專利名稱：瀝青砼鋼橋面及其鋪裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瀝青砼鋼橋面結(jié)構(gòu)及其鋪裝方法。
背景技術(shù)：
鋼箱梁以其跨度大、重量輕、施工方便等獨特優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用，與水泥混凝土橋面鋪裝相比，鋼橋面鋪裝有一些特殊要求鋪裝層與鋼橋面之間具有較高的抗剪強度，要求鋪裝層有良好的柔性和追從變形能力，較高的抗車轍能力和良好的密水性能等，大多數(shù)鋼橋面鋪裝完成通車后不久，便出現(xiàn)車轍、推移、開裂等病害，危及橋梁壽命，并嚴重損傷道路服務(wù)質(zhì)量。因此，鋼橋面鋪裝問題一直是困擾橋梁工作者的一個世界性的難題。為解決上述問題，現(xiàn)研究出澆筑式瀝青混凝土、單層SMA、雙層SMA、環(huán)氧瀝青混凝土等鋪裝體系。采用澆筑式瀝青混凝土鋪裝體系，在通車當年冬季就出現(xiàn)了裂縫，第二年就出現(xiàn)了車轍。SMA是一種典型的骨架型密實結(jié)構(gòu)，具有良好的熱穩(wěn)性、密水性、抗裂性，適宜于剛結(jié)構(gòu)，采用雙SMA方案，解決了車轍等永久性變形問題，但是SMA結(jié)構(gòu)與鋼橋面的粘結(jié)始終難以得到理想的解決，粘結(jié)抗剪強度不高，形成結(jié)構(gòu)層的薄弱地帶，使得SMA結(jié)構(gòu)性能難以充分發(fā)揮，大多數(shù)采用雙層SMA結(jié)構(gòu)的橋梁通車后不久就出現(xiàn)推移現(xiàn)象。環(huán)氧樹脂瀝青混凝土是通過在瀝青中添加熱固性環(huán)氧樹脂和固化劑，經(jīng)固化反應(yīng)而形成的一種高強度、韌性好的瀝青混凝土，具有良好的層間結(jié)合能力，良好的溫度穩(wěn)定性和抗疲勞性能，我國南京長江二橋應(yīng)用了環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝體系，目前狀態(tài)良好，但是該橋自通車以后一直限制超載車輛行駛，有效的限載措施起到了良好的保護作用，實際鋪裝效果還有待時間的考驗。
橋面出現(xiàn)車轍、推移、開裂等病害，每年都要投入大量的經(jīng)費進行養(yǎng)護，據(jù)調(diào)查一座900米長的橋梁每年養(yǎng)護經(jīng)費達300～1200萬，造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，研究新的鋼橋面鋪裝技術(shù)勢在必行。
本申請人申請了《鋼橋面粘接劑》(專利申請?zhí)?00510018104.6)，粘接劑由甲組分與乙組分混合而成，甲組分由樹脂、改性劑、復(fù)合防銹填料、活性稀釋劑、稀料組成，樹脂有低分子量環(huán)氧樹脂，改性劑有液體丁腈橡膠，復(fù)合防銹填料有硅灰石粉，稀料有二甲苯-丁醇；乙組分由聚酰胺651、聚酰胺650、二甲苯-丁醇組成。粘結(jié)劑以環(huán)氧樹脂為基料，添加各種改性劑，相比已有粘結(jié)劑，其常溫粘接強度提高2.63-3.26倍，高溫粘接強度提高1.43倍；開裂應(yīng)變提高10％，低溫不開裂，柔韌性好，抗裂能力強。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種能提高路面的抗車轍、抗裂、抗滑和密水能力，有效解決鋼橋面上易出現(xiàn)的瀝青混凝土鋪裝推移、開裂、擁包等問題，使用壽命長的瀝青混凝土鋼橋面及其鋪裝方法。
本發(fā)明目的的實現(xiàn)方式為，瀝青混凝土鋼橋面，由自下而上的經(jīng)噴砂除銹的鋼橋面1、橋面粘接劑2、環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層3、細粒式瀝青砼層4和SMA瀝青混合料層5組成。
其中的環(huán)氧砂漿3由以下配比的原料制成水泥∶砂∶水∶乳化環(huán)氧樹脂＝1∶2∶0.4∶0.10-0.14；細粒式瀝青砼瀝青砼層4由以下級配比的原料制成3～5mm集料∶0～3mm集料∶天然砂∶礦粉＝23∶57∶15∶5，油石比為OAC＝8.8％；SMA瀝青混合料層5由以下級配比的原料制成9.5～13.2mm碎石∶4.75～9.5mm碎石∶2.36～4.75mm碎石∶2.36mm以下碎石∶礦粉＝42∶39∶0∶7∶12，瀝青混合料摻有纖維，油石比5.0-7％，纖維摻量為2-4‰。
