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嘉闵高架钢桥面抛丸新型耐久铺装技术应用

文章出处:未知 编辑:抛丸机发表时间:2018-02-08 20:52:45 浏览人数:1038,1,0
摘 要:针对城市钢桥点多、面广、量少的特点,采用了新型耐久的钢桥面铺装技术,分别采用环氧云母防锈,大剂量无溶剂环氧树脂防水和热融颗粒粘接,从而保证铺装下部的长效性。铺装采用细粒式骨架密实型高粘度沥青混合料,在嘉闵高架南延伸段 SW 匝道完成了工程应用,目前应用效果良好。
0、引 言:
  钢桥面铺装是由防腐层、防水粘结层、铺装层等构成。在行车荷载、风载、温度变化及钢桥面局部变形等综合因素影响下,其受力和变形远较混凝土桥面复杂,因而对其强度、变形特性、温度稳定性、疲劳耐久性等均有更高要求。同时,由于铺装所处的特殊位置,在使用性能上又提出重量轻、粘结性高、不透水等特殊要求。作为桥梁行车系的重要组成部分,桥面铺装的好坏直接影响到行车的安全性、舒适性和桥梁耐久性。
  城市钢桥可以归结为点多、面广、量少三个特点,以嘉闵高架为例,上海嘉闵高架(莘松路 - 联明路)工程范围南起莘松路,北至联明路以北,全长约 5.48 km,全线为高架桥梁快速路。工程范围内设互通式立交一座:即 G60 立交,在 G60 立交范围内,由于 G60 高速位于立交最上层,4 条左转匝道位于 G60 高速之下,因此匝道左转时仅需跨越 G60 地面辅道,匝道总体布置在分隔带中设墩??悸窃训朗┕な?,G60 地面辅道已通车运营,为减小对 G60 地面辅道运营影响,桥梁结构采用 26 m+ 26 m 两跨径钢结构连续梁,结构梁高 1.8 m,相应的下部结构采用独柱墩,顶部呈喇叭型加宽,以搁置双支座,匝道钢梁横断面见图 1 所示。
  嘉闵高架钢桥主要有以下特点:

(1)匝道钢桥,纵坡坡度超过 4% ,车辆存在频繁加速和减速,车辆荷载的水平力作用较大,在
图 1  嘉闵高架匝道桥钢梁横断面图

重庆时时彩不定位胆稳赚 www.kkc4a.cn 图 1  嘉闵高架匝道桥钢梁横断面图

钢桥面铺装结构设计时,不能照搬常规铺装结构的设计方法,必须充分考虑大纵坡抗剪强度和层间粘结强度等技术要求,并提出相应的设计指标。

(2)钢结构共 4 联,跨径布置均为 26 m+26 m,总长为 208 m,桥宽 9.6 m,铺装面积约 2 000 m2,并且分布于 4 个匝道,总体上体现了城市钢桥点多、面广、量少的特点,必须重点考虑施工可操作性、施工质量控制与经济性问题。
对于城市高架的钢桥铺装,采用大跨径钢桥面铺装技术,虽然材料的试验室性能可满足技术要求,但由于其材料应用、施工要求与施工机械具有特殊要求,而且桥面铺装面积较小,导致实施难度较大,施工质量不容易保证,而且经济成本较高,单价往往要显著高于大跨径钢桥。因此,采用适用于城市钢桥点多、面广、量少特点的新型耐久铺装方案对城市桥梁建设具有积极的工程意义和较高的社会经济效益。

1、新型钢桥面铺装技术方案:
  嘉闵高架钢箱梁桥为匝道桥,单体跨径与面积很小。借鉴长寿命沥青路面设计理念,针对钢桥桥面铺装,采用耐久高性能的防水、粘结体系,保证下部结构的防水、粘结性能,避免发生锈蚀、渗

水与剪切破坏;从便于施工应用与后期养护角度,铺装下层采用常用的 SMA 材料,采用钢桥面专用高粘度沥青保证高温稳定性,抗疲劳开裂性,对钢板变形的追从性;铺装上层采用 SMA 材料,保证表面抗滑性。

耐久高性能的防水、粘结体系采用如下材料:(1)防腐层采用含云母氧化铁底涂。

(2)防水层采用无溶剂改性环氧树脂材料,具有极佳的抗腐蚀性能,可抵御除冰盐、水、机油、汽油侵蚀作用,耐 240℃短时高温。

(3)粘结层采用热融型颗粒,颗粒既可以与防水层较好粘结,同时在热拌沥青混合料的高温作用下融化,与沥青混合料融为一体,将防水层与沥青铺装结合为一个整体,防止层间的滑动与开裂,保证防水层的耐久性;有效地改变传统的防水层和沥青铺装层之间单一的物理剪切键的作用,通过化学粘结键和物理剪切键的双重功效,增强铺装系统的粘结强度和抗剪切强度。
  钢箱梁桥面铺装设计方案见表 1 所列。

