CN104499431B - 一种钢桥面用长寿命铺装结构及其铺装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢桥面用长寿命铺装结构及其铺装方法,包括由下至上依次在钢桥面板上设置的防腐层、下层粘结层、下层碎石层、结构层、上层粘结层、上层碎石层及磨耗层。本发明的铺装结构兼具优异的抗滑与防水性能、低温抗开裂与高温抗车辙性能,抗疲劳及水稳定等性能也较优,与钢板的变形协调性较好,且耐磨损,表层集料不易脱落,同时,该铺装结构的铺装方法,机械化程度高,可行性强,铺装后可在短期内投入运营,铺装结构的损坏仅限于铺装结构的磨耗层,只需要进行定期的表面铣刨、罩面修复,铺装结构在较长的使用年限内不需要大的结构性重建,便于维养,节约养护成本,符合长寿命路面的设计理念,也符合现代社会的节能环保理念。

Description

一种钢桥面用长寿命铺装结构及其铺装方法
技术领域
本发明属于桥面工程技术领域,涉及一种钢桥面用长寿命铺装结构及其铺装方法,尤其是一种抗滑性能与防水性能兼具、低温性能与高温性能兼具的钢桥面用长寿命铺装结构及其铺装方法。
背景技术
钢桥面用铺装结构是钢桥面板的保护层和直接对用户提供服务的功能层,对桥梁的耐久性,行车安全、舒适性以及经济和社会效益有着重要的作用。相对于普通的路面用铺装结构,钢桥面用铺装结构有如下特点:(1)钢桥面用铺装结构一般处于交通咽喉要道,通行压力较大;(2)钢桥面用铺装结构直接铺设在正交异性钢桥面板上,由于正交异性钢桥面板受力的复杂性,铺装结构的受力条件也更为复杂;(3)钢桥面用铺装结构建设在跨越江河的钢桥上,其风力、日照、水汽等气候条件均比普通的路面用铺装结构更为严苛。这些特点对钢桥面用铺装结构的使用性能提出了极高的要求,也使得钢桥面用铺装结构的研究受到工程界和学术界的高度重视。
国内常用的钢桥面用铺装结构主要有单层、双层同质及双层异质三种,从铺装结构的层间状态及整体性出发,双层异质较差,由于上下层的材料不一样,上层与下层之间的粘结性能往往较小,容易发生剪切破坏;从铺装结构的路面性能出发,单层较差,由于整个铺装结构使用一种材料,往往不能避免同种材料矛盾的性能要求,比如使用环氧沥青混凝土,铺装结构的构造深度与空隙率在一定条件下成反比,而构造深度及空隙率分别与铺装结构的抗滑性能及防水性能有关,即很难使铺装结构同时满足抗滑性能及防水性能这两种桥面铺装的基本要求。因此,一种铺装结构理想的状态是上下层使用相同的材料与不同的设计,这样的铺装结构既能充分发挥材料的多种潜力,又能保证铺装结构的整体性。授权公告号为CN201459603U的中国发明专利,公开了一种双层同质的钢桥面铺装结构,该铺装结构上下层的环氧改性沥青混凝土采用相同的设计,没有考虑到同种环氧改性沥青混凝土抗滑性能与防水性能之间的矛盾,而实际的钢桥面用铺装结构必须同时满足这两种性能要求,因此如果只能满足其一,显然不能保证钢桥面用铺装结构的长期使用质量。
随着钢桥面铺装研究的深入,重点将由以建设为主,到建设与养护并重,并逐渐向养护为主的方向发展,因此钢桥面铺装的预防性养护得到越来越多的重视,然而目前常用的微表处、稀浆封层及罩面等预防性养护技术,在施工中存在很多问题,往往与钢桥面用铺装结构的粘结强度不足,极易出现表面脱落等病害。鉴于以上情况,提出将钢桥面用铺装结构的上层设计为一层具有一定厚度的磨耗层的技术,然而,大量的已有设计都背离了它们的设计初衷,或者说不能很好地满足钢桥面用铺装结构的性能要求。申请公开号为CN102296514A的中国发明专利,在胶料表面直接洒布一层碎石制成一种环氧沥青铺装的抗滑磨耗层,很好地提高了铺装表面的抗滑能力,但由于厚度较小,结构的整体性不足,且在高速行车中容易造成粒料脱落的风险。
近年来,环氧沥青混凝土凭借优异的使用性能,在钢桥面用铺装结构中得到广泛的应用。常规的环氧沥青混凝土为悬浮密实型,细料占比大,空隙率小,故使用环氧沥青混凝土的钢桥面用铺装结构具有很好的防水性能,但铺装结构表面光滑,构造深度小,导致其抗滑性能较差;常规的环氧沥青混凝土的材料强度较大,使其具有较好的高温抗车辙及抗疲劳性能,然而,在低温抗开裂方面,也容易发生脆性断裂。因此,如何对钢桥面用铺装结构的上下层环氧沥青混凝土分别进行设计,制备出抗滑性能较好,其他路用性能也较优的钢桥面用铺装结构,就显得至关重要。而且,环氧沥青混凝土的造价较大,在养护维修方面节省成本,建成一种长寿命的铺装结构是大势所趋,也符合现代社会的节能环保理念。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明根据丰富的实践经验与研究成果,设计出一种钢桥面用长寿命铺装结构及其铺装方法,该铺装结构厚度薄,重量轻,整体性好,层与层之间的粘结强度大,兼具优异的抗滑与防水性能、低温抗开裂与高温抗车辙性能,抗疲劳、抗化学物质侵蚀及水稳定等性能也较优,与钢板的变形协调性较好,且耐磨损,表层集料不易脱落,减振降噪效果良好,同时,该铺装结构的铺装方法,机械化程度高,可行性强,操作简单方便,铺装后可在短期内投入运营,铺装结构的损坏仅限于铺装结构的磨耗层,只需要进行定期的表面铣刨、罩面修复,铺装结构在较长的使用年限内不需要大的结构性重建,便于维养,节约养护成本,符合长寿命路面的设计理念,也符合现代社会的节能环保理念。
