CN107386111B - 复合高模量沥青混凝土桥面结构及设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合高模量沥青混凝土桥面结构及设置方法，涉及桥梁施工领域，其包括抛丸处理后的水泥混凝土桥面、防水粘接层、复合高模量沥青混凝土、乳化沥青粘接层和磨耗层等，该防水粘结层为水性环氧沥青防水粘结层，固化后能形成不可逆、不熔化的空间网络体系，具有抗剪切性能、渗透性好，有修复桥面板微裂纹功能，施工和易性好，可常温施工，耐久性能佳；复合高模量沥青混凝土能较均衡地衔接水泥混凝土桥面与磨耗层之间的模量，密水效果好，空隙率低，施工和易性好，层间粘结效果好，悬浮‑密实结构，胶轮碾压后表面致密；同时，改进后的结构及设置方法还具有构造简单、施工方便、受力合理、水密性好、高低温稳定强、耐久性能优异等优点。

Description

复合高模量沥青混凝土桥面结构及设置方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁施工领域，尤其是指一种复合高模量沥青混凝土桥面结构及设置方法。

背景技术

桥梁主结构上的水泥混凝土铺装层上一般设置沥青混凝土，起到行车舒适、降低噪声和保护桥梁主体结构的作用。但由于桥梁结构的特殊性，桥面沥青混凝土与一般路基沥青混凝土相比更容易产生松散、坑洞、车辙、推移、拥包等损坏现象，既影响了车辆行驶的舒适性，又极易诱发交通事故和导致桥梁主结构的破坏。现有研究表明，除施工缺陷外，桥面沥青混凝土损坏的主要原因为，一是多层沥青混凝土各层界面以及沥青混凝土与桥梁主结构上水泥混凝土之间结合面粘结力不足导致剪切推移，二是沥青混凝土的应力裂缝产生水损破坏，三是沥青混凝土与桥梁主结构上水泥混凝土的刚度比悬殊产生脱层现象，四是温度影响和沥青老化等。

目前，水泥混凝土桥面上一般采用双层SMA沥青混凝土结构，与传统的AC结构相比使用效果较好，但是在实际运营过程中也发现了一些突出问题，特别是双层SMA沥青混凝土的下面层与水泥混凝土铺装层的耐久性问题：一是SMA为典型的散粒体材料，虽然抗车辙性能优良，但是板体性较差，无法实现沥青混凝土的整体防水效果；二是SMA是骨架结构，表面粗糙，下面层与防水粘结层粘结效果较差；三是由于桥面比路基风速大，沥青混凝土施工时降温快，碾压难度大容易出现凹凸不平现象，导致下面层厚薄不一，局部段落压实度与渗水系数较难达到设计要求，影响了双层SMA沥青混凝土结构的耐久性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、施工方便、受力合理、水密性好、高低温稳定强、耐久性能优异的复合高模量沥青混凝土桥面结构及设置方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种复合高模量沥青混凝土桥面结构，包括在桥梁主结构上浇筑水泥混凝土桥面，该水泥混凝土桥面经抛丸处理后，其上依次设置防水粘结层、复合高模量沥青混凝土、乳化沥青粘结层和磨耗层。

所述的防水粘结层为水性环氧沥青防水粘结层，该水性环氧沥青材料是一种热固性防水粘结材料，喷洒后，水性环氧沥青材料在自然状态下，材料中的水分挥发、破乳，初步凝结后达到一定强度；当复合高模量沥青混凝土铺筑其上时，水性环氧沥青材料中本身含有的高温固化剂，在高温作用下，二次固化，达到更高的强度。

所述的复合高模量沥青混凝土是在70#沥青中添加复合高模量剂制成，厚度6cm～8cm。

所述的复合高模量沥青混凝土桥面结构建立力学计算模型，在水泥混凝土桥面上设置的复合高模量沥青混凝土，车辆制动水平荷载等于车辆垂直荷载乘以车轮与复合高模量沥青混凝土桥面顶面的摩擦系数 f得到，车辆缓慢制动的f=0.2，紧急制动的f=0.5；取标准车辆荷载BZZ—100，轮压为0.7MPa，双轮当量圆直径d=0.213m，在计算模型中，作为安全储备不计磨耗层的厚度。

所述的水泥混凝土桥面上复合高模量沥青混凝土模型长度为、宽度为、厚度为，该模型长度和宽度均等于双轮当量圆直径d，；复合高模量沥青混凝土在x 轴方向任意点的水平位移为，在车辆荷载水平力和温度变化作用下，复合高模量沥青混凝土产生变位，假定复合高模量沥青混凝土与水泥混凝土桥面的摩阻力与该点的水平位移成正比，为复合高模量沥青混凝土与水泥混凝土桥面的摩阻系数，其主要是由防水粘结层提供；复合高模量沥青混凝土的受力计算公式如下：

