ERS钢桥面铺装技术简介

1ERS钢桥面铺装技术江苏省交通科学研究院2013年21、国内主要钢桥面铺装技术钢桥面铺装是一项世界性的难题，一直是大桥建设重点和难点。国内对钢桥面铺装技术研究起步较晚，于2000年左右引进了浇注式沥青钢桥面铺装、环氧沥青钢桥面铺装等钢桥面铺装技术，随着国内对钢桥面铺装技术研究的不断深入，国内也自主开发了ERS钢桥面铺装技术，截止目前也主要形成了双层环氧沥青、复合浇注式和ERS三大主流的钢桥面铺装技术形式。（1）浇注式沥青钢桥面铺装以德国、日本为代表的高温拌和浇注式沥青混合料（Gussasphalt）方案；以英国为代表的沥青玛蹄脂混合料（Masticasphalt）方案，也可以归于高温拌和型沥青混凝土，其典型结构见下图。（1）英国单层浇注式（2）德国浇注式（3）日本浇注式图1-1浇注式沥青钢桥面铺装典型结构高温拌和浇注式沥青混合料铺装层和沥青玛蹄脂混合料铺装层的主要优点是：空隙率接近零，具有优良的防水、抗老化性能，无需设置防水层；抗裂性能强，对钢板的追从性较好。其主要缺点是：高温稳定性差，动稳定度只有300次以上，易形成车辙；且施工需要专用设备，包括专用摊铺机和高温拌和运输cooker车，施工组织较为复杂；施工时混合料的温度达到240℃以上，对桥梁的影响不容忽视。浇注式钢桥面铺装技术适用于夏季温度不太高的国家和地区，如德国、英国、北欧等一些国家，浇注式钢桥面铺装技术在日本的应用也较为广泛。（2）以美国为代表的环氧沥青（Epoxyasphalt）铺装方案环氧沥青混合料铺装层主要优点是：铺装强度高、整体性好、高温时抗塑流和永久3变形能力很强，低温抗裂性能很好；具有很好的抗疲劳性能；具有较好的抵抗化学物质侵蚀的能力，其典型结构见下图1-2。图1-2双层环氧结构主要缺点是：环氧沥青价格较高，关键技术多被国外大企业产品控制；环氧沥青混合料的配制工艺比较复杂，施工结束后需要30天左右的养护时间；环氧沥青混合料施工中对时间和温度要求十分严格，对施工环境要求苛刻，施工难度大，易造成破坏，图1-3所示为环氧沥青铺装的典型病害。此外，环氧沥青铺装养护时间长，修复难度大，目前针对环氧沥青出现损坏后的修复方法还没有；环氧沥青铺装工后表面光滑，宏观构造深度小，特别是雨天行车安全性相对较差。（1）鼓包病害（2）裂缝病害图1-3环氧沥青钢桥面铺装病害（3）ERS钢桥面铺装方案ERS钢桥面铺装技术是基于对国内钢桥面铺装破坏机理分析的基础上，提出的基于解决桥面铺装与钢板协同受力的创新型组合式铺装结构，是国内自主创新的研究成果，是更加适合中国国情的创新型组合式铺装结构。4ERS钢桥面铺装技术的主要技术特点：①ERS钢桥面铺装是一种组合式铺装体系，它充分发挥各种材料的特点，扬长补短，保证了铺装既具有良好的使用性能和寿命，又具有良好的行车舒适性和安全性。②ERS钢桥面铺装对施工环境条件要求不高，不需要特殊的施工机具、苛刻的工艺要求，特别适合于不宜架设大型施工设备的市政桥梁，而且铺装层施工及养护时间短，后期维护方便，维护费用低。③ERS钢桥面铺装属国内自主创新技术，所有材料均为国产，综合造价经济，初期建设费用较美国环氧沥青方案节省造价约1/3，并且ERS设计之初就考虑了长寿命路面的理念，铺装表面功能层具有良好的可置换性，寿命周期费用更为合理。2、ERS钢桥面铺装技术（1）ERS钢桥面铺装典型结构：ERS钢桥面铺装由EBCL＋RA05＋SMA三层组成，总厚度约7cm。EBCL（EpoxyBondingChipsLayer）作为防水抗滑粘结层；RA05（ResinAsphalt）作为铺装整体化层、刚度过渡层、隔温层；SMA作为表面功能层，各层分工明确。图2-1ERS钢桥面铺装典型结构①钢板喷砂除锈：钢板要求喷砂除锈达到Sa2.5级，粗糙度要求达到60～100μm。②EBCL防水抗滑粘结层施工：喷砂除锈结束后，然后立即涂刷一层0.9～1.1kg/m2的EBCL胶料，同时洒布3～5mm粒径的碎石，碎石洒布要求达到满布面积的60~80％。