技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
在进行钢桥面用长寿命铺装结构设计时,需要考虑的要点包括:
a.考虑铺装结构的整体性及层与层之间的粘结性,同时为了避免同种材料矛盾的性能要求,钢桥面用长寿命铺装结构的结构层与磨耗层适合使用相同的材料与不同的设计,整个铺装结构应具有优良的低温抗开裂、高温抗车辙、抗疲劳、抗化学物质侵蚀及水稳定等性能;
b.钢桥面用长寿命铺装结构的磨耗层直接与高速行驶的车辆接触,为满足铺装结构的耐久性及行车的安全性与舒适性,磨耗层应具有较好的平整度及优异的抗滑、耐磨损防水防腐蚀等表面性能,并且能减振降噪;
c.钢桥面用长寿命铺装结构的结构层主要承受磨耗层传来的垂直力,应具有较大的强度及良好的应力扩散能力,同时作为钢桥面板的保护层,在具有优异的防水防腐蚀能力的基础上,还应具有良好的变形协调性;
d.钢桥面用长寿命铺装结构的粘结层作为磨耗层与结构层、结构层与钢桥面板之间的中间层,应具有足够的粘结强度,以抵抗温度变化及车辆刹车等造成的剪切力,同时兼具应力吸收能力与防水能力。
e.钢桥面用长寿命铺装结构的设计,应充分考虑铺装结构的施工可行性及便利性。
综合以上要求,通过试验和实践,本发明提出一种钢桥面用长寿命铺装结构,具体为:包括由下至上依次在钢桥面板上设置的防腐层、下层粘结层、下层碎石层、结构层、上层粘结层、上层碎石层和磨耗层;防腐层和结构层之间通过下层粘结层粘结,结构层和磨耗层之间通过上层粘结层粘结;下层碎石层嵌挤在下层粘结层与结构层之间,上层碎石层嵌挤在上层粘结层与磨耗层之间;
所述防腐层采用环氧富锌漆涂覆,环氧富锌漆主要由环氧树脂、聚酰胺树脂、铝粉浆及助剂混合而成;
所述下层粘结层采用环氧沥青粘结料铺设,用量为0.7~0.75kg/m2;该环氧沥青粘结料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:25~35配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为5:25~35,固化剂采用六氢苯酐;
所述下层碎石层采用玄武岩铺设,该玄武岩的粒径为0.6~2.36mm,用量为0.8~1.2kg/m2;玄武岩应坚硬致密、耐磨,并与环氧沥青粘结料有较好的粘结性能,形状以立方体为主;
所述结构层采用环氧沥青混凝土EA-13铺设,该环氧沥青混凝土EA-13由结构层用环氧沥青结合料和集料按重量比6.5~6.8:100配置而成,其中:结构层用环氧沥青结合料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:20~30配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为6.5:20~30,固化剂采用聚已二酸酐;集料由玄武岩和矿质填料按重量比100:2.0~4.2配置而成,玄武岩公称最大粒径为13.2mm,玄武岩应为坚硬致密、耐磨,并与结构层用环氧沥青结合料有较好的粘结性能的非酸性硬质石料,表面100%为破碎面,形状以立方体为主,矿质填料为石灰石矿粉;
所述上层粘结层采用环氧沥青粘结料铺设,用量为0.3~0.4kg/m2;该环氧沥青粘结料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:25~35配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为5:25~35,固化剂采用六氢苯酐;
所述上层碎石层采用玄武岩铺设,该玄武岩的粒径为2.36~4.75mm,用量为1.5~3.0kg/m2;玄武岩应坚硬致密、耐磨,并与环氧沥青粘结料有较好的粘结性能,形状以立方体为主;
