CN105463988A - 一种正交异性板增强的铺装结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种正交异性板增强的铺装结构及其制备方法，从下到上依次包括有钢板、增强加固层、粘层和铺装层；增强加固层为多层碳纤维布和设置在其上的高强树脂组成的叠加结构；铺装层由上下两层树脂混凝土和中间设置的改性树脂碳纤维布组成。本发明采用的材料模量及强度较高，对碳纤维进行预张拉起到良好的补强效果，对正交异性板与桥面铺装层的抗裂都能起到明显的效果，可大幅延长使用寿命；采用预浸环氧树脂碳纤维布与树脂混凝土同步一体化施工，施工更简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路桥梁施工技术，尤其涉及一种正交异性板增强的铺装结构及其制备方法。
背景技术
钢桥面铺装开裂问题一直是一项世界性难题，国内外目前仍没有彻底解决。尤其是一些钢桥顶板厚度与桥面铺装结构不匹配，在极端的使用条件下，很快发生早期破损，部分桥面甚至已经出现了正交异性板开裂的情况，进一步恶化桥面使用条件，加速了桥面铺装使用寿命的衰减。
目前国内主流的钢桥面铺装技术包括环氧沥青、浇注式沥青、以及树脂沥青等铺装技术，对钢板厚度较薄、甚至已经出现开裂情况的桥面显得针对性不足，无法满足使用要求，桥面养护维修频率很高、养护难度大。
目前一些专家开始针对FRP玻纤板增强材料、轻质高强混凝土增强材料等补强加固的铺装技术进行室内研究和工程探索，取得了阶段性研究成果，但是在实际使用中还未见成效。
有鉴于上述现有的桥面增强加固、阻裂技术存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种正交异性板增强的铺装结构及其制备方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的桥面增强阻裂技术存在的缺陷，而提供一种正交异性板增强的铺装结构及其制备方法，提高抗裂性能，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的正交异性板增强的铺装结构，为层状复合结构，从下到上依次包括有钢板、增强加固层、粘层和高强树脂铺装层；钢板采用正交异性板，即正交异性钢桥面板，是用纵横向互相垂直的加劲肋(纵肋和横肋)连同桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的结构。
所述加固层为多层碳纤维布和设置在其上的改性树脂组成的叠加结构。改性树脂主要通过采用NBR橡胶和BGE对材料韧性和施工和易性进行改善，并通过添加石英粉填料进一步增强材料强度性能，并选取了快固型固化剂减少养生时间，保证施工效率。改性树脂由A组分和B组分组成，A组分与B组分的质量比为1：1～1.5；A组分为E44环氧树脂10份、NBR丁腈橡胶1份和BGE丁基缩水甘油醚2份的混合物；B组分为651聚酰胺5份、和石英粉1份的混合物。
所述铺装层由上下两层树脂混凝土和中间设置的改性碳纤维布组成，铺装层厚度为5～7cm。
更进一步的，前述的正交异性板增强的铺装结构，所述粘层为环氧树脂粘层。
更进一步的，前述的正交异性板增强的铺装结构，所述钢板上表面有粗糙表面，厚度为12～16mm。
更进一步的，前述的正交异性板增强的铺装结构，单层改性树脂用量为0.8～1.0kg/m2。
更进一步的，前述的正交异性板增强的铺装结构，所述改性碳纤维布为环氧树脂预浸的改性碳纤维布，预浸环氧树脂用量为1～2kg/m2。