公式一、

在车辆荷载水平力作用下复合高模量沥青混凝土的位移和正应力为

公式二、

在温度变化情况下，

公式三、

由公式一、公式二，得

公式四、

公式三为线性二阶常微分方程，并根据边界条件，求得复合高模量沥青混凝土在车辆荷载水平力和温度变化情况下x 轴方向任意点的水平位移方程为

公式五、

由公式一、公式二、公式四得到复合高模量沥青混凝土在车辆荷载水平力和温度变化情况下的正应力和剪应力为

公式一～公式五中的符号意义如下：

——分别为复合高模量沥青混凝土模型的长度、宽度和厚度，；

——复合高模量沥青混凝土在x轴方向任意点的水平位移，；

——复合高模量沥青混凝土在x轴方向的约束位移，；

——车辆荷载水平力，；

——时复合高模量沥青混凝土的动态模量，,,为时复合高模量沥青混凝土的模量，为复合高模量沥青混凝土的动态模量修整系数，由试验确定；

——复合高模量沥青混凝土厚度中心的温度，不同地区确定不同温度范围，；

——复合高模量沥青混凝土与水泥混凝土桥面的摩阻系数，；

——复合高模量沥青混凝土的线膨胀系数，；

——系数，，；

——复合高模量沥青混凝土受车辆荷载水平力和温度变化条件下的正应力，；

——复合高模量沥青混凝土受车辆荷载水平力作用下和温度变化条件下的剪应力，；

按公式五计算复合高模量沥青混凝土在车辆荷载水平力和温度变化条件下的最大正应力和最大剪应力，再用有限元软件复核计算结果，通过试验配制复合高模量沥青混凝土，要求复合高模量沥青混凝土满足最大正应力和最大剪应力的要求。

所述的乳化沥青粘结层是在制作乳化沥青过程中同时加入聚合物胶乳混合，或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青成品。

所述的磨耗层为SMA－13细粒式沥青玛蹄脂碎石混合料，厚度2.5cm～4cm。

所述的水泥混凝土桥面是设置在桥梁主结构上的结构层，表面使用抛丸处理，清理该层表面的浮浆、杂质和打毛，使其表面均匀粗糙面，提高防水粘结层与水泥混凝土桥面的粘结强度。

一种复合高模量沥青混凝土桥面结构的设置方法，按照如下步骤设置：

步骤一、设计计算试验复合高模量沥青混凝土桥面结构

①初步拟定复合高模量沥青混凝土桥面结构的各层厚度；

②采用公式五计算复合高模量沥青混凝土在车辆荷载水平力和温度变化条件下的最大正应力和最大剪应力；

③用有限元软件复核计算结果，根据复核结果调整有关设计参数；

④通过试验配制防水粘结层、复合高模量沥青混凝土、乳化沥青粘结层、磨耗层的配合比，要求复合高模量沥青混凝土满足最大正应力和最大剪应力的要求；

步骤二、水泥混凝土桥面板抛丸处治

①水泥混凝土桥面的标高、横坡满足规范要求并验收合格，具有足够的平整度，三米直尺最大间隙应不超过5mm；

②将水泥混凝土桥面顶面尘土、水迹、杂物或油污清扫干净，凿除全部浮浆；

③水泥混凝土桥面抛丸施工适宜的条件为：温度为5℃~40℃、空气相对湿度小于90%，雨雪天气禁止施工；桥面板应平整，突起物应凿除；油污、锈迹、杂物、尘土应清理，清扫干净；

④对抛丸处理后桥面板暴露出来的裂纹、孔洞及凹凸不平的缺陷进行修补；

⑤对于使用抛丸工艺处治的水泥混凝土桥面露骨不明显，表面光滑或有较厚的浮浆位置采用铣刨处理；

步骤三、水性环氧沥青防水粘结层施工

气温低于5℃、雨天天气不得施工防水粘结层；

①施工前需彻底清洗装载水性环氧沥青的智能洒布车储料罐、循环泵和喷洒管道；调试、检查循环泵和每个喷嘴；智能撒布车常温洒布，严禁明火加热；

②水泥混凝土桥面冲洗的水分晾晒干燥后，即用智能洒布车喷洒水性环氧沥青防水粘结层材料，使用前应搅拌均匀；

③喷洒时测量洒布量，不均匀处应用人工补洒；施工过程中，注意纵向和横向衔接与已洒布部分重叠不少于10cm；

④施工过程中严禁乱踩未干作业面，严防尖锐物人为破坏作业面；防水粘结层洒布后立即进行自然养护，封闭交通；

⑤材料干燥后不粘车轮和摊铺机履带，方可进行下一道工序施工；

步骤四、复合高模量沥青混凝土施工

保证集料、沥青和复合高模量剂符合标准和设计要求；

①混合料拌和

严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度，集料温度应比沥青高20℃，热混合料成品在贮料仓储存后，其温度下降不应超过10℃；拌和时间由试拌确定；所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料，先将复合高模量剂与集料进行干拌，干拌时间15s，然后加入70#基质沥青进行拌和，拌和时间40s；