所述磨耗层采用环氧沥青混凝土EA-5铺设,该环氧沥青混凝土EA-5由磨耗层用环氧沥青结合料和集料按重量比6.8~7.2:100配置而成,其中:磨耗层用环氧沥青结合料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:20~30配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为6.5:20~30,固化剂采用聚癸二酸酐;集料由玄武岩和矿质填料按重量比100:5.3~11.1配置而成,玄武岩公称最大粒径为4.75mm,玄武岩应为坚硬致密、耐磨,并与磨耗层用环氧沥青结合料有较好的粘结性能的非酸性硬质石料,表面100%为破碎面,形状以立方体为主,矿质填料为石灰石矿粉。
优选的,所述防腐层的厚度为80~90μm;结构层的厚度为35~40mm;磨耗层的厚度为15~18mm。
本发明的钢桥面用长寿命铺装结构能够较好地适应钢桥面交通压力大、受力复杂、气候环境严苛等不利条件,该铺装结构充分考虑铺装结构的整体性及层与层之间的粘结性,同时也避免了同种材料矛盾的性能要求,铺装结构的结构层与磨耗层使用相同的材料与不同的设计,相同之处在于两层都使用环氧沥青混凝土,不同之处在于环氧沥青混凝土的环氧沥青结合料、集料级配及两层的厚度等都根据两层不同的功能要求进行了相应的设计。
一种钢桥面用长寿命铺装结构的铺装方法,包括如下步骤:
步骤一,检查钢桥面板的外观,确保表面无焊瘤、飞溅物、针孔、飞边和毛刺,否则必须通过打磨加以清除;采用带吸尘装置的移动式自动无尘打砂机对钢桥面板进行喷砂除锈,对于自动无尘打砂机所不能施工的区域和边缘,采用手提式打砂机进行喷砂除锈;
步骤二,在钢桥面板的表面处理合格后,4小时之内进行防腐层的喷涂,喷涂作业采用刷涂法和高压无气喷涂法,刷涂法只在预涂和补涂时采用;
步骤三,采用专用喷洒机进行下层粘结层的环氧沥青粘结料的喷洒,在漏洒处进行手工涂刷,少洒的地方应予以补洒,对喷洒超量的地方及时进行处理;如果环氧沥青粘结料喷洒后遭受雨淋,必须立即用吹风机吹干,确认环氧沥青粘结料表面绝对干燥;钢桥面每一幅的喷洒方向,尽可能考虑风向,不得逆风喷洒;
步骤四,进行下层碎石层的玄武岩的洒布,玄武岩的加热温度为125~130℃,使用碎石洒布车进行倒车洒布;洒布尽量均匀,不均匀的地方及时进行人工清理;
步骤五,对结构层的环氧沥青混凝土EA-13进行施工时,提前根据环氧沥青混凝土EA-13的施工容留时间及机械设备的供给情况进行合理的施工组织,保证料车的调度、摊铺车的摊铺及压路机的碾压科学有序地进行;同时,为了保证碾压效果,压路机的初压结束温度应大于82℃,压路机的终压结束温度应大于65℃;
步骤六,采用专用喷洒机进行上层粘结层的环氧沥青粘结料的喷洒,在漏洒处应进行手工涂刷,少洒的地方应予以补洒,对喷洒超量的地方及时进行处理;如果环氧沥青粘结料喷洒后遭受雨淋,必须立即用吹风机吹干,确认环氧沥青粘结料表面绝对干燥;钢桥面每一幅的喷洒方向,尽可能考虑风向,不得逆风喷洒;
步骤七,进行上层碎石层的玄武岩的洒布,玄武岩的加热温度为125~130℃,使用碎石洒布车进行倒车洒布;洒布尽量均匀,不均匀的地方及时进行人工清理;
步骤八,对磨耗层的环氧沥青混凝土EA-5进行施工时,提前根据环氧沥青混凝土EA-5的施工容留时间及机械设备的供给情况进行合理的施工组织,保证料车的调度、摊铺车的摊铺及压路机的碾压科学有序地进行;同时,为了保证碾压效果,压路机的初压结束温度应大于82℃,压路机的终压结束温度应大于65℃。
所述下层粘结层的环氧沥青粘结料的制备方法为:将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并搅拌均匀;
所述结构层的环氧沥青混凝土EA-13的制备方法为:首先,将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并拌合均匀,配制成结构层用环氧沥青结合料;然后,将结构层用环氧沥青结合料加入预热至115~125℃的玄武岩中,拌合30秒;最后,将矿质填料加入,拌合30秒;
所述上层粘结层的环氧沥青粘结料的制备方法为:将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并搅拌均匀;
所述磨耗层的环氧沥青混凝土EA-5的制备方法为:首先,将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并拌合均匀,配制成磨耗层用环氧沥青结合料;然后,将磨耗层用环氧沥青结合料加入预热至115~125℃的玄武岩中,拌合30秒;最后,将矿质填料加入,拌合30秒。
有益效果:本发明提供的钢桥面用长寿命铺装结构及其铺装方法,相对于现有技术,具有如下优势:
