CN114635352B - 一种钢桥面铺装结构与铺装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钢桥面铺装结构与铺装方法，属于钢桥面铺装领域，实现了以常规混合料形式进行钢桥面铺装并满足防水、耐高温及抗开裂需求。一种钢桥桥面铺装结构，从下至上依次包括钢桥面板（1）、防水粘结层（2）、富油高胶高粘改性沥青CAM下铺层（3）、黏层（4）、高热阻高胶高粘改性沥青SMA上铺层（5）。通过上铺层SMA高热阻设计改善铺装层不利高温状况，通过高油石比低空隙率的CAM下铺层提高铺装防水和抗裂能力，铺装结构的施工方法工艺简便，且材料费用较低，适合用于市政中小跨径钢桥面铺装的施工和养护。
Description
技术领域
本发明属于桥面铺装技术领域，具体涉及一种钢桥面铺装结构与铺装方法。
背景技术
钢桥面铺装一直是工程研究的重点和难点，其原因主要包括以下三点，一是由于钢箱梁的封闭性，当太阳辐射从铺装层进入箱体后，热量具有积聚作用，使得钢桥面铺装在夏季常常处于极端高温。二是由于钢箱梁结构柔度较大，导致铺装层的变形也更大，使得其在车辆荷载作用下产生巨大的内部应力，最终产生了疲劳破坏、疲劳裂缝。三是钢桥面板光滑的表面与铺装层间粘结困难，防水防腐不当会加速层间破坏。
市政钢桥面铺装现有技术主要有双层SMA铺装，环氧铺装和浇筑式沥青混凝土铺装。双层SMA铺装由于密水性差，容易因水损坏造成层间联接问题；浇筑式铺装密水性好且变形能力强，但高温性能较差，且施工成本较高；环氧铺装强度高，但变形能力差，材料昂贵且施工难度大。
从运营期的日常维护以及今后的大中修养护需求来看，环氧铺装和浇筑式沥青混凝土铺装等特种材料的维护和养护也需要专业的队伍来实施，这对运营养护单位提出了很高要求；对于中小跨径钢桥的铺装使用性能，特种材料的实际效果并不显著，在建设期、运营期以及今后的养护维修期性价比较低。特别是当下铺装层或防水粘结层发生破坏时，由于钢桥面板的阻碍，很难进行修补完善。
因此，如何使得铺装层适应高温环境，具有较好的变形和防水能力，提高下铺层耐久寿命，对于降低工程寿命周期的造价具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢桥面铺装材料与结构与铺装方法，特别适用于市政中小跨径钢箱梁桥，其工艺简单，质量可靠，可缓解铺装层不良高温状况，防水性和耐久性优异。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案：
一种钢桥面铺装结构，从下至上依次包括钢桥面板、防水粘结层、富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM下铺层、黏层、高热阻高胶高粘改性沥青SMA上铺层。
进一步的，所述钢桥面板的表面粗糙度为60～100μm，清洁度达到Sa2.5级。
进一步的，所述防水粘结层包括底涂层和上涂层，底涂层由环氧富锌漆形成，上涂层由环氧树脂黏结剂形成，环氧富锌涂层的涂布量为0.8～1.2kg/m2，环氧树脂黏结剂的涂布量为0.5～0.7kg/m2。
进一步的，所述黏层由改性乳化沥青形成，喷洒用量为0.3～0.5L/m2。
进一步的，所述下铺层为富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10，厚度为35mm；上铺层为高热阻高胶高粘改性沥青SMA-13，厚度为40mm。
进一步的，所用富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10级配公称最大粒径为9.5mm，按重量比计，筛孔9.5mm通过率大于95％，筛孔4.75mm通过率70～85％，筛孔2.36mm通过率40～65％，筛孔0.6mm通过率15～30％，筛孔0.3mm通过率10～20％，筛孔0.15mm通过率6～12％，筛孔0.75mm通过率4～10％。
进一步的，所述富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10以马歇尔试验方法进行配合比设计，油石比6.0％～8.0％，空隙率1.5％～2.5％。
进一步的，所述高热阻高胶高粘改性沥青SMA-13，公称最大粒径为9.5mm，初始级配按重量比计，筛孔13.2mm通过率90％～100％，筛孔9.5mm通过率75％～50％，筛孔4.75mm通过率22～32％，筛孔2.36mm通过率15～26％，筛孔1.18mm通过率14～24％，筛孔0.6mm通过率12～20％，筛孔0.3mm通过率10～26％，筛孔0.15mm通过率9～15％，筛孔0.75mm通过率8～12％，以初始级配确定矿粉用量后，以漂珠等体积取代40％的矿粉作为最终级配。
本发明还提供一种钢桥面铺装方法，包括：
桥面喷砂除锈；
铺设防水粘结层；
铺设富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM下铺层；
铺设黏层；
铺设高热阻高胶高粘改性沥青SMA上铺层。