更进一步的，前述的正交异性板增强的铺装结构，所述铺装层混凝土为高强树脂混凝土，由环氧树脂7～15份和矿料100份组成，其中环氧树脂由A组分和B组分组成，A组分与B组分的质量比为1：1～1.5；A组分为E51环氧树脂10份、NBR丁腈橡胶1份和BGE丁基缩水甘油醚3份的混合物；B组分为651聚酰胺5份。
正交异性板增强铺装结构的制备方法，包括以下步骤，
(1)对钢板(1)表面进行喷砂处理；
(2)在钢板(1)表面涂布改性树脂，并同步粘贴第一层碳纤维布，然后在剩余碳纤维布表面涂布改性树脂，并依次粘贴于下层碳纤维布上表面；
(3)对碳纤维布进行张拉，缓慢固化后释放锚固，形成增强加固层；
(4)在固化的碳纤维布表面涂布环氧树脂，形成粘层，并立即摊铺碾压第一层树脂混凝土，固化后在摊铺表面布置改性碳纤维布，同步摊铺碾压第二层树脂混凝土。
更进一步的，前述的正交异性板增强铺装结构的制备方法，所述中张拉预应力为5～10％。
更进一步的，前述的正交异性板增强铺装结构的制备方法，所述中第一层树脂混凝土厚度为3～4cm，第二层树脂混凝土厚度为2～3cm。
借由上述技术方案，本发明的正交异性板增强的铺装结构及其制备方法至少具有下列优点：
本发明提供了一种正交异性板增强的铺装结构及制备方法，主要包括多层碳纤维布和设置在其上的改性树脂形成的增强加固层和上下两层树脂混凝土和中间设置的改性碳纤维布组成的铺装层，进行桥面板及铺装体系的增强；对钢板表面喷砂除锈处理能够起到增强粘结性的作用，采用的材料模量及强度较高，对碳纤维进行预张拉起到良好的补强效果，对正交异性板与桥面铺装层的抗裂都能起到明显的效果，延长使用寿命；采用预浸环氧树脂碳纤维布与树脂混凝土同步一体化施工，使技术更易于实施。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1所示为本发明正交异性板增强的铺装结构示意图；
图中标记含意：1.钢板，2.增强加固层，3.粘层，4.铺装层。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,对依据本发明提出的正交异性板增强的铺装结构及其制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
如图1所示本发明的正交异性板增强的铺装结构为层状复合结构，从下到上依次包括有钢板1、增强加固层2、粘层3和铺装层4，钢板1厚度为12mm，上表面是一层喷砂除锈层；其中增强加固层2是由三层碳纤维布和设置在其上的改性树脂组成的叠加结构，单层改性树脂用量为0.8kg/m2，改性树脂由A组分和B组分组成，A组分与B组分的质量比为1：1，A组分为E44环氧树脂10份、NBR丁腈橡胶1份和BGE丁基缩水甘油醚2份的混合物；B组分为651聚酰胺5份、和石英粉1份的混合物；铺装层4由上下两层树脂混凝土和中间设置的树脂碳纤维布组成，碳纤维布为环氧树脂预浸的改性碳纤维布，预浸环氧树脂用量为1kg/m2；粘层3采用环氧树脂材料。碳纤维布选用1K、3K、6K或12K中的一种，树脂混凝土由环氧树脂和矿料组成，环氧树脂与矿料比例为7.5：100，其中矿料为碎石和矿粉的组合物，级配采用AC10型级配，环氧树脂由A组分和B组分组成，A组分与B组分的质量比为1：1；A组分为E51环氧树脂10份、NBR丁腈橡胶1份和BGE丁基缩水甘油醚3份的混合物；B组分为651聚酰胺5份。
正交异性板增强铺装结构的制备方法，包括以下步骤：
对所实施的钢板1表面采用无尘真空抛丸机械进行喷砂除锈处理，要求清洁度达到Sa2.5以上，粗糙度达在80μm左右。
钢板1喷砂除锈完成4h以内，立刻将改性树脂按照0.8kg/m2的用量涂布于钢板1表面，同时立刻粘贴第一层3K碳纤维布，然后依次涂布第二层改性树脂，用量0.8kg/m2，粘贴第二层3k碳纤维布，涂布第三层改性树脂用量0.8kg/m2，粘贴第三层3k碳纤维布。