瀝青混凝土鋼橋面的鋪裝方法，按如下步驟進行A、對鋼橋面1進行噴砂除銹處理，B、在經(jīng)噴砂除銹的鋼橋面1上鋪0.3～0.8mm厚的橋面粘接劑層2，C、在橋面粘接劑2上鋪10～30mm厚的環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層3，環(huán)氧砂漿3由以下配比的原料制成水泥∶砂∶水∶乳化環(huán)氧樹脂＝1∶2∶0.4∶0.12，D、再鋪15～30mm厚的細粒式瀝青砼層4，細粒式瀝青砼層4由以下級配比的原料制成3～5mm集料∶0～3mm集料∶天然砂∶礦粉＝23∶57∶15∶5，油石比為OAC＝8.8％，E、最后鋪30～50mm厚的SMA瀝青混合料層5，SMA瀝青混合料層5由以下級配比的原料制成9.5～13.2mm碎石∶4.75～9.5mm碎石∶2.36～4.75mm碎石∶2.36mm以下碎石∶礦粉＝42∶39∶0∶7∶12，瀝青混合料摻有纖維，油石比5.0-7％，纖維摻量為2-4‰。
本發(fā)明有以下特點1、著重解決了鋪裝層和鋼橋面的粘結(jié)問題與密水問題以及鋪裝層的柔韌性和追從變形能力，同時提高了上面層的抗車轍能力，很好地解決了鋼橋面鋪裝中經(jīng)常出現(xiàn)的推移、開裂、擁包等病害；
2、在粘接劑中摻加了增韌劑，在環(huán)氧砂漿中添加了乳化劑來增強環(huán)氧樹脂和砂漿的結(jié)合能力，開發(fā)了細粒式瀝青砼和SMA混合料，使橋面的粘結(jié)力常溫下達到了8.1MPa，70℃也達到了4.8MPa，遠遠高于鋼橋面鋪裝所需要的粘結(jié)力，環(huán)氧砂漿和細粒式瀝青砼混合料具有良好的柔韌性、密水性能和抗疲勞性能，其中砂漿的微應(yīng)變達到了2500μm，達到了鋼橋面鋪裝所需應(yīng)變能力，SMA瀝青混合料高溫穩(wěn)定性好，具有良好的抗車轍能力和抗水損害能力，延長了鋼橋面的壽命；3、施工工藝簡單，僅僅需要增加一套環(huán)氧樹脂的乳化升溫設(shè)備，原料來源廣，和普通鋼橋面鋪裝相比，成本略有上升；本發(fā)明已經(jīng)在軍山大橋和武漢繞城高速公路東西湖互通D匝道橋上使用，經(jīng)過一年的運行檢驗，沒有出現(xiàn)任何質(zhì)量缺陷，說明本發(fā)明是成功的，可以大規(guī)模推廣。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明鋪裝步驟圖具體實施方式
參照圖1，本瀝青混凝土鋼橋面，由自下而上的經(jīng)噴砂除銹的鋼橋面1、橋面粘接劑2、環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層3、細粒式瀝青砼層4和SMA瀝青混合料層5組成。橋面粘接劑層2厚0.3～0.8mm，環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層3厚10～30mm，細粒式瀝青砼層4厚15～30mm，SMA瀝青混合料層5厚30～50mm。
本發(fā)明鋪裝步驟如圖2所示。
本發(fā)明采用本申請人申請的《鋼橋面粘接劑》(專利申請?zhí)?00510018104.6)，由甲組分與乙組分混合而成，甲、乙組分的重量比為，甲組分∶乙組分＝(5-7)∶1，甲組分由以下配比％的物料組成樹脂30-43％ 改性劑5-10％復(fù)合防銹填料25-50％ 活性稀釋劑5-13％稀料5-12％樹脂有低分子量環(huán)氧樹脂，改性劑有液體丁腈橡膠，復(fù)合防銹填料有硅灰石粉，稀料有二甲苯-丁醇，二甲苯與丁醇重量配比為3∶1，乙組分由以下配比％的物料組成聚酰胺651 82-89％ 聚酰胺650 5-9％二甲苯-丁醇 3-10％該粘接劑較其它粘結(jié)劑，常溫粘接強度提高2.63-3.26倍，高溫粘接強度提高1.43倍；開裂應(yīng)變提高10％，低溫不開裂，柔韌性好，抗裂能力強。
本發(fā)明的環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層3分為兩大部分，一是普通砂漿，二是乳化環(huán)氧樹脂。在環(huán)氧砂漿研制過程中，首先按照普通砂漿的配比設(shè)計方法，設(shè)計普通砂漿的配比，普通砂漿的強度滿足上述技術(shù)性能指標，但微應(yīng)變不滿足要求，然后調(diào)制乳化環(huán)氧樹脂，在環(huán)氧樹脂中摻加乳化劑聚乙烯醇，增韌劑二丁酯，改善了環(huán)氧樹脂的親水性能，使環(huán)氧樹脂可以更均勻地分散到砂漿中去，提高了砂漿的柔韌性、抗裂性能及保水、流動性能；摻加固化劑乙二胺，經(jīng)固化反應(yīng)而形成的一種高強度、韌性好的環(huán)氧砂漿混合料，使乳化環(huán)氧樹脂砂漿性能滿足要求。
經(jīng)過試驗對比，選取了三種環(huán)氧砂漿的配比，具體配比如下表1 環(huán)氧砂漿配比