表 1  嘉闵高架钢桥面新型耐久铺装设计方案表

 

工程分项

内容

铺装上面层:SMA-13(高粘度改性沥青)4.0 cm

铺装面层

粘层:改性乳化沥青 0.4~0.6 kg/m2

铺装下面层:SMA-13(高粘度改性沥青)4.0cm

粘结层

热融颗粒 0.8 kg/m2

防水层

无溶剂环氧防水层 1.8~2.0 kg/m2

防腐层

含云母环氧防锈底涂 0.3 kg/m2

桥面板

钢板:喷砂除锈,清洁度 Sa2.5 级,粗糙度:60~100 μm


该方案具有以下优点:

(1)通用性强,铺装采用相对常规材料,不需采用专用设备,防水层采用常规设备施工,整体施工工艺简单,可操作性强,适用于各类正交异性钢桥桥面铺装。而钢桥面特种沥青铺装需采用专用设备,施工难度大,适用于大跨径桥梁,不适用于嘉闵高架这种中小型桥梁;同时部分特种铺装流动性较大,不适合用于坡度较大的钢结构,上海嘉闵高架匝道部分为超过 5%的纵坡钢结构。

(2)耐久性高,分别采用环氧云母防锈,大剂量无溶剂环氧树脂防水和热融颗粒粘接,从而保证铺装下部的长效性,铺装下层采用细粒式密实型高粘度沥青混合料,采用 SMA-13,进一步保证密水性,同时采用高粘度沥青确保柔韧性与高温

稳定性,铺装上层采用 SMA-13,提高表面抗滑性能,保证行驶安全性与舒适性。同时,铺装材料便于后期养护维修。而浇注式沥青铺装材料抗剪切能力较差,坡度大、水平力推力大的区域剪切破坏严重,嘉闵高架钢桥铺装存在 4%以上的大纵坡,因此应尽可能避免这个问题的发生。

(3)经济性强,相对于大跨径钢桥面铺装方案,该铺装方案初期建设投入降低 20%以上,后期维修简单,成本较低,全寿命周期内经济性强。

2  新型钢桥面铺装方案工程应用

嘉闵高架南延伸段 SW 匝道,设置了一联 50 m 的钢箱梁结构,横截面宽 8.6 m,总面积约为 450 m2。实施新型耐久铺装,施工工艺包括喷砂除锈、防腐层施工、防水层与粘结层施工、沥青混合料施工,施工质量要求应满足表 2 的要求 。

表 2  钢桥面铺装施工过程中质量要求一览表

工程分项 检测指标 要求 检测频率 检测方法
清洁度 / 级 >Sa2.5 GB/T 8923.1
喷砂除锈 9 点 /1 000 m2
粗糙度 /μm 60~100 GB/T 13288.5
底涂层:300
用量(/g·m ) 防水层:1 800 5 点 /1 000 m 按用量和施
-2 2
粘结层:800 工面积计算
防腐、防水  防水层膜厚 /mm ≥1.0 5 点 /1 000 m2 GB/T 13452.2
粘结层 防腐层拉拔强度 《公路钢箱梁
≥5.0 5 点 /1 000 m2
(25℃)/MPa
桥面铺装设计
防水层拉拔强度 ≥5.0      3 点 /1 000 m2 与施工技术指
(25℃)/MPa 南》

2.1、喷砂除锈:
  开工后,对钢桥面进行表面清理。包括钢板表面油污的检查及清除,粉尘记号、油漆等表面附着物及杂物的清除。现场做到表面无油、无杂质。
  抛丸除锈是目前最有效的钢结构表面处理方法,SW 匝道钢桥面采用密闭式抛丸除锈法,施工面积不大,现场采用 1 台国产抛丸设备(配备发电机),另外备用 1 台抛丸设备。该设备单机抛丸宽度为 800 mm。正式喷砂除锈施工前,首先确认施工环境(大气相对湿度、钢板表面温度、钢板露点)以满足施工要求(见表 3)。
  所有施工条件满足后,方可进行施工。为保证桥面整体抛丸除锈的质量,采用 1 台重庆时时彩不定位胆稳赚施工,往返多次,直至将整块预定面积抛丸完毕,达到规定的清洁度 Sa2.5 级,粗糙度 60~100 μm 要求,现场抛丸遍数在 2 遍左右。对真空抛丸后少量漏砂,随时紧跟清除。不适于抛丸的少数部位使用机械打磨处理,处理的等级为清洁度 St3.0 级。