1、铺装结构充分考虑铺装结构的整体性及层与层之间的粘结性,同时也避免了同种材料矛盾的性能要求,铺装结构的结构层与磨耗层使用相同的材料与不同的设计,结构层所用的结构层用环氧沥青结合料的固化剂采用聚已二酸酐,所用的环氧沥青混凝土EA-13的集料公称最大粒径为13.2mm,结构层用环氧沥青结合料与集料的重量比为6.5~6.8:100,结构层的厚度为35~40mm;磨耗层的磨耗层用环氧沥青结合料固化剂采用聚癸二酸酐,所用的环氧沥青混凝土EA-5的集料公称最大粒径为4.75mm,磨耗层用环氧沥青结合料:集料=6.8~7.2:100,磨耗层的厚度为15~18mm;最终设计出的磨耗层相对于结构层,延伸性、柔性、构造深度及摩擦系数更好,即磨耗层具有较好的抗开裂与抗滑性能,而结构层的强度较大,渗水系数较好,对铺装结构的抗永久变形及防水等性能贡献更大,整个铺装结构兼具抗滑与防水、低温与高温等性能。另一方面,磨耗层相对于结构层较薄,两层的受力状况相差较大,不会出现贯穿整个铺装结构的裂缝,即磨耗层的开裂能给养护工作提供很好的预警作用;达到使用年限后,只需要将磨耗层铣铇重铺,节约养护成本,符合长寿命路面的设计理念;
2、下层碎石层所用玄武岩粒径为0.6~2.36mm,用量为0.8~1.2kg/m2,在下层粘结层上洒布下层碎石层后进行结构层的摊铺,能够避免摊铺车的打滑现象,提高摊铺速度与质量;上层碎石层所用的玄武岩的粒径为2.36~4.75mm,用量为1.5~3.0kg/m2,嵌挤在上层粘结层的环氧沥青粘结料与磨耗层的环氧沥青混凝土EA-5之间,在路面碾压后,玄武岩被环氧沥青粘结料与环氧沥青混凝土EA-5紧紧裹覆,形成一个复合的力学嵌锁体系,有效地抑制了上层粘结层与磨耗层之间的滑移与脱落,增强了上层粘结层与磨耗层之间的粘结性能,同时,在上层粘结层上洒布上层碎石层后进行磨耗层的摊铺,能够避免摊铺车的打滑现象,提高摊铺速度与质量。
3、相比常用的钢桥面铺装结构,该铺装结构厚度薄,重量轻,整体性好,层与层之间的粘结强度大,兼具优异的抗滑与防水性能、低温抗开裂与高温抗车辙性能,抗疲劳、抗化学物质侵蚀及水稳定等性能也较优,与钢板的变形协调性较好,且耐磨损,表层集料不易脱落,减振降噪效果良好。
4、该铺装结构的铺装方法,机械化程度高,可行性强,操作简单方便,铺装后可在短期内投入运营,铺装结构的损坏仅限于铺装结构的磨耗层,只需要进行定期的表面铣刨、罩面修复,铺装结构在较长的使用年限内不需要大的结构性重建,便于维养,节约养护成本,符合长寿命路面的设计理念,也符合现代社会的节能环保理念。
附图说明
图1为本发明钢桥面用长寿命铺装结构的示意图。
图中标号为:钢桥面板1、防腐层2、下层粘结层3、下层碎石层4、结构层5、上层粘结层6、上层碎石层7、磨耗层8。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例1
如图1所示,本实施例的钢桥面用铺装结构,在钢桥面板1上由下至上依次设置有防腐层2、下层粘结层3、下层碎石层4、结构层5、上层粘结层6、上层碎石层7和磨耗层8;防腐层2和结构层5之间通过下层粘结层3粘结,结构层5和磨耗层8之间通过上层粘结层6粘结;下层碎石层4嵌挤在下层粘结层3与结构层5之间,上层碎石层7嵌挤在上层粘结层6与磨耗层8之间。
所述防腐层2采用环氧富锌漆涂覆,环氧富锌漆主要由环氧树脂、聚酰胺树脂、铝粉浆及助剂混合而成;防腐层2的厚度为82μm。
所述下层粘结层3和上层粘结层6均采用环氧沥青粘结料铺设,环氧沥青粘结料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:30配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为5:30,固化剂采用六氢苯酐;下层粘结层3的环氧沥青粘结料用量为0.72kg/m2,上层粘结层6的环氧沥青粘结料用量为0.4kg/m2;双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青(固化剂采用六氢苯酐)的技术要求分别满足表1和表2。
表1双酚A型环氧树脂的技术要求
检测指标 技术要求 试验方法
粘度(23℃)/mPa·s 120~180 ASTM D 445
含水量/% ≤0.08 ASTM D 1744
比重(23℃) 1.10~1.20 ASTM D 1475
环氧当量(含1克环氧的材料克数) 185~195 ASTM D 1652
闪点(克立夫兰敞口杯)/℃ ≥220 ASTM D 92
颜色/加德纳(Gardner) ≤4 ASTM D 1544
外观 透明琥珀状 目视