进一步的，桥面喷砂除锈包括对钢桥面板进行喷砂除锈处理，使其清洁度达到Sa2.5级，粗糙度达到60-100μm；人工小范围打磨工艺除锈的清洁度达到St3.0级。
与相关技术相比较，本发明提供的桥面铺装材料与结构具有如下有益效果：
下铺层CAM空隙率低，密水性较好，能较好保护钢桥面板，预防因水侵入产生的层间病害。采用公称最大粒径为10mm的CAM-10，可使减薄铺装层整体厚度，减轻桥梁恒载，增大结构适应范围。
下铺层CAM级配的抗裂性能和疲劳性能突出，相较于常用沥青混合料级配AC-10，级配变细但连续性更好，增加了粒径0.6～4.75mm部分集料的比例，且降低了粒径0.3～4.75mm和4.75mm以上部分集料的比例，使得混合料在高温稳定性变化不大的情况下较大提升了变形性能。较高的油石比可提高材料本身的变形和耐久性能，形成长寿命下铺层，便于后期养护与管理。
上铺层SMA级配为骨架嵌挤密实型结构，高温性能优异，且采用高性能的高胶高粘沥青进一步提高了结构耐高温性能，可保证铺装结构整体的高温稳定性。
对上铺层SMA添加漂珠增大材料热阻，可减缓热量从铺装表面进入内部，降低铺装层夏季最高温度，改善铺装层不利高温状况。
和环氧铺装和浇筑式沥青混凝土铺装等特种设备和施工人员不同，本发明的铺装结构的施工方法工艺简便，且材料费用较低，适合用于市政中小跨径钢桥面铺装的施工和养护。
附图说明
图1是本发明的钢桥面铺装结构层剖视图。
附图标注说明：1-钢桥面钢板，2-防水粘结层，3-高胶高粘改性沥青CAM下铺层，4-黏层，5-高胶高粘改性沥青SMA上铺层。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段及所达到的具体功能，下面以具体实施方式对本发明做进一步详细描述。请结合参阅图1，图1为本发明提供的钢桥桥面铺装结构示意图。
本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
一种钢桥桥面铺装结构，从下至上依次包括钢桥面板、防水粘结层、富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM下铺层、黏层、高热阻高胶高粘改性沥青SMA上铺层。
钢桥面板的表面粗糙度为60～100μm，清洁度达到Sa2.5级。
防水粘结层包括底涂层和上涂层，底涂层由环氧富锌漆形成，上涂层由环氧树脂黏结剂形成。环氧富锌涂层的涂布量为0.8～1.2kg/m2，环氧树脂沥青的涂布量为0.5～0.7kg/m2。
黏层由改性乳化沥青形成，喷洒用量为0.3～0.5L/m2。
下铺层为富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10，厚度为35mm；上铺层为高热阻高胶高粘改性沥青SMA-13，厚度为40mm。
进一步地，所用高胶高粘改性沥青应符合：
进一步地，所用富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10级配公称最大粒径为9.5mm，按重量比计，筛孔9.5mm通过率大于95％，筛孔4.75mm通过率70～85％，筛孔2.36mm通过率40～65％，筛孔0.6mm通过率15～30％，筛孔0.3mm通过率10～20％，筛孔0.15mm通过率6～12％，筛孔0.75mm通过率4～10％。
进一步地，所用富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10以马歇尔试验方法进行配合比设计，通过调节级配并控制油石比6.0～8.0％使得各指标满足：
进一步地，高热阻高胶高粘改性沥青SMA-13，公称最大粒径为9.5mm，初始级配按重量比计，筛孔13.2mm通过率90％～100％，筛孔9.5mm通过率75％～50％，筛孔4.75mm通过率22～32％，筛孔2.36mm通过率15～26％，筛孔1.18mm通过率14～24％，筛孔0.6mm通过率12～20％，筛孔0.3mm通过率10～26％，筛孔0.15mm通过率9～15％，筛孔0.75mm通过率8～12％。以初始级配确定矿粉用量后，以漂珠等体积取代40％的矿粉作为最终级配。
进一步地，所用漂珠各指标应满足：
进一步地，通过调节级配和油石比使得高热阻高胶高粘改性沥青SMA-13各指标满足：
本发明的钢桥面铺装方法，包括以下步骤：(1)桥面喷砂除锈；(2)铺设防水粘结层；(3)铺设富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM下铺层；(4)铺设黏层；(5)铺设高热阻高胶高粘改性沥青SMA上铺层。
以下对上述各个步骤进行详细的说明。
(1)桥面喷砂除锈
对钢桥面板进行喷砂除锈处理，其清洁度应达到Sa2.5级，粗糙度达到60-100μm；人工小范围打磨工艺除锈的清洁度应达到St3.0级。
(2)铺设防水粘结层
在除锈后4h内完成钢桥面板上环氧富锌漆涂层施工。环氧富锌漆由环氧树脂、锌粉(或铝粉浆)、助剂及聚酰胺树脂调配而成，涂布量为0.8～1.2kg/m2。