②混合料运输

通过具有良好篷布覆盖设施的运料车运料、卸料过程中全程覆盖；

③混合料摊铺

复合高模量沥青混凝土混合料摊铺采用走钢丝法控制摊铺厚度；两台摊铺机摊铺层的纵向接缝，应采用斜接缝，避免出现缝痕；由两台摊铺机梯队作业，两台摊铺机横向搭接5cm~10cm，纵向间距不应超过5m~10m；摊铺选择在当日高温时段进行，路表温度低于15℃时不宜摊铺；摊铺遇雨时，立即停止施工，并清除未压实成型的混合料；遭受雨淋的混合料应废弃，不得卸入摊铺机重新摊铺；

④压实成型

沥青混合料的初压在摊铺后高温下进行，并以缓慢而均匀的速度碾压；

步骤五、乳化沥青粘层施工

①乳化沥青存放在立式罐中，并保持适当搅拌，存放不超过1个月时间；

②施工前将一定数量沥青装入油罐，先进行试洒，确定喷油速度及洒油量，每次喷油前保持喷油嘴干净，管道畅通，喷油嘴的角度应一致，并与洒油管成15度~25度的夹角，使同一地点接受两个或三个喷油嘴喷洒沥青，不得出现花白条；

③在面层铺筑的前1天进行粘层油的洒布，洒布前对下面层进行清扫，达到表面无松散杂物及泥土为止；喷洒前下面层表面需完全干燥，且采用塑料薄膜对结构物进行遮盖防护以避免污染；

④洒布型乳化沥青在正常温度下进行洒布，在洒布前先预热并疏通油嘴，选择适宜的喷嘴、洒布速度和喷洒量，喷洒不足的要补洒，喷洒过量处人工刮除或人工洒布细砂吸除；

⑤喷洒的粘层油必须成均匀雾状，在全宽度内均匀分布成一薄层；刮大风、浓雾或下雨时不得喷洒粘层油；施工温度不得低于10℃；洒布时粘层油温度为40℃~70℃，纵横向搭接宽度为1 cm ~5cm；

⑥洒布车洒布完一个车道停车后，必须用油槽接住排油管滴下的乳化沥青，以防局部乳化沥青过多；

步骤六、磨耗层施工

磨耗层为SMA－13细粒式沥青玛蹄脂碎石混合料，混合料拌和、运输和碾压按有关标准规范施工；

步骤七、质量检测及验收

复合高模量沥青混凝土桥面结构检测合格后经监理工程师复检并报业主验收。

与现有技术相比，本发明主要是将水泥混凝土桥面经抛丸处理后，其上依次设置防水粘结层、复合高模量沥青混凝土、乳化沥青粘结层和磨耗层，且防水粘结层为水性环氧沥青防水粘结层，这是一种新型热固性防水粘结材料，固化后的水性环氧沥青防水粘结层材料能形成不可逆、不熔化的空间网络体系，具有抗剪切性能、渗透性好，有修复桥面板微裂纹功能，施工和易性好，可常温施工，耐久性能更佳；而采用的复合高模量沥青混凝土能较均衡地衔接了水泥混凝土桥面与磨耗层之间的模量，密水效果好，空隙率低，施工和易性好，层间粘结效果好，悬浮-密实结构，胶轮碾压，压实后表面致密，尤其适用于夏季高温、重载交通条件下的沥青混凝土桥面的下面层；因此，本发明是一种具有构造简单、施工方便、受力合理、水密性好、高低温稳定强、耐久性能优异等优点的复合高模量桥面沥青混凝土结构及设置方法。

附图说明

图1为本发明的立面结构示意图。

图2为本发明的受力计算图式。

具体实施方式

下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。

如图1~图2所示，1.水泥混凝土桥面、2.防水粘结层、3.复合高模量沥青混凝土、4.乳化沥青粘结层、5.磨耗层。

一种复合高模量桥面沥青混凝土结构，如图1所示，主要包括在桥梁主结构上浇筑水泥混凝土桥面1，该水泥混凝土桥面1经抛丸处理后，其上依次设置防水粘结层2、复合高模量沥青混凝土3、乳化沥青粘结层4、磨耗层5。