表2添加固化剂的基质沥青(固化剂采用六氢苯酐)的技术要求
检测指标 技术要求 试验方法
酸值(KOH每克)/mg 100~150 ASTM D 664
粘度(100℃)/mPa·s 900~1600 ASTM D 2041
含水量/% ≤0.08 ASTM D 95
比重(23℃) 0.95~1.05 ASTM D 1475
闪点(克立夫兰敞口杯)/℃ ≥240 ASTM D 92
颜色 目视
上述环氧沥青粘结料的制备方法为:将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并搅拌均匀;制备得到的环氧沥青粘结料的技术要求满足表3。
表3环氧沥青粘结料的技术要求
检测指标 技术要求 试验方法
热固性(300℃) 不熔化 试件放在热钢板上
吸水率(7天,23℃)/% ≤0.3 ASTM D 570
在荷载作用下的热挠曲温度/℃ -15~-17 ASTM D 648
粘度增加至1Pa·s的时间(120℃)/min ≥25 JTG E20-2011(T0625-2011)
抗拉强度(23℃)/MPa ≥7.0 ASTM D 638
断裂延伸率(23℃)/% ≥170 ASTM D 638
所述的下层碎石层4与上层碎石层7均采用玄武岩,该玄武岩应坚硬致密、耐磨,并与环氧沥青粘结料有较好的粘结性能,形状以立方体为主;所述的下层碎石层4的玄武岩,粒径为0.6~2.36mm,用量为1.0kg/m2;所述的上层碎石层7的玄武岩,粒径为2.36~4.75mm,用量为2.5kg/m2
所述结构层5采用环氧沥青混凝土EA-13铺设,该环氧沥青混凝土EA-13由结构层用环氧沥青结合料和集料按重量比6.5:100配置而成,其中:结构层用环氧沥青结合料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:28配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为6.5:28,固化剂采用聚已二酸酐;集料由玄武岩和矿质填料按重量比100:3.1配置而成,玄武岩公称最大粒径为13.2mm,玄武岩应为坚硬致密、耐磨,并与结构层用环氧沥青结合料有较好的粘结性能的非酸性硬质石料,表面100%为破碎面,形状以立方体为主,矿质填料为石灰石矿粉;结构层5的厚度为35mm;双酚A型环氧树脂、添加固化剂的基质沥青(固化剂采用聚已二酸酐)、玄武岩和矿质填料的技术要求分别满足表4、表5、表6和表7,结构层用环氧沥青结合料的技术要求满足表8,环氧沥青混凝土EA-13级配的技术要求满足表9。
表4双酚A型环氧树脂的技术要求
检测指标 技术要求 试验方法
粘度(23℃)/mPa·s 120~180 ASTM D 445
含水量/% ≤0.08 ASTM D 1744
比重(23℃) 1.10~1.20 ASTM D 1475
环氧当量(含1克环氧的材料克数) 185~195 ASTM D 1652
闪点(克立夫兰敞口杯)/℃ ≥220 ASTM D 92
颜色/加德纳(Gardner) ≤4 ASTM D 1544
外观 透明琥珀状 目视
表5添加固化剂的基质沥青(固化剂采用聚已二酸酐)的技术要求
检测指标 技术要求 试验方法
酸值(KOH每克)/mg 75~105 ASTM D 664
粘度(100℃)/mPa·s ≥180 ASTM D 2041
含水量/% ≤0.08 ASTM D 95
比重(23℃) 0.98~1.00 ASTM D 1475
闪点(克立夫兰敞口杯)/℃ ≥210 ASTM D 92
颜色 目视
表6集料的技术要求
检测指标 技术要求 试验方法
抗压强度/MPa ≥120 JTG E41-2005(T0221-2005)
洛杉矶磨耗值(C)/% ≤22.0 JTG E42-2005(T0317-2005)
磨光值(PSV) ≥44 JTG E42-2005(T0321-2005)
压碎值/% ≤12 JTG E42-2005(T0316-2005)
含泥量/% ≤1 JTG E42-2005(T0310-2005)
表7矿质填料的技术要求
表8结构层用环氧沥青结合料的技术要求
表9环氧沥青混凝土EA-13的集料级配的技术要求
所述结构层的环氧沥青混凝土EA-13的制备方法为:首先,将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并拌合均匀,配制成结构层用环氧沥青结合料;然后,将结构层用环氧沥青结合料加入预热至115~125℃的玄武岩中,拌合30秒;最后,将矿质填料加入,拌合30秒。