当桥面钢板干燥、清洁、气温高于10℃，且确认当天施工期间不会出现雨、雾天气时，方可进行环氧树脂黏结剂的涂刷，用量0.5～0.6kg/m2。采用的环氧树脂黏结剂25℃下与钢板黏结强度≥3.0MPa。
黏结剂涂刷后必须在48h内进行铺装作业。
(3)铺设富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM下铺层
富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10级配公称最大粒径为9.5mm，按重量比计，筛孔9.5mm通过率大于95％，筛孔4.75mm通过率70～85％，筛孔2.36mm通过率40～65％，筛孔0.6mm通过率15～30％，筛孔0.3mm通过率10～20％，筛孔0.15mm通过率6～12％，筛孔0.75mm通过率4～10％。
所用高胶高粘改性沥青技术表
富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10各指标：
防水粘结层初步固化后，高胶高粘改性沥青GAM-10下铺层施工，厚度35mm。具体施工方法可以采用行业通用方法，例如以改性沥青AC-10相同方法进行施工。
(4)铺设黏层
铺洒改性乳化沥青作为黏层，用量为0.3～0.5L/m2。黏层乳化沥青洒布后，待乳化沥青渗透且水分蒸发，然后尽早铺筑沥青面层，以防止工程车辆损坏黏层。
(5)铺设高热阻高胶高粘改性沥青SMA上铺层
进一步地，高热阻高胶高粘改性沥青SMA-13，公称最大粒径为9.5mm，初始级配按重量比计，筛孔13.2mm通过率90％～100％，筛孔9.5mm通过率75％～50％，筛孔4.75mm通过率22～32％，筛孔2.36mm通过率15～26％，筛孔1.18mm通过率14～24％，筛孔0.6mm通过率12～20％，筛孔0.3mm通过率10～26％，筛孔0.15mm通过率9～15％，筛孔0.75mm通过率8～12％。以初始级配确定矿粉用量后，以漂珠等体积取代40％的矿粉作为最终级配。
所用漂珠各指标：
高热阻高胶高粘改性沥青SMA-13各指标：
进行高胶高粘改性沥青SMA-13上铺层施工，厚度40mm。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种钢桥面铺装结构，其特征在于，从下至上依次包括钢桥面板、防水粘结层、富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM下铺层、黏层、高热阻高胶高粘改性沥青SMA上铺层；
所述防水粘结层包括底涂层和上涂层，底涂层由环氧富锌漆形成，上涂层由环氧树脂黏结剂形成，环氧富锌涂层的涂布量为0.8～1.2kg/m2，环氧树脂黏结剂的涂布量为0.5～0.7kg/m2；
所述黏层由改性乳化沥青形成，喷洒用量为0.3～0.5L/m2；
所述下铺层为富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10，厚度为35mm；上铺层为高热阻高胶高粘改性沥青SMA-13，厚度为40mm；
所用富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10级配公称最大粒径为9.5mm，按重量比计，筛孔9.5mm通过率大于95%，筛孔4.75mm通过率70~85%，筛孔2.36mm通过率40~65%，筛孔0.6mm通过率15~30%，筛孔0.3mm通过率10~20%，筛孔0.15mm通过率6~12%，筛孔0.75mm通过率4~10%；
所述富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM-10以马歇尔试验方法进行配合比设计，油石比6.0%~8.0%，空隙率1.5%~2.5%；
所述高热阻高胶高粘改性沥青SMA-13，公称最大粒径为9.5mm，初始级配按重量比计，筛孔13.2mm通过率90%~100%，筛孔9.5mm通过率75%~50%，筛孔4.75mm通过率22~32%，筛孔2.36mm通过率15~26%，筛孔1.18mm通过率14~24%，筛孔0.6mm通过率12~20%，筛孔0.3mm通过率10~26%，筛孔0.15mm通过率9~15%，筛孔0.75mm通过率8~12%，以初始级配确定矿粉用量后，以漂珠等体积取代40%的矿粉作为最终级配。
2.根据权利要求1所述的钢桥面铺装结构，其特征在于，所述钢桥面板的表面粗糙度为60～100μm，清洁度达到Sa2.5级。
3.一种钢桥面铺装方法，其特征在于，用于铺装如权利要求1所述的钢桥面铺装结构，
方法包括：
桥面喷砂除锈；
铺设防水粘结层；
铺设富油低空隙率高胶高粘改性沥青CAM下铺层；
铺设黏层；
铺设高热阻高胶高粘改性沥青SMA上铺层。
4.根据权利要求3所述的钢桥面铺装方法，其特征在于，桥面喷砂除锈包括对钢桥面板进行喷砂除锈处理，使其清洁度达到Sa2.5级，粗糙度达到60-100μm；人工小范围打磨工艺除锈的清洁度达到St3.0级。
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