按此配比配置的環(huán)氧砂漿技術(shù)指標見表2表2 環(huán)氧砂漿性能結(jié)果

從以上結(jié)果可以看出，三組環(huán)氧砂漿配比配置的環(huán)氧砂漿，無論是強度還是微應(yīng)變，均滿足鋼橋面鋪裝所需的環(huán)氧砂漿技術(shù)性能指標，在鋼橋面粘接劑的作用下，和鋼板具有良好的粘結(jié)性能。在砂漿表面做拉毛處理后，砂漿表面粗糙度大為增加，粘結(jié)效果會更好。
在本發(fā)明中，細粒式瀝青砼瀝青混凝土主要起追從變形和封水的作用，因此，細粒式瀝青砼瀝青混合料必須有良好的韌性，在重載交通的作用下，當上面層變形時有良好的追從變形能力，不會開裂或脫落；空隙率小，具有良好的密水性能，保證水份不會滲透到橋面上，使橋面生銹；具有良好的抗疲勞能力。
對本發(fā)明的細粒式瀝青砼瀝青混合料的實施例及技術(shù)性能指標要求見表3和表4。
表3 細粒式瀝青砼實施例

注 表中的礦粉為CaCo3粉料。
表4 細粒式瀝青砼技術(shù)指標及實測結(jié)果

從表中可見，細粒式瀝青砼瀝青混合料的各項指標均滿足上述要求。
SMA瀝青混合料是一種典型的骨架型密實結(jié)構(gòu)，具有良好的熱穩(wěn)定性、密水性、抗裂性，適宜于鋼結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明方案中SMA瀝青混合料僅僅鋪裝一層，主要發(fā)揮其骨架型密實結(jié)構(gòu)的抗車轍能力。SMA瀝青混合料摻有平均長度為5～7mm的有機合成纖維，纖維作為SMA混合料中的穩(wěn)定劑，采用平均長度為5～7mm的有機合成纖維，以增強SMA混合料的抗疲勞性能。
SMA瀝青混合料級配比實施例見表5
表5 SMA瀝青砼配比實施例