本案中,环氧沥青混凝土EA-13级配的方案为表10。
表10实施例1中环氧沥青混凝土EA-13的集料级配
所述磨耗层8采用环氧沥青混凝土EA-5铺设,该环氧沥青混凝土EA-5由磨耗层用环氧沥青结合料和集料按重量比7.0:100配置而成,其中:磨耗层用环氧沥青结合料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:29配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为6.5:29,固化剂采用聚癸二酸酐;集料由玄武岩和矿质填料按重量比100:6.4配置而成,玄武岩公称最大粒径为4.75mm,玄武岩应为坚硬致密、耐磨,并与磨耗层用环氧沥青结合料有较好的粘结性能的非酸性硬质石料,表面100%为破碎面,形状以立方体为主,矿质填料为石灰石矿粉;磨耗层8的厚度为15mm;双酚A型环氧树脂、添加固化剂的基质沥青(固化剂采用聚癸二酸酐)、玄武岩和矿质填料的技术要求分别满足表11、表12、表13和表14,磨耗层用环氧沥青结合料的技术要求满足表15,环氧沥青混凝土EA-13级配的技术要求满足表16。
表11双酚A型环氧树脂的技术要求
检测指标 技术要求 试验方法
粘度(23℃)/mPa·s 120~180 ASTM D 445
含水量/% ≤0.08 ASTM D 1744
比重(23℃) 1.10~1.20 ASTM D 1475
环氧当量(含1克环氧的材料克数) 185~195 ASTM D 1652
闪点(克立夫兰敞口杯)/℃ ≥220 ASTM D 92
颜色/加德纳(Gardner) ≤4 ASTM D 1544
外观 透明琥珀状 目视
表12添加固化剂的基质沥青(固化剂采用聚癸二酸酐)的技术要求
检测指标 技术要求 试验方法
酸值(KOH每克)/mg 70~105 ASTM D 664
粘度(100℃)/mPa·s ≥160 ASTM D 2041
含水量/% ≤0.08 ASTM D 95
比重(23℃) 0.98~1.00 ASTM D 1475
闪点(克立夫兰敞口杯)/℃ ≥210 ASTM D 92
颜色 目视
表13集料的技术要求
检测指标 技术要求 试验方法
抗压强度/MPa ≥120 JTG E41-2005(T0221-2005)
洛杉矶磨耗值(C)/% ≤22.0 JTG E42-2005(T0317-2005)
磨光值(PSV) ≥44 JTG E42-2005(T0321-2005)
压碎值/% ≤12 JTG E42-2005(T0316-2005)
含泥量/% ≤1 JTG E42-2005(T0310-2005)
表14矿质填料的技术要求
表15磨耗层用环氧沥青结合料的技术要求
表16环氧沥青混凝土EA-5的集料级配的技术要求
所述磨耗层的环氧沥青混凝土EA-5的制备方法为:首先,将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并拌合均匀,配制成磨耗层用环氧沥青结合料;然后,将磨耗层用环氧沥青结合料加入预热至115~125℃的玄武岩中,拌合30秒;最后,将矿质填料加入,拌合30秒。
本案中,环氧沥青混凝土EA-5级配的方案为表17。
表17实施例1中环氧沥青混凝土EA-5的集料级配
基于上述设计,铺装钢桥面用长寿命铺装结构的方法具体包括如下步骤:
步骤一,检查钢桥面板(1)的外观,确保表面无焊瘤、飞溅物、针孔、飞边和毛刺,否则必须通过打磨加以清除;采用带吸尘装置的移动式自动无尘打砂机对钢桥面板(1)进行喷砂除锈,对于自动无尘打砂机所不能施工的区域和边缘,采用手提式打砂机进行喷砂除锈;
步骤二,在钢桥面板(1)的表面处理合格后,4小时之内进行防腐层(2)的喷涂,喷涂作业采用刷涂法和高压无气喷涂法,刷涂法只在预涂和补涂时采用;
步骤三,采用专用喷洒机进行下层粘结层(3)的环氧沥青粘结料的喷洒,在漏洒处进行手工涂刷,少洒的地方应予以补洒,对喷洒超量的地方及时进行处理;如果环氧沥青粘结料喷洒后遭受雨淋,必须立即用吹风机吹干,确认环氧沥青粘结料表面绝对干燥;钢桥面每一幅的喷洒方向,尽可能考虑风向,不得逆风喷洒;
步骤四,进行下层碎石层(4)的玄武岩的洒布,玄武岩的加热温度为125~130℃,使用碎石洒布车进行倒车洒布;洒布尽量均匀,不均匀的地方及时进行人工清理;
步骤五,对结构层(5)的环氧沥青混凝土EA-13进行施工时,提前根据环氧沥青混凝土EA-13的施工容留时间及机械设备的供给情况进行合理的施工组织,保证料车的调度、摊铺车的摊铺及压路机的碾压科学有序地进行;同时,为了保证碾压效果,压路机的初压结束温度应大于82℃,压路机的终压结束温度应大于65℃;