所述的水泥混凝土桥面1为桥梁主结构上设置的起到保护桥梁主结构作用的结构层，其表面使用抛丸处理，清理该层表面的浮浆、杂质和打毛，使其表面均匀粗糙面，可提高防水粘结层2与水泥混凝土桥面1的粘结强度。

所述的防水粘结层2为水性环氧沥青防水粘结层，该水性环氧沥青材料是一种新型热固性防水粘结材料，喷洒后，水性环氧沥青材料在自然状态下，材料中的水分挥发、破乳，初步凝结后达到一定的强度；当复合高模量沥青混凝土3铺筑其上时，水性环氧沥青材料中本身含有的高温固化剂，在高温作用下，二次固化，达到更高的强度。固化后的水性环氧沥青防水粘结层材料形成不可逆、不熔化的空间网络体系，具有抗剪切性能、渗透性好，有修复桥面板微裂纹功能，施工和易性好，可常温施工，耐久性能更佳。

水性环氧沥青防水粘结层的主要技术指标见表1。

表1 水性环氧沥青防水粘结层主要技术指标表

所述的复合高模量沥青混凝土3，是在70#沥青中添加复合高模量剂制成，复合高模量沥青混凝土与常规沥青混合料相比，模量高，特别适合于上层磨耗层5与水泥混凝土桥面1之间的模量过渡，厚度6cm～8cm；其高温稳定性强，60℃时复合高模量沥青混凝土3混合料的动稳定度超过8000次/mm，尤其适用于夏季高温、重载交通条件下的沥青混凝土桥面的下面层；密水效果好，空隙率低，为1%～4%，满足了桥面的防水高要求；施工和易性好，可压实厚度高达12cm，通过胶轮碾压保障压实度；层间粘结效果好：悬浮-密实结构，胶轮碾压，压实后表面致密。

复合高模量剂的技术指标见表2。

表2 复合高模量剂技术指标表

项目	单位	技术指标	试验方法
				针入度（25℃，100g，5s）	0.1mm	≤5	GB/T4509
软化点	℃	100~125	GB/T4507
				灰分	%	≤1.0	SH/T0029

复合高模量沥青混凝土3混合料的主要技术指标见表3。

表3 复合高模量沥青混凝土混合料主要技术指标表

所述的复合高模量沥青混凝土桥面结构，具有优异的抵抗车辆剪切荷载和温度变化能力。建立如图2所示的力学计算模型，在水泥混凝土桥面1上设置的复合高模量沥青混凝土3，车辆制动水平荷载等于车辆垂直荷载乘以车轮与复合高模量沥青混凝土桥面顶面的摩擦系数 f得到，车辆缓慢制动的f=0.2，紧急制动的f=0.5。取标准车辆荷载BZZ—100，轮压为0.7MPa，双轮当量圆直径d=0.213m。在计算模型中，作为安全储备不计上面层磨耗层的厚度。

所述的水泥混凝土桥面1上复合高模量沥青混凝土3模型长度为、宽度为、厚度为，该模型长度和宽度均等于双轮当量圆直径d，；复合高模量沥青混凝土3在x 轴方向任意点的水平位移为。在车辆荷载水平力和温度变化作用下，复合高模量沥青混凝土3产生变位，假定复合高模量沥青混凝土3与水泥混凝土桥面1的摩阻力与该点的水平位移成正比，为复合高模量沥青混凝土3与水泥混凝土桥面1的摩阻系数，其主要是由水性环氧沥青防水粘结层2提供；复合高模量沥青混凝土3的受力计算公式如下：