采用碳纤维布的张拉设备对碳纤维布两侧进行张拉，预应力控制在5％，待改性树脂固化1天达到强度后释放锚固，形成带有预应力的增强加固层2。
并在固化的碳纤维布表面涂布环氧树脂粘层，环氧树脂用量为0.2kg/m2。
环氧树脂粘层涂布过程中，同步摊铺碾压第一层3cm厚的树脂混凝土，固化1天后在摊铺表面布置单层预浸有1kg/m2环氧树脂的碳纤维布，随后立刻摊铺第二层2.5cm厚树脂混凝土。
实施例2
本发明的正交异性板增强的铺装结构为层状复合结构，从下到上依次包括有钢板1、增强加固层2、粘层3和铺装层4，钢板1厚度为14mm，上表面是一层喷砂除锈层；其中增强加固层2是由三层碳纤维布和设置在其上的改性树脂组成的叠加结构，单层改性树脂用量为0.9kg/m2，改性树脂由A组分和B组分组成，A组分与B组分的质量比为1：1.2，A组分为E44环氧树脂10份、NBR丁腈橡胶1份和BGE丁基缩水甘油醚2份的混合物；B组分为651聚酰胺5份、和石英粉1份的混合物；铺装层4由上下两层树脂混凝土和中间设置的树脂碳纤维布组成，碳纤维布为环氧树脂预浸的改性碳纤维布，预浸环氧树脂用量为1.5kg/m2；粘层3采用环氧树脂材料。碳纤维布选用1K、3K、6K或12K中的一种，树脂混凝土由环氧树脂和矿料组成，环氧树脂与矿料比例为9：100，其中矿料为碎石和矿粉的组合物，级配采用AC10型级配，环氧树脂由A组分和B组分组成，A组分与B组分的质量比为1：1.2；A组分为E51环氧树脂10份、NBR丁腈橡胶1份和BGE丁基缩水甘油醚3份的混合物；B组分为651聚酰胺5份。
正交异性板增强铺装结构的制备方法，包括以下步骤：
对所实施的钢板1表面采用无尘真空抛丸机械进行喷砂除锈，要求清洁度达到Sa2.5以上，粗糙度达到100μm左右。
钢板1喷砂除锈完成2h以内，立刻将改性树脂按照0.9kg/m2的用量涂布于钢板1表面，同时立刻粘贴第一层6K碳纤维布，然后依次涂布第二层改性树脂，用量0.9kg/m2，粘贴第二层6k碳纤维布，涂布第三层改性树脂用量0.9kg/m2，粘贴第三层6k碳纤维布。
采用碳纤维布的张拉设备对碳纤维布两侧进行张拉，预应力控制在10％，改性树脂固化1天达到强度后释放锚固，形成带有预应力的增强加固层2。
并在固化的碳纤维布表面涂布环氧树脂粘层，环氧树脂用量为0.3kg/m2。环氧树脂粘层涂布过程中，同步摊铺碾压第一层4cm厚树脂混凝土，固化1天后在摊铺表面布置单层预浸有1.5kg/m2的环氧树脂碳纤维布，随后立刻摊铺第二层3cm厚树脂混凝土。
实施例3
本发明的正交异性板增强的铺装结构为层状复合结构，从下到上依次包括有钢板1、增强加固层2、粘层3和铺装层4，钢板1厚度为16mm，上表面是一层喷砂除锈层；其中增强加固层2是由三层碳纤维布和设置在其上的改性树脂组成的叠加结构，单层改性树脂用量为1kg/m2，改性树脂由A组分和B组分组成，A组分与B组分的质量比为1：1.5，A组分为E44环氧树脂10份、NBR丁腈橡胶1份和BGE丁基缩水甘油醚2份的混合物；B组分为651聚酰胺5份、和石英粉1份的混合物；铺装层4由上下两层树脂混凝土和中间设置的树脂碳纤维布组成，碳纤维布为环氧树脂预浸的改性碳纤维布，预浸环氧树脂用量为2kg/m2；粘层3采用环氧树脂材料。碳纤维布选用1K、3K、6K或12K中的一种，树脂混凝土由环氧树脂和矿料组成，环氧树脂与矿料比例为12：100，其中矿料为碎石和矿粉的组合物，级配采用AC10型级配，环氧树脂由A组分和B组分组成，A组分与B组分的质量比为1：1.4；A组分为E51环氧树脂10份、NBR丁腈橡胶1份和BGE丁基缩水甘油醚3份的混合物；B组分为651聚酰胺5份。