步骤六,采用专用喷洒机进行上层粘结层(6)的环氧沥青粘结料的喷洒,在漏洒处应进行手工涂刷,少洒的地方应予以补洒,对喷洒超量的地方及时进行处理;如果环氧沥青粘结料喷洒后遭受雨淋,必须立即用吹风机吹干,确认环氧沥青粘结料表面绝对干燥;钢桥面每一幅的喷洒方向,尽可能考虑风向,不得逆风喷洒;
步骤七,进行上层碎石层(7)的玄武岩的洒布,玄武岩的加热温度为125~130℃,使用碎石洒布车进行倒车洒布;洒布尽量均匀,不均匀的地方及时进行人工清理;
步骤八,对磨耗层(8)的环氧沥青混凝土EA-5进行施工时,提前根据环氧沥青混凝土EA-5的施工容留时间及机械设备的供给情况进行合理的施工组织,保证料车的调度、摊铺车的摊铺及压路机的碾压科学有序地进行;同时,为了保证碾压效果,压路机的初压结束温度应大于82℃,压路机的终压结束温度应大于65℃。
当步骤五完成后,跟踪检测路表的马歇尔稳定度,当马歇尔稳定度达到8kN后,开始步骤六,一般需要等待1天左右。
实施例2
实施例2所用的钢桥面用长寿命铺装结构,除了磨耗层8的环氧沥青混凝土EA-5的集料级配与实施例1不一样以外,其余材料的制备及铺装方法都与实施例1一样。
所述的磨耗层8的环氧沥青混凝土EA-5的集料级配如表18所示。
表18实施例2中环氧沥青混凝土EA-5的集料级配
实施例3
实施例3所用的钢桥面用长寿命铺装结构,除了磨耗层8的环氧沥青混凝土EA-5的集料级配与实施例1不一样以外,其余材料的制备及铺装方法都与实施例1一样。
所述的磨耗层8的环氧沥青混凝土EA-5的集料级配如表19所示。
表19实施例3中环氧沥青混凝土EA-5的集料级配
实施例1、实施例2及实施例3的钢桥面用长寿命铺装结构的性能检测结果如表20所示:
表20钢桥面用长寿命铺装结构的性能检测结果
注:对比例为一种常用的钢桥面铺装结构,上下两层均为同种普通环氧沥青混凝土。
从表20中可以看出,本发明的钢桥面用长寿命铺装结构的性能满足钢桥面铺装结构的技术要求,同时相比常用的钢桥面铺装结构,本发明厚度薄,重量轻,整体性好,层与层之间的粘结强度大,兼具优异的抗滑与防水性能、低温抗开裂与高温抗车辙性能,抗疲劳、抗化学物质侵蚀及水稳定等性能也较优,与钢板的变形协调性较好,且耐磨损,表层集料不易脱落,减振降噪效果良好,同时,该铺装结构的铺装方法,机械化程度高,可行性强,操作简单方便,铺装后可在短期内投入运营,铺装结构的损坏仅限于铺装结构的磨耗层,只需要进行定期的表面铣刨、罩面修复,铺装结构在较长的使用年限内不需要大的结构性重建,便于维养,节约养护成本,符合长寿命路面的设计理念,也符合现代社会的节能环保理念。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种钢桥面用长寿命铺装结构,其特征在于:包括由下至上依次设置在钢桥面板(1)上的防腐层(2)、下层粘结层(3)、下层碎石层(4)、结构层(5)、上层粘结层(6)、上层碎石层(7)和磨耗层(8);防腐层(2)和结构层(5)之间通过下层粘结层(3)粘结,结构层(5)和磨耗层(8)之间通过上层粘结层(6)粘结;下层碎石层(4)嵌挤在下层粘结层(3)与结构层(5)之间,上层碎石层(7)嵌挤在上层粘结层(6)与磨耗层(8)之间;所述防腐层(2)的厚度为80~90μm;结构层(5)的厚度为35~40mm;磨耗层(8)的厚度为15~18mm;
所述防腐层(2)采用环氧富锌漆涂覆,环氧富锌漆主要由环氧树脂、聚酰胺树脂、铝粉浆及助剂混合而成;
所述下层粘结层(3)采用环氧沥青粘结料铺设,用量为0.7~0.75kg/m2;该环氧沥青粘结料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:25~35配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为5:25~35,固化剂采用六氢苯酐;
所述下层碎石层(4)采用玄武岩铺设,该玄武岩的粒径为0.6~2.36mm,用量为0.8~1.2kg/m2
所述结构层(5)采用环氧沥青混凝土EA-13铺设,该环氧沥青混凝土EA-13由结构层用环氧沥青结合料和集料按重量比6.5~6.8:100配置而成,其中:结构层用环氧沥青结合料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:20~30配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为6.5:20~30,固化剂采用聚已二酸酐;集料由玄武岩和矿质填料按重量比100:2.0~4.2配置而成,玄武岩公称最大粒径为13.2mm,矿质填料为石灰石矿粉;