③RA05整体化层：施工EBCL层固化以后，在其上成型一层2.5cm厚的RA05整体化层。RA05碾压施工时，应撒布10～13mm单粒径碎石，碎石应部分嵌入RA05层5或被扫除掉，保证RA05表面凹凸不平。④防水粘结层及SMA层施工：RA05固化以后洒布防水粘结层，然后成型SMA沥青混凝土层。铺装总厚度控制在7cm左右。（2）ERS钢桥面铺装技术的主要优点：①技术已基本成熟。该项技术是在深入分析钢桥面铺装特点的基础上，按照结构设计与材料设计匹配的原则进行铺装体系的研究。该方案目前已经在国内多座桥梁上进行应用，目前表现出优异的使用效果。西部课题ERS钢桥面铺装研究课题达到国际领先水平，2012年获中国公路学会科技进步一等奖。②工艺相对简单。目前国内钢桥面铺装的方案不论是环氧还是浇注都需要专用设备，且工艺要求严格刻。ERS方案对设备的要求较上述两种方案简单，不需要专用施工设备，工艺要求也更加合理可行。③投资节省。无论是环氧及浇注，都涉及到昂贵的进口材料，工程费用随之增高。ERS方案全部采用国产材料，经过系统、严格的各项试验，材料品性完全达到甚至部分关键指标超过国外的进口材料。工程造价相比更加经济。（3）ERS钢桥面铺装工程实例：ERS钢桥面铺装技术始于2005年西陵长江大桥建设时形成设计理念，其后相继在杭州湾跨海大桥、江东大桥、宜昌桥大修、辽河大桥、象山港大桥以及嘉绍大桥得到应用，至今已有近20座大跨径钢桥采用此项技术，形成了成熟的铺装设计、施工、验评的成套技术。ERS组合式钢桥面铺装养护工艺方便，技术较为成熟，得到了工程界与学术界的一致认可。表2-1ERS钢桥面铺装工程实例序号桥梁名称桥梁类型实施时间1西陵长江大桥悬索桥2005年2杭州湾跨海大桥海中平台匝道桥连续梁桥2007年63芜湖临江桥单塔斜拉桥2007年4杭州江东大桥悬索桥2008年5宁波庆丰桥悬索桥2008年6广州猎德桥悬索桥2008年7长兴上莘桥钢箱梁桁架桥2009年8宁波青林湾大桥异形斜拉桥2009年9宁波庆丰桥匝道桥连续梁桥2009年10宜昌长江公路大桥大修悬索桥2010年11营口辽河大桥斜拉桥2010年12锦州小凌河大桥异形斜拉桥2010年13宁波外滩桥斜拉桥2010年14宁波明州大桥钢箱拱桥2011年15象山港大桥斜拉桥2012年16嘉绍大桥斜拉桥2013年西陵长江公路大桥杭州湾跨海大桥海中平台匝道杭州江东大桥宁波庆丰桥7广州猎德大桥长兴上莘大桥青林湾大桥宜昌长江公路大桥锦州小凌河大桥营口辽河特大桥3、国内典型钢桥面铺装技术比较ERS钢桥面铺装与美国环氧沥青和浇注式沥青钢桥面铺装相比有以下特点：（1）环氧沥青施工要求苛刻，且材料主要依赖进口，需要投入专用粘结料洒布车和对拌和楼进行改造，造价昂贵，并且其属于热固性材料，养护难度较大且费用昂贵。（2）浇注式沥青高温稳定性相对不足，存在高温车辙性能风险，且需要投入昂贵的专用摊铺机和高温拌合运输Cooker车，实施难度较大。8（3）ERS钢桥面铺装技术为国内自主创新，主要采用国产材料，价格相对便宜，，且为常温施工，对温度和时间的要求不敏感，容易实施，国内已经有近20座大跨径钢桥成功采用此项技术，目前使用状况整体良好。典型钢桥面铺装使用性能比较铺装类型美国环氧浇注式ERS防水粘结层类型环氧沥青溶剂型橡胶沥青或者EliminatorEBCL铺装抗剪性能(20℃粘结强度)高（2.75MPa）低(1.0MPa)高（5MPa）铺装高温性能(60℃动稳定度)高（基本不变形）低(350次/mm)高（RA层基本不变形，SMA层3500次/mm）宏观粗糙度（构造深度）低（0.2左右）高（0.8~1.2）高（0.8~1.2）是否需要专门施工机械环氧沥青混合设备；粘结层洒布设备专用拌和设备COOKER运输拌和车不需要施工难度、环境要求大中小施工工期30天以上固化时间无需养生3天左右固化时间可否低温施工不可以不推荐可以中、小修复难度非常高中低4、我院推荐方案ERS，我院可以自主施工。