正交异性板增强铺装结构的制备方法，包括以下步骤：
对所实施的钢板1表面采用无尘真空抛丸机械进行喷砂除锈，要求清洁度达到Sa2.5以上，粗糙度达到60μm左右。
钢板1喷砂除锈完成3h以内，立刻将改性树脂按照1.0kg/m2的用量涂布于钢板1表面，同时立刻粘贴第一层9K碳纤维布，然后依次涂布第二层改性树脂，用量1.0kg/m2，粘贴第二层9k碳纤维布，涂布第三层改性树脂，用量1.0kg/m2，粘贴第三层9k碳纤维布。
采用碳纤维布的张拉设备对碳纤维布两侧进行张拉，预应力控制在10％，改性树脂固化1天达到强度后释放锚固，形成带有预应力的增强加固层2。
并在固化的碳纤维布表面涂布环氧树脂粘层，环氧树脂用量为0.4kg/m2。环氧树脂粘层涂布过程中，同步摊铺碾压第一层4cm厚树脂混凝土，固化1天后在摊铺表面布置单层预浸有2kg/m2环氧树脂的碳纤维布，随后立刻摊铺第二层3cm厚树脂混凝土。
树脂混凝土性能
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种正交异性板增强的铺装结构，其特征在于：为层状复合结构，从下到上依次包括有钢板(1)、增强加固层(2)、粘层(3)和铺装层(4)；
所述增强加固层(2)为多层碳纤维布和设置在其上的改性树脂组成的叠加结构，改性树脂由A组分和B组分组成，A组分与B组分的质量比为1：1～1.5；A组分为E44环氧树脂、NBR丁腈橡胶和BGE丁基缩水甘油醚的混合物；B组分为651聚酰胺和石英粉的混合物；
所述铺装层(4)由上下两层树脂混凝土和中间设置的改性树脂碳纤维布组成。
2.根据权利要求1所述的正交异性板增强的铺装结构，其特征在于：所述粘层(3)为环氧树脂粘层。
3.根据权利要求1或2所述的正交异性板增强的铺装结构，其特征在于：所述钢板(1)上表面有粗糙表面，厚度为12～16mm。
4.根据权利要求1或2所述的正交异性板增强的铺装结构，其特征在于：单层改性树脂用量为0.8～1.0kg/m2。
5.根据权利要求1或2所述的正交异性板增强的铺装结构，其特征在于：所述改性树脂碳纤维布为预浸环氧树脂的碳纤维布，环氧树脂预浸用量为1～2kg/m2。
6.根据权利要求1所示的正交异性板增强的铺装结构，其特征在于：所述铺装层混凝土为树脂混凝土，由环氧树脂7～15份和矿料100份组成，其中环氧树脂由A组分和B组分组成，A组分与B组分的质量比为1：1～1.5；A组分为E51环氧树脂、NBR丁腈橡胶和BGE丁基缩水甘油醚的混合物；B组分为651聚酰胺。
7.正交异性板增强的铺装结构制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
(1)对钢板(1)表面进行喷砂处理；
(2)在钢板(1)表面涂布改性树脂，并同步粘贴第一层碳纤维布，在剩余碳纤维布表面涂布改性树脂，并依次粘贴于下层碳纤维布上表面；
(3)对碳纤维布张拉紧，缓慢固化后，形成增强加固层(2)；
(4)在固化的碳纤维布表面涂布环氧树脂，形成粘层(3)，并立即摊铺碾压第一层树脂混凝土，固化后在摊铺表面布置改性碳纤维布，同步摊铺碾压第二层树脂混凝土。
8.根据权利要求7所述的正交异性板增强的铺装结构制备方法，其特征在于：所述(3)中张拉预应力控制为5～10％。
9.根据权利要求7所述的正交异性板增强的铺装结构的制备方法，其特征在于：所述(4)中第一层树脂混凝土厚度为3～4cm，第二层树脂混凝土厚度为2～3cm。
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