分是环氧树脂和石油沥青等组成的混合物，B组分是固化剂和石油沥青等物质的混合物。在施工现场将A、B两组分按照规定的比例进行混和后，胶结料中的环氧树脂与固化剂等物质在常温条件下发生化学的交联固化反应，最终形成不可逆转的交联固化物。树脂沥青胶结料应是绿色环保产品，不含甲苯或二甲苯等有毒有害挥发性溶剂。RA胶结料和RA(L)胶结料应符合表2的技术要求。

表2  RA混合料用树脂沥青技术要求

4.3　SMA拌合用改性沥青

SMA拌合用改性沥青应符合表4的技术要求。

表4  SMA拌合用改性沥青技术要求

4.2　SMA层下的粘结层

用于SMA混合料与RA混合料之间的粘结层可选用改性沥青、防水涂料、或热固性环氧沥青材料。其性能应符合表5的技术要求。

表5-1改性沥青粘结层技术要求（热洒布）

表5-2沥青基防水涂料技术要求（冷洒布）

      表5-3热固性环氧沥青技术要求（热洒布）

*试验室固化条件：（150℃/1h）

4.3　EBCL用3mm～5mm碎石

EBCL用3mm～5mm碎石应符合表6的技术要求。

表6   3mm～5mm碎石的技术要求

4.4　粗集料

SMA用粗集料应符合表7的技术要求。

表7   SMA用粗集料的技术要求

4.5　细集料

混合料用细集料应符合表7的技术要求。

表7  细集料技术要求

4.6　矿粉

用作填料的矿粉宜由石灰岩研磨制成，矿粉应符合表8的技术要求。

表8   矿粉技术要求

4.7　纤维

树脂沥青混合料用聚酯纤维应符合表9的技术要求。SMA混合料用木质素纤维应符合表10的技术要求。

表9   聚酯纤维技术要求

表10   木质素纤维技术要求

5 钢桥面铺装设计的基本要求

天意公司的树脂沥青组合体系中包含ERS、EAS、ERE、EGS、EGE、和EE等多种铺装结构。其中ERS和EGS是常规铺装结构，ERE和EGE属于超高级无车辙铺装结构，EE属于超薄层临时铺装结构。

钢桥面铺装设计应根据结构恒载的限制、预计车流量、单车道重载车的比例、气候条件以及工程造价等多种因素和限制条件选择适宜的铺装方案。

一般情况下，当日交通量为小于20000辆且重载车所占比例小于20%时，铺装设计可优先选择常规的ERS或EGS铺装结构，铺装总厚度为6.0-187.5px，其中RA混合料层的厚度一般为20-30mm。当日交通量20000辆左右且重载车所占比例超过20%时，ERS铺装结构中的RA混合料层的厚度应有所增加，一般不少于30mm厚。

对于高温地区且重载车辆较多或桥面有较大的纵坡的桥梁，应优先选择超高级无车辙的ERE或EGE结构作为钢桥面铺装设计，尽量避免因采用SMA混合料作为上面层，在高温重载的使用条件下，SMA混合料容易出现早期的车辙或推移拥包等病害。对于东北寒冷地区或要求更大变形能力的钢桥面铺装，冷浇注的 EGE铺装结构具有更好的变形适应能力。ERE或EGE铺装结构通常的设计厚度为40-55mm，铺装层的恒重比ERS减轻了约30-40%，其特点是全程常温施工，无需大型的热拌沥青混凝土搅拌站。施工及后期维修十分方便。

EAS铺装是ERS铺装研发时最初的雏形结构。EAS铺装的主体是SMA混合料，没有树脂沥青混合料作为铺装的主承力层。在非酷热的城市地区，桥面的日交通量小于10000辆且以城市小轿车为主要荷载时，EAS铺装结构也可以满足钢桥面铺装的使用需要。EAS铺装的界面虽采用了EBCL防水抗滑层，但SMA与EBCL界面之间需要设置一层10-15mm厚的沥青砂层，目的是阻隔SMA混合料的施工热量和碾压荷载对EBCL界面的破坏作用。EAS铺装的总厚度一般为70-80mm，其SMA通常采用SMA10级配，分两层铺筑成型。因铺装结构中树脂沥青混合料被沥青砂替代，故最大特点是造价比较经济。但沥青砂层的上下均需要洒布高粘改性沥青，填补沥青砂薄层碾压留下的空隙，在高温和重载使用条件下，EAS铺装有可能产生不可恢复的塑性变形，即车辙或推移病害，当慎重选用。