公式一、

在车辆荷载水平力作用下复合高模量沥青混凝土3的位移和正应力为

公式二、

在温度变化情况下，

公式三、

由公式一、公式二，得

公式四、

公式三为线性二阶常微分方程，并根据边界条件，求得复合高模量沥青混凝土3在车辆荷载水平力和温度变化情况下x 轴方向任意点的水平位移方程为

公式五、

由公式一、公式二、公式四得到复合高模量沥青混凝土3在车辆荷载水平力和温度变化情况下的正应力和剪应力为

公式一～公式五中的符号意义如下：

——分别为复合高模量沥青混凝土3模型的长度、宽度和厚度，；

——复合高模量沥青混凝土3在x轴方向任意点的水平位移，；

——复合高模量沥青混凝土3在x轴方向的约束位移，；

——车辆荷载水平力，；

——时复合高模量沥青混凝土3的动态模量，,,为时复合高模量沥青混凝土3的模量，为复合高模量沥青混凝土3的动态模量修整系数，由试验确定；

——复合高模量沥青混凝土3厚度中心的温度，不同地区确定不同温度范围，；

——复合高模量沥青混凝土3与水泥混凝土桥面1的摩阻系数，；

——复合高模量沥青混凝土3的线膨胀系数，；

——系数，，；

——复合高模量沥青混凝土3受车辆荷载水平力和温度变化条件下的正应力，；

——复合高模量沥青混凝土3受车辆荷载水平力作用下和温度变化条件下的剪应力，；

按公式五计算复合高模量沥青混凝土3在车辆荷载水平力和温度变化条件下的最大正应力和最大剪应力，再用有限元软件复核计算结果，通过试验配制复合高模量沥青混凝土3，要求复合高模量沥青混凝土满足最大正应力和最大剪应力的要求。

所述的乳化沥青粘结层4,是在制作乳化沥青过程中同时加入聚合物胶乳混合，或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青成品, 起到粘结下层复合高模量沥青混凝土3与上层磨耗层5的作用。

所述的磨耗层5为SMA－13细粒式沥青玛蹄脂碎石混合料，具有平整、密实、耐久及抗车辙、抗裂、抗滑、抗水害等多方面的综合性能，厚度2.5cm～4cm。

复合高模量沥青混凝土桥面结构按照如下步骤设置：

步骤一、设计计算试验复合高模量沥青混凝土桥面结构

①初步拟定复合高模量沥青混凝土桥面结构层各层厚度；

②采用公式五计算复合高模量沥青混凝土3在车辆荷载水平力和温度变化条件下的最大正应力和最大剪应力；

③用有限元软件复核计算结果，根据复核结果调整有关设计参数；

④通过试验配制防水粘结层、复合高模量沥青混凝土3、乳化沥青粘结层4、磨耗层5的配合比，要求复合高模量沥青混凝土3满足最大正应力和最大剪应力的要求；

步骤二、水泥混凝土桥面板抛丸处治

①水泥混凝土桥面1的标高、横坡应满足规范要求并验收合格，应具有足够的平整度，三米直尺最大间隙应不超过5mm；

②将水泥混凝土桥面1顶面尘土、水迹、杂物或油污等清扫干净，凿除全部浮浆；

③水泥混凝土桥面1抛丸采用自动无尘式抛丸机，抛丸施工适宜的条件为：温度为5℃~40℃、空气相对湿度小于90%，雨雪天气禁止施工；桥面板应平整，突起物应凿除，以免影响抛丸设备，出现漏砂等现象；油污、锈迹、杂物、尘土应清理，清扫干净，防止施工过程中污染磨料砂丸；

④对抛丸处理后桥面板暴露出来的裂纹、孔洞及凹凸不平等缺陷，需按规定进行修补；

⑤对于使用抛丸工艺处治的水泥混凝土桥面1露骨不明显，表面光滑或有较厚的浮浆位置采用铣刨处理；

步骤三、水性环氧沥青防水粘结层施工

气温低于5℃、雨天等天气不得施工防水粘结层，若预计涂料未干燥前会下雨，也不得施工；

①施工前需彻底清洗智能洒布车储料罐、循环泵和喷洒管道，在装载水性环氧沥青前应完全清洁干净，不允许沥青或其他有机溶剂残留，不得有前批次材料残留；

②施工前调试各喷头，车内灌满自来水后对循环泵和每个喷嘴进行检查，要求循环泵能以最高转速运转，每个喷嘴没有任何堵塞现象，以保证施工过程正常进行；智能撒布车常温洒布，严禁明火加热；

③水泥混凝土桥面1冲洗的水分晾晒干燥后，即可用智能洒布车喷洒水性环氧沥青防水粘结层材料，使用前应搅拌均匀；

④喷洒时在水泥混凝土桥面1上放置方盘，以测量洒布量；方盘取走后面下空白水泥混凝土桥面不均匀处应用人工补洒；施工过程中，注意纵向和横向衔接与已洒布部分重叠不少于10cm；

⑤施工过程中，严禁乱踩未干作业面，严防钉子、木棍、钢筋等尖锐物人为破坏作业面；防水粘结层洒布后应立即进行自然养护，封闭交通；

⑥材料干燥后不粘车轮和摊铺机履带，方可进行下一道工序施工；

步骤四、复合高模量沥青混凝土施工

集料、沥青和复合高模量剂等原材料符合标准和设计要求。

①混合料拌和

严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度。集料温度应比沥青高20℃，热混合料成品在贮料仓储存后，其温度下降不应超过10℃。复合高模量沥青混凝土混合料的施工温度控制范围见表4；