所述上层粘结层(6)采用环氧沥青粘结料铺设,用量为0.3~0.4kg/m2;该环氧沥青粘结料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:25~35配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为5:25~35,固化剂采用六氢苯酐;
所述上层碎石层(7)采用玄武岩铺设,该玄武岩的粒径为2.36~4.75mm,用量为1.5~3.0kg/m2
所述磨耗层(8)采用环氧沥青混凝土EA-5铺设,该环氧沥青混凝土EA-5由磨耗层用环氧沥青结合料和集料按重量比6.8~7.2:100配置而成,其中:磨耗层用环氧沥青结合料由双酚A型环氧树脂和添加固化剂的基质沥青按重量比10:20~30配置而成,固化剂和基质沥青的重量比为6.5:20~30,固化剂采用聚癸二酸酐;集料由玄武岩和矿质填料按重量比100:5.3~11.1配置而成,玄武岩公称最大粒径为4.75mm,矿质填料为石灰石矿粉。
2.一种钢桥面用长寿命铺装结构的铺装方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一,检查钢桥面板(1)的外观,确保表面无焊瘤、飞溅物、针孔、飞边和毛刺,否则必须通过打磨加以清除;采用带吸尘装置的移动式自动无尘打砂机对钢桥面板(1)进行喷砂除锈,对于自动无尘打砂机所不能施工的区域和边缘,采用手提式打砂机进行喷砂除锈;
步骤二,在钢桥面板(1)的表面处理合格后,4小时之内进行防腐层(2)的喷涂,喷涂作业采用刷涂法和高压无气喷涂法,刷涂法只在预涂和补涂时采用;
步骤三,采用专用喷洒机进行下层粘结层(3)的环氧沥青粘结料的喷洒,在漏洒处进行手工涂刷,少洒的地方应予以补洒,对喷洒超量的地方及时进行处理;如果环氧沥青粘结料喷洒后遭受雨淋,必须立即用吹风机吹干,确认环氧沥青粘结料表面绝对干燥;
步骤四,进行下层碎石层(4)的玄武岩的洒布,玄武岩的加热温度为125~130℃,使用碎石洒布车进行倒车洒布;
步骤五,对结构层(5)的环氧沥青混凝土EA-13进行施工时,提前根据环氧沥青混凝土EA-13的施工容留时间及机械设备的供给情况进行合理的施工组织,保证料车的调度、摊铺车的摊铺及压路机的碾压科学有序地进行;同时,为了保证碾压效果,压路机的初压结束温度应大于82℃,压路机的终压结束温度应大于65℃;
步骤六,采用专用喷洒机进行上层粘结层(6)的环氧沥青粘结料的喷洒,在漏洒处应进行手工涂刷,少洒的地方应予以补洒,对喷洒超量的地方及时进行处理;如果环氧沥青粘结料喷洒后遭受雨淋,必须立即用吹风机吹干,确认环氧沥青粘结料表面绝对干燥;
步骤七,进行上层碎石层(7)的玄武岩的洒布,玄武岩的加热温度为125~130℃,使用碎石洒布车进行倒车洒布;
步骤八,对磨耗层(8)的环氧沥青混凝土EA-5进行施工时,提前根据环氧沥青混凝土EA-5的施工容留时间及机械设备的供给情况进行合理的施工组织,保证料车的调度、摊铺车的摊铺及压路机的碾压科学有序地进行;同时,为了保证碾压效果,压路机的初压结束温度应大于82℃,压路机的终压结束温度应大于65℃。
3.根据权利要求2所述的钢桥面用长寿命铺装结构的铺装方法,其特征在于:
所述下层粘结层(3)的环氧沥青粘结料的制备方法为:将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并搅拌均匀;
所述结构层(5)的环氧沥青混凝土EA-13的制备方法为:首先,将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并拌合均匀,配制成结构层用环氧沥青结合料;然后,将结构层用环氧沥青结合料加入预热至115~125℃的玄武岩中,拌合30秒;最后,将矿质填料加入,拌合30秒;
所述上层粘结层(6)的环氧沥青粘结料的制备方法为:将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并搅拌均匀;
所述磨耗层(8)的环氧沥青混凝土EA-5的制备方法为:首先,将加热至85~95℃的双酚A型环氧树脂与加热至130~135℃的添加固化剂的基质沥青按重量比混合并拌合均匀,配制成磨耗层用环氧沥青结合料;然后,将磨耗层用环氧沥青结合料加入预热至115~125℃的玄武岩中,拌合30秒;最后,将矿质填料加入,拌合30秒。
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