EE铺装结构实际上是两层EBCL的叠加，其主要目的是为被铺装表面提供防水和抗滑功能。EE铺装结构适用于组装式贝雷桥的桥面在工厂的加工制作、隧道内的水泥混凝土抗滑表面、大纵坡桥面铺装的抗滑表面、以及钢桥面铺装的临时维修等多种用途。EE铺装的厚度一般只有6-8mm。

5.1 ERS铺装

ERS是防水抗滑界面+RA混合料+SMA铺装结构的缩写，是钢桥面铺装组合体系最常采用的结构形式。ERS典型铺装结构如图1所示。

图  5-1 ERS树脂沥青组合体系铺装典型结构图

* SMA面层下的防水粘结层也可采用防水涂料或改性沥青，重载交通时优先推荐采用热固性环氧沥青胶结料。

ERS铺装的原理和特点：

1）利用树脂沥青胶结料耐高温、高强度和可追随变形的众多优点，在光滑的钢板上形成一层防水、防腐、抗滑的EBCL界面，并利用EBCL凹凸不平的碎石表面与在其上铺筑的树脂沥青RA层实现咬合，约束铺装层整体不产生水平滑动位移和开裂，因EBCL固化后才能施工RA层，故EBCL界面可独立的保持自己的设计形态，不混同于RA铺装层，即使SMA或RA层出现开裂，也不影响EBCL界面独立的防水抗滑功能。EBCL界面的特点是在常温条件下施工和固化，施工十分方便，一般2-3天即可达到设计强度。

2）RA混合料由树脂沥青和矿料组成，因此强度高、模量大、孔隙率小、耐高温、耐疲劳，无车辙、桥面铺装的整体性好，可保护EBCL层免受SMA施工机械和高温的损伤，RA混合料层作为铺装的主承力层不仅承担着抵抗、分散集中的车轮荷载的功能，还与EBCL界面共同构成可靠的铺装防水体系。其特点是，RA混合料也在常温条件下施工和固化，施工工艺和所需要的设备相对简便。

3）用高粘度改性沥青SMA混合料作为表面行车功能层，主要是为桥面铺装提供优良的行车安全舒适性和外观，并且降低整个铺装的造价。当以SMA作为表面功能层时，该桥面已具有了长寿命路面的设计理念。即一定使用年限后，铣刨去除已损坏的SMA上面层，在很短的时间内对SMA层进行重置，即可使桥面铺装恢复如新。维修养护比较方便，维修费用较低。

RA混合料的级配和性能要求应符合表11和表12的规定，SMA混合料的级配和性能要求应符合表13的规定。

表11  RA混合料的矿料级配范围

       油石比：8-10%

表12   RA混合料的技术要求

表13  SMA混合料配合比设计技术要求

5.2 EGS铺装

EGS是EBCL界面和 冷浇注混合料GA（L）以及SMA混合料组成的铺装结构，即 EBCL+GUSS ASPHALT+SMA。

EGS铺装与ERS铺装由ERS铺装衍生变化而来，在铺装结构和铺装原理方面与ERS是一样的，两者唯一的区别是ERE或EGE铺装结构中没有SMA混合料上面层。冷GA混合料的概念来源于英国的浇注式混合料，但因胶结料采用了树脂沥青，故GA(L)混合料可以在常温下施工并且固化，规避了引进的浇注式混合料施工所需的约240℃的极端高温。GA(L)混合料的胶结料用量比RA混合料更多，混合料的低温柔韧性更好，无需施工碾压即可实现不透水的小孔隙率。虽然GA(L)混合料的强度略弱于RA混合料，但比原浇注式沥青混合料则大幅度的提高了高温稳定性，同时在低温性能方面也比原浇注式混合料有大幅的改善。在极端严寒地区或需要更大极限变形的钢桥面铺装可考虑采用GA(L)混合料替代RA混合料。GA(L)混合料的级配和混合料的性能要求应符合表14和表15的规定。GA(L)混合料上的SMA混合料与表13的要求一致。

表14 冷浇筑混合料GA(L)级配范围要求

   油石比：12-15%

表15 冷浇筑混合料GA(L)的技术要求

5.3   ERE和EGE铺装

ERE或EGE结构实际上是ERS或EGS铺装去掉了表面的SMA行车功能层，由表面的EBCL防水抗滑结构承担车辆行驶功能的一种铺装结构。因树脂沥青混合料RA和GA(L)都具有良好高温抵抗车辙能力和低温适应变形的能力，故ERE和EGE铺装属于超高级无车辙路面结构。 ERE或EGE铺装典型结构如图5.3所示。其EBCL和RA或GA(L)的性能要求与原结构的要求一致。