表4 复合高模量沥青混凝土混合料的施工温度表

拌和时间由试拌确定。所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料，复合高模量沥青混凝土混合料以复合高模量剂、沥青混合料拌和均匀为度，先将复合高模量剂与集料进行干拌，推荐干拌时间15s，然后加入70#基质沥青进行拌和，拌和时间约40s；

②混合料运输

运料车应有良好的篷布覆盖设施，卸料过程中全程覆盖，直到卸料结束取走篷布，以资保温或避免污染环境；

③混合料摊铺

复合高模量沥青混凝土混合料摊铺宜采用走钢丝法控制摊铺厚度。两台摊铺机摊铺层的纵向接缝，应采用斜接缝，避免出现缝痕。由两台摊铺机梯队作业，两台摊铺机横向搭接5cm~10cm，纵向间距不应超过5m~10m；

摊铺应选择在当日高温时段进行，路表温度低于15℃时不宜摊铺。摊铺遇雨时，立即停止施工，并清除未压实成型的混合料。遭受雨淋的混合料应废弃，不得卸入摊铺机重新摊铺；

④压实成型

沥青混合料的压实是保证沥青面层质量的重要环节，应选择合理的压路机组合方式及碾压步骤，配备足够数量的压路机。为保证压实度和平整度，初压应在摊铺后较高温度下进行，不得在低温状态下反复碾压，防止磨掉石料棱角、压碎石料，破坏石料嵌挤，碾压温度应符合表5的规定；

压路机应以缓慢而均匀的速度碾压，压路机的适宜碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类型而别，复合高模量沥青混凝土混合料碾压遍数与碾压速度分别按表5选用；

表5 复合高模量沥青混凝土碾压方案表

步骤五、乳化沥青粘层施工

①乳化沥青宜存放在立式罐中，并保持适当搅拌；贮存期以不离析、不冻结、不破乳为度。乳化沥青在储存罐内存放一般不超过1个月时间；

②施工前应检查沥青洒布车的油泵系统、输油管缝、油量表、保温设备等，并将一定数量沥青装入油罐，先进行试洒，确定喷油速度及洒油量，每次喷油前保持喷油嘴干净，管道畅通，喷油嘴的角度应一致，并与洒油管成15度~25度的夹角，使同一地点接受两个或三个喷油嘴喷洒沥青，不得出现花白条；

③在面层铺筑的前1天进行粘层油的洒布，洒布前对下面层进行清扫，达到表面无松散杂物及泥土为止；喷洒前下面层表面需完全干燥，且采用塑料薄膜对结构物进行遮盖防护以避免污染；

④洒布型乳化沥青在正常温度下进行洒布，为了保证洒布的均匀性，在洒布前应先预热并疏通油嘴，且采用人工配合一台全智能沥青洒布车进行洒布，选择适宜的喷嘴、洒布速度和喷洒量，且洒布速度和喷洒量保持稳定，不得有洒花漏空或成条状，也不得有堆积。喷洒不足的要补洒，喷洒过量处人工刮除或人工洒布细砂吸除；

⑤喷洒的粘层油必须成均匀雾状，在全宽度内均匀分布成一薄层；刮大风、浓雾或下雨时不得喷洒粘层油。施工温度不得低于10℃；洒布时粘层油温度为40℃~70℃，纵横向搭接宽度为1 cm ~5cm；

⑥洒布车洒布完一个车道停车后，必须用油槽接住排油管滴下的乳化沥青，以防局部乳化沥青过多；

步骤六、磨耗层施工

磨耗层5为SMA－13细粒式沥青玛蹄脂碎石混合料，混合料拌和、运输和碾压按有关标准规范施工；

步骤七、质量检测及验收

复合高模量沥青混凝土桥面结构检测合格后经监理工程师复检并报业主验收。

本发明所述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外还应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种复合高模量沥青混凝土桥面结构，包括在桥梁主结构上浇筑水泥混凝土桥面（1），该水泥混凝土桥面（1）经抛丸处理后，其上依次设置防水粘结层（2）、复合高模量沥青混凝土（3）、乳化沥青粘结层（4）和磨耗层（5）；所述的防水粘结层（2）为水性环氧沥青防水粘结层，该水性环氧沥青材料是一种热固性防水粘结材料，喷洒后，水性环氧沥青材料在自然状态下，材料中的水分挥发、破乳，初步凝结后达到一定强度；当复合高模量沥青混凝土（3）铺筑其上时，水性环氧沥青材料中本身含有的高温固化剂，在高温作用下，二次固化，达到更高的强度，其特征在于所述的复合高模量沥青混凝土桥面结构建立力学计算模型，在水泥混凝土桥面（1）上设置的复合高模量沥青混凝土（3），车辆制动水平荷载等于车辆垂直荷载乘以车轮与复合高模量沥青混凝土桥面顶面的摩擦系数 f得到，车辆缓慢制动的f=0.2，紧急制动的f=0.5；取标准车辆荷载BZZ—100，轮压为0.7MPa，双轮当量圆直径d=0.213m，在计算模型中，作为安全储备不计磨耗层（5）的厚度；所述的水泥混凝土桥面（1）上复合高模量沥青混凝土（3）模型长度为、宽度为、厚度为，该模型长度和宽度均等于双轮当量圆直径d，；复合高模量沥青混凝土（3）在x 轴方向任意点的水平位移为，在车辆荷载水平力和温度变化作用下，复合高模量沥青混凝土（3）产生变位，假定复合高模量沥青混凝土与水泥混凝土桥面（1）的摩阻力与该点的水平位移成正比，为复合高模量沥青混凝土（3）与水泥混凝土桥面（1）的摩阻系数，其主要是由防水粘结层（2）提供；复合高模量沥青混凝土（3）的受力计算公式如下：