图 2 为施工现场钢板清洁度、粗糙度比对和测试之实景。

表 3

抛丸作业环境要求一览表

参数

控制要求

检测方法

环境温度

5~40℃

温度计测量

空气相对湿度

≤85%

直接用仪器测量空气湿度

钢板表面温度 ≥空气露点温度+3℃

钢板温度仪测量

空气露点

实测

由空气温度和空气相对

湿度查表求出


图 2  施工现场钢板清洁度、粗糙度比对和测试之实景
2.2、防腐底涂施工:
  采用吸尘器去除喷砂处理后的钢板表面的浮灰。防腐底涂施工采用短毛滚筒滚涂,边角处预涂和少量补涂时采用刷涂。安排专人进行底漆的调配。调配前用搅拌机充分搅拌 A 组分,然后缓慢加入 B 组分,并充分搅拌两组分(包括侧面和底部),混合后搅拌至少 3 min。在施工过程中,根据施工面积计算底涂用量,做到现配现用。喷砂除锈的钢板表面立即施工环氧底涂,防止表面出现新的锈斑。施工现场采用人工滚涂施工。
  施工时使用湿膜卡连续自测湿膜厚度,施工现场湿膜厚度普遍为 100~125 μm(见图 3)。
图 3  现场施工与湿膜厚度的测试之实景

图 3  现场施工与湿膜厚度的测试之实景

  在施工现场成型同条件养护试件,采用拉开法测试底漆的附着力,养护时间为 24 h 以上,测试结果如表 4 所列。现场测试拉拔强度 4 点,所有测试值均大于 5 MPa,满足钢桥面铺装设计要求。

2.3、防水粘结层的施工:
  施工工艺流程:清洁底涂表面—混合环氧树脂 A 与 B 组分—施工环氧树脂防水层—施工热融颗粒粘结层(见图 4、图 5)。

表 4  施工现场拉拔强度测试结果(底涂)一览表

 

测点

测试值 /kN

计算结果 /MPa

备注

1

2.75

8.8

同条件养护钢板

2

2.82

9.0

同条件养护钢板

3

2.23

7.1

同条件养护钢板

4

2.77

8.8

同条件养护钢板

 

注:拉拔头与粘结剂界面脱开,实际强度大于此值。

图 4  防水层的施工之实景 图 5  热融颗粒撒播后的钢桥面之实景


图 4  防水层的施工之实景

图 5  热融颗粒撒播后的钢桥面之实景


  安排专人进行防水层的调配。在调配前,用搅拌机充分搅拌 A 组分,然后缓慢加入 B 组分,并充分搅拌两组分(包括侧面和底部),混合后搅拌至少 3 min。在施工中,根据预备施工的面积计算适当的防水层使用量,做到现配现用,避免造成防水层材料的浪费。
 在施工过程中,将搅拌好的环氧树脂均匀地倒在施工面上,用带齿刮板将防水层均匀地刮开,然后再用消泡滚筒将搅拌时带入防水层的空气尽量排出。施工人员随时用湿膜卡测试防水层的湿膜厚度,现场测试值普遍在 1.1~1.3 mm,满足防水层膜厚大于 1.0 mm 的设计要求。
 在施工完成环氧树脂防水层后 10 min 内,按照 0.8 kg/m2 的用量,采用人工撒播将黏结层颗粒均匀地抛洒在尚未固化的防水层上,按照单位面

积控制黏结层的用量。


在施工现场成型同条件养护试件,采用拉开法测试防水层的拉拔强度,测试结果如表 5 所列。现场测试拉拔强度 3 点,养护时间为 48 h 以上,所有测试值均大于 5 MPa,满足钢桥面铺装设计要求。


表 5  施工现场拉拔强度测试结果(防水层)一览表


测点 测试值 计算结果 备注

1 3.62 11.5 同条件养护钢板

2 2.59① 8.2 同条件养护钢板

3 2.88 9.2 同条件养护钢板


注:拉拔头与粘结剂界面脱开,防水层的实际拉拔强度大于此值。


2.4、沥青铺装施工:

  分别施工铺装上层与下层,高粘沥青 SMA-13 的施工过程如图 6 所示,现场采取两台摊铺机组成梯队作业,前后两摊铺机相距 15m 左右。施工现场高粘沥青 SMA-13 混合料的摊铺温度在 165℃ 左右。

图 6  沥青铺装 SMA-13 的施工过程之实景

图 6  沥青铺装 SMA-13 的施工过程之实景


3、结 语:
  针对城市钢桥点多、面广、量少的特点,采用新型耐久的钢桥面铺装技术,分别采用环氧云母防锈,大剂量无溶剂环氧树脂防水和热融颗粒粘接,从而保证铺装下部的长效性。铺装采用细粒式密实型高粘度沥青混合料保证密水性、柔韧性、高温稳定、抗滑性能,并利于后期养护维修。在嘉闵高架南延伸段 SW 匝道完成了工程应用,目前应用效果良好。

本文来源青岛华盛泰抛丸机://www.kkc4a.cn/jishu/1038.html
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