图5.3  ERE钢桥面铺装典型结构图

5.4 EAS铺装

EAS是由EBCL界面、沥青砂隔热层和SMA混合料组成的铺装结构，即 EBCL+SAND ASPHALT+SMA。EAS典型铺装结构如图5.4所示。

*SMA面层下的粘结层也可以是防水涂料或乳化沥青。

EAS铺装技术起源于对原双层SMA铺装破坏原因的分析。通过对原厦门海沧大桥、湖北白沙洲大桥和宜昌大桥的破坏原因分析得出结论，即“用高粘改性沥青作为钢板的防水粘结层不能满足铺装层高温下的稳定需求，界面失稳是导致双层SMA铺装破坏的主因”，因此，采用环氧类的固化材料做成EBCL的方式替代原改性沥青作为铺装的防水粘结界面，旨在提高界面的高温抗剪能力。但恐SMA混合料的高温和施工荷载会直接破坏已经固化的EBCL界面，不得以先铺筑一层容易快速冷却的沥青砂薄层，减缓SMA混合料铺装热量对EBCL的破坏。采用EAS铺装结构需要对EBCL材料进行必要的改造，以求能够承受沥青砂层施工的热量。要求耐热型EBCL界面在沥青砂施工时不被损坏，在沥青砂上下两面洒布改性沥青，不仅有助于降低沥青砂的热量，还可实际减少沥青砂的空隙。三峡坝区的西陵大桥采用了EAS铺装结构，在荷载不大的情况下，钢桥面铺装维持了8年较好的使用寿命。

5.5  EE铺装

EE铺装实际上是两层EBCL的叠加结构。适用于组装式贝雷桥的桥面、隧道洞内抗滑表面、大纵坡桥面的抗滑表面等多种用途。主要目的是为被铺装表面提供防水和抗滑功能。

EE铺装结构的总厚度为6-8mm，底层的EBCL石料粒径采用3-5mm，撒布量为2.5-3.5kg/㎡，顶面的碎石粒径采用2-4mm，撒布量为3-4.5kg/㎡，以便层间填隙崁挤。底层EBCL胶结料的涂布量取决于被涂布表面的粗糙情况，一般情况下，抛丸后的钢板表面0.9-1.1kg/㎡，混凝土表面1.2-1.6kg/㎡，上面层EBCL胶结料的涂布量为1.5-1.7kg/㎡。EE结构所用的材料同于EBCL。

5.6 设计指标及条文说明

EBCL性能要求的相关说明

胶结料对钢板的粘结强度和自身变形能力的要求

依据是ERS铺装力学分析的计算成果，ERS钢桥面铺装界面处的剪应力一般约0.5Mpa,超载的极端情况下，界面剪应力会达到甚至超过1.0 Mpa。现场温度检测表明，在夏季高温季节，黑色路面的地表温度可达70℃，桥面钢板处的温度也可达60℃。按此不利组合且考虑一定的安全储备，故要求EBCL胶结料对钢板的附着力（拉拔强度）应≥2.0 Mpa/70℃，设置常温（25℃）的附着力检测指标是为了施工现场检测的方便。

树脂类胶结料的强度和可变形性通常是一对矛盾，过分强调强度，特别是高温强度，牺牲的则是胶结料的可变形能力。而胶结料的可变形能力又与铺装层追随钢桥的变形能力有紧密关系。

钢桥面铺装若要成功，其铺装界面与钢板必定牢固粘结，不能有相对位移发生。因此可以假定，铺装界面与钢板顶面的变形是连续的，即EBCL胶膜的变形与钢板的受力变形应当是相当接近的。铺装力学分析的研究已经指明，钢桥面铺装在正常使用情况下，钢板表面的计算变形值一般只有大约300-400个微应变，极端情况下会达到600个微应变。按Q345型钢材的极限应力计，其钢板表面的最大应变值也只有约1650个微应变。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。依据界面处变形连续的假定，理论上说，界面胶结材料的可变形能力只要大于1650个微应变即可满足变形要求，即变形率应大于0.165%。然而，桥面铺装是在千百万次的车轮荷载的往复冲击作用下工作的，桥面铺装材料在长期使用情况下会出现材料老化和性能衰退现象，因此，钢桥面铺装界面胶结材料在保证最小强度要求的同时其可变形能力应尽可能提高一些。因此规定，EBCL胶结料的断裂伸长率应不小于20%（25℃）。