公式一、

在车辆荷载水平力作用下复合高模量沥青混凝土（3）的位移和正应力为

公式二、

在温度变化情况下，

公式三、

由公式一、公式二，得

公式四、

公式三为线性二阶常微分方程，并根据边界条件，求得复合高模量沥青混凝土（3）在车辆荷载水平力和温度变化情况下x 轴方向任意点的水平位移方程为

公式五、

由公式一、公式二、公式四得到复合高模量沥青混凝土（3）在车辆荷载水平力和温度变化情况下的正应力和剪应力为

公式一～公式五中的符号意义如下：

——分别为复合高模量沥青混凝土（3）模型的长度、宽度和厚度，；

——复合高模量沥青混凝土（3）在x轴方向任意点的水平位移，；

——复合高模量沥青混凝土（3）在x轴方向的约束位移，；

——车辆荷载水平力，；

——时复合高模量沥青混凝土（3）的动态模量，,,为时复合高模量沥青混凝土（3）的模量，为复合高模量沥青混凝土（3）的动态模量修整系数，由试验确定；

——复合高模量沥青混凝土（3）厚度中心的温度，不同地区确定不同温度范围，；

——复合高模量沥青混凝土（3）与水泥混凝土桥面（1）的摩阻系数，；

——复合高模量沥青混凝土（3）的线膨胀系数，；

——系数，，；

——复合高模量沥青混凝土（3）受车辆荷载水平力和温度变化条件下的正应力，；

——复合高模量沥青混凝土（3）受车辆荷载水平力作用下和温度变化条件下的剪应力，；

按公式五计算复合高模量沥青混凝土（3）在车辆荷载水平力和温度变化条件下的最大正应力和最大剪应力，再用有限元软件复核计算结果，通过试验配制复合高模量沥青混凝土（3），要求复合高模量沥青混凝土满足最大正应力和最大剪应力的要求。

2.根据权利要求1所述的复合高模量沥青混凝土桥面结构，其特征在于所述的复合高模量沥青混凝土（3）是在70#沥青中添加复合高模量剂制成，厚度6cm～8cm。

3.根据权利要求1所述的复合高模量沥青混凝土桥面结构，其特征在于所述的乳化沥青粘结层（4）是在制作乳化沥青过程中同时加入聚合物胶乳混合，或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青成品。

4.根据权利要求1所述的复合高模量沥青混凝土桥面结构，其特征在于所述的磨耗层（5）为SMA－13细粒式沥青玛蹄脂碎石混合料，厚度2.5cm～4cm。

5.根据权利要求1所述的复合高模量沥青混凝土桥面结构，其特征在于所述的水泥混凝土桥面（1）是设置在桥梁主结构上的结构层，表面使用抛丸处理，清理该层表面的浮浆、杂质和打毛，使其表面均匀粗糙面，提高防水粘结层（2）与水泥混凝土桥面（1）的粘结强度。

6.一种根据权利要求1~5任一项所述的复合高模量沥青混凝土桥面结构的设置方法，其特征在于该设置方法按照如下步骤设置：

步骤一、设计计算试验复合高模量沥青混凝土桥面结构

①初步拟定复合高模量沥青混凝土桥面结构的各层厚度；

②采用公式五计算复合高模量沥青混凝土（3）在车辆荷载水平力和温度变化条件下的最大正应力和最大剪应力；

③用有限元软件复核计算结果，根据复核结果调整有关设计参数；

④通过试验配制防水粘结层（2）、复合高模量沥青混凝土（3）、乳化沥青粘结层（4）、磨耗层（5）的配合比，要求复合高模量沥青混凝土（3）满足最大正应力和最大剪应力的要求；