在此級配和油石比下，SMA瀝青混合料的性能檢驗結(jié)果見表6和表7。
表6 馬歇爾試驗結(jié)果

表7 SMA瀝青混凝土性能試驗結(jié)果

從表6、7可見，SMA瀝青混凝土各項指標均滿足要求。
本發(fā)明與各種鋼橋面的性能指標對比見表8表8 本發(fā)明與其他鋪裝方式的性能比較

從表8可見，本發(fā)明各項技術(shù)指標都優(yōu)于其它橋面。
權(quán)利要求
1.瀝青砼鋼橋面，其特征在于由自下而上的經(jīng)噴砂除銹的鋼橋面(1)、橋面粘接劑層(2)、環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層(3)、細粒式瀝青砼層(4)和SMA瀝青混合料層(5)組成，其中的環(huán)氧砂漿(3)由以下配比的原料制成水泥∶砂∶水∶乳化環(huán)氧樹脂＝1∶2∶0.4∶0.10-0.14，細粒式瀝青砼層(4)由以下級配比的原料制成，3～5mm集料∶0～3mm集料∶天然砂∶礦粉＝23∶57∶15∶5，油石比為OAC＝8.8％，SMA瀝青混合料層(5)由以下級配比的原料制成9.5～13.2mm碎石∶4.75～9.5mm碎石∶2.36～4.75mm碎石∶2.36mm以下碎石∶礦粉＝42∶39∶0∶7∶12，SMA瀝青混合料摻有纖維，油石比5.0～7％，纖維摻量為2～4‰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青砼鋼橋面，其特征在于橋面粘接劑層(2)厚0.3～0.8mm，環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層(3)厚10～30mm，細粒式瀝青砼層(4)厚15～30mm，SMA瀝青混合料層(5)厚30～50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青砼鋼橋面，其特征在于SMA瀝青混合料摻有平均長度為5～7mm的有機合成纖維。
4.權(quán)利要求1所述的瀝青砼鋼橋面的鋪裝方法，其特征在于按如下步驟進行A、對鋼橋面1進行噴砂除銹處理，B、在經(jīng)噴砂除銹的鋼橋面1上鋪0.3～0.8mm厚的橋面粘接劑層2，C、在橋面粘接劑2上鋪10～30mm厚的環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層3，環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層3由以下配比的原料制成水泥∶砂∶水∶乳化環(huán)氧樹脂＝1∶2∶0.4∶0.10-0.14，D、再鋪15～30mm厚的細粒式瀝青砼層4，細粒式瀝青砼瀝青砼層4由以下級配比的原料制成3～5mm集料∶0～3mm集料∶天然砂∶礦粉＝23∶57∶15∶5，油石比為OAC＝8.8％，E、最后鋪30～50mm厚的SMA瀝青混合料層5，SMA瀝青混合料層5由以下級配比的原料制成9.5～13.2mm碎石∶4.75～9.5mm碎石∶2.36～4.75mm碎石∶2.36mm以下碎石∶礦粉＝42∶39∶0∶7∶12，瀝青混合料摻有纖維，油石比5.0-7％，纖維摻量為2-4‰。
全文摘要
瀝青砼鋼橋面及其鋪裝方法，涉及一種瀝青砼鋼橋面結(jié)構(gòu)及其鋪裝方法。橋面由自下而上的經(jīng)噴砂除銹的鋼橋面、橋面粘接劑、環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層、細粒式瀝青砼層和SMA瀝青混合料層組成。鋪裝方法是先對鋼橋面噴砂除銹，再在橋面上自下而上依次鋪橋面粘接劑層、環(huán)氧砂漿和改性乳化瀝青粘層、細粒式瀝青砼層和SMA瀝青混合料層。本發(fā)明通過改性環(huán)氧橋面粘接劑和環(huán)氧砂漿的媒介作用，大大提高了瀝青混合料和鋼橋面的粘結(jié)能力，細粒式瀝青砼增強了結(jié)構(gòu)層抗剪強度，SMA瀝青混合料提高了路面的抗車轍、抗裂、抗滑和密水能力，本發(fā)明成功解決了鋼橋面上易出現(xiàn)的瀝青混凝土鋪裝推移、開裂、擁包等問題，延長了鋼橋面使用壽命。本發(fā)明實施一年效果良好。
文檔編號E01C7/00GK1657708SQ200510018289
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月21日
發(fā)明者張學(xué)鋒, 劉松, 鄒云華, 余良汛 申請人:湖北高科交通工程咨詢有限公司