步骤二、水泥混凝土桥面板抛丸处治

①水泥混凝土桥面的标高、横坡满足规范要求并验收合格，具有足够的平整度，三米直尺最大间隙应不超过5mm；

②将水泥混凝土桥面（1）顶面尘土、水迹、杂物或油污清扫干净，凿除全部浮浆；

③水泥混凝土桥面（1）抛丸施工适宜的条件为：温度为5℃~40℃、空气相对湿度小于90%，雨雪天气禁止施工；桥面板应平整，突起物应凿除；油污、锈迹、杂物、尘土应清理，清扫干净；

④对抛丸处理后桥面板暴露出来的裂纹、孔洞及凹凸不平的缺陷进行修补；

⑤对于使用抛丸工艺处治的水泥混凝土桥面露骨不明显、表面光滑或有较厚的浮浆位置采用铣刨处理；

步骤三、水性环氧沥青防水粘结层施工

气温低于5℃、雨天天气不得施工防水粘结层（2）；

①施工前需彻底清洗装载水性环氧沥青的智能洒布车储料罐、循环泵和喷洒管道；调试、检查循环泵和每个喷嘴；智能撒布车常温洒布，严禁明火加热；

②水泥混凝土桥面（1）冲洗的水分晾晒干燥后，即用智能洒布车喷洒水性环氧沥青防水粘结层材料，使用前应搅拌均匀；

③喷洒时测量洒布量，不均匀处应用人工补洒；施工过程中，注意纵向和横向衔接与已洒布部分重叠不少于10cm；

④施工过程中严禁乱踩未干作业面，严防尖锐物人为破坏作业面；防水粘结层洒布后立即进行自然养护，封闭交通；

⑤材料干燥后不粘车轮和摊铺机履带，方可进行下一道工序施工；

步骤四、复合高模量沥青混凝土施工

保证集料、沥青和复合高模量剂符合标准和设计要求；

①混合料拌和

严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度，集料温度应比沥青高20℃，热混合料成品在贮料仓储存后，其温度下降不应超过10℃；拌和时间由试拌确定；所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料，先将复合高模量剂与集料进行干拌，干拌时间15s，然后加入70#基质沥青进行拌和，拌和时间40s；

②混合料运输

通过具有良好篷布覆盖设施的运料车运料、卸料过程中全程覆盖；

③混合料摊铺

复合高模量沥青混凝土混合料摊铺采用走钢丝法控制摊铺厚度；两台摊铺机摊铺层的纵向接缝，应采用斜接缝，避免出现缝痕；由两台摊铺机梯队作业，两台摊铺机横向搭接5cm~10cm，纵向间距不应超过5m~10m；摊铺选择在当日高温时段进行，路表温度低于15℃时不宜摊铺；摊铺遇雨时，立即停止施工，并清除未压实成型的混合料；遭受雨淋的混合料应废弃，不得卸入摊铺机重新摊铺；

④压实成型

沥青混合料的初压在摊铺后高温下进行，并以缓慢而均匀的速度碾压；

步骤五、乳化沥青粘层施工

①乳化沥青存放在立式罐中，并保持适当搅拌，存放不超过1个月时间；

②施工前将一定数量沥青装入油罐，先进行试洒，确定喷油速度及洒油量，每次喷油前保持喷油嘴干净，管道畅通，喷油嘴的角度应一致，并与洒油管成15度~25度的夹角，使同一地点接受两个或三个喷油嘴喷洒沥青，不得出现花白条；

③在面层铺筑的前1天进行粘层油的洒布，洒布前对下面层进行清扫，达到表面无松散杂物及泥土为止；喷洒前下面层表面需完全干燥，且采用塑料薄膜对结构物进行遮盖防护以避免污染；

④洒布型乳化沥青在正常温度下进行洒布，在洒布前先预热并疏通油嘴，选择适宜的喷嘴、洒布速度和喷洒量，喷洒不足的要补洒，喷洒过量处人工刮除或人工洒布细砂吸除；

⑤喷洒的粘层油必须成均匀雾状，在全宽度内均匀分布成一薄层；刮大风、浓雾或下雨时不得喷洒粘层油；施工温度不得低于10℃；洒布时粘层油温度为40℃~70℃，纵横向搭接宽度为1cm~5cm；

⑥洒布车洒布完一个车道停车后，必须用油槽接住排油管滴下的乳化沥青，以防局部乳化沥青过多；

步骤六、磨耗层施工

磨耗层（5）为SMA－13细粒式沥青玛蹄脂碎石混合料，混合料拌和、运输和碾压按有关标准规范施工；

步骤七、质量检测及验收

复合高模量沥青混凝土桥面结构检测合格后经监理工程师复检并报业主验收。

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