CN207749415U - 一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，包括自上而下依次设置的沥青玛蹄脂碎石混凝土层、粘层、导电沥青混凝土层、防水隔热层、防腐层和钢桥面板；导电沥青混凝土层中自上而下设置有导电辅助装置和电极，防水隔热层包括双层环氧树脂防水层和设置在双层环氧树脂防水层上的橡胶沥青砂胶缓冲层，本实用新型将导电沥青混凝土应用到桥面铺装，能够实现雨雪天气时，桥面在通电条件下温度逐渐升高，且升温效果均匀稳定，既可以及时融雪化冰，无需中断交通，保证桥梁的行车安全；又可以有效缓解桥面铺装低温开裂；同时，导电辅助装置可有效缓冲混凝土碾压过程中对电极造成的冲击。
Description
技术领域
本实用新型属于桥面铺装工程技术领域，具体涉及一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构。
背景技术
近年来，大跨径桥梁相继建成，已有桥面体系结构中，正交异性钢桥面板体系凭借其构件质量轻、施工周期短、侧向抗风能力强等优点被广泛应用。但诸多实体工程经验表明，钢桥面铺装在保证优异性能的同时，仍不可避免普通桥面铺装结构受外界环境温度影响大、桥面积雪结冰现象严重、交通事故发生率高的通病。
目前钢桥面的融雪化冰主要采用人工、机械、撒布融雪剂等方法，其中，人工法效率低，机械法易损伤路面，撒布氯盐类融雪剂易腐蚀钢筋、污染环境。而现阶段制备的导电混凝土(CA)升温效果均匀稳定、融雪及时且无需中断交通，可有效缓解桥面铺装低温开裂，但现有施工和运营阶段存在着一定问题：导电混凝土摊铺、碾压过程中，其内部预先布设的块状电极易被压坏，失去作用；融雪化冰过程中，冰雪融化的水渗入混凝土内部易造成导电层短路；通电过程中水电接触，不利于车辆与行人安全。因此，亟需一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，解决现有施工、运营过程中存在的问题，有效提高道桥通行效率及安全性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，该铺装结构可有效提高桥面融雪化冰功能，保障桥面行车的通行安全。
为达到上述目的，本实用新型所述一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构包括自上而下依次设置的沥青玛蹄脂碎石混凝土层、粘层、导电沥青混凝土层、防水隔热层、防腐层和钢桥面板；导电沥青混凝土层中自上而下设置有导电辅助装置和电极，防水隔热层包括双层环氧树脂防水层和设置在双层环氧树脂防水层上的橡胶沥青砂胶缓冲层。
进一步的，电极为L形片式电极。
进一步的，电极的竖向高度和横向宽度均为25mm。
进一步的，电极下端面距导电沥青混凝土层下端面的距离为导电沥青混凝土层厚度的50％～60％。
进一步的，电极为铝电极。
进一步的，沥青玛蹄脂碎石混凝土层中设置有第一温度传感器，导电沥青混凝土层中设置有第二温度传感器。
进一步的，双层环氧树脂防水层包括环氧树脂上层和环氧树脂下层，环氧树脂上层和环氧树脂下层中均嵌设有碎石，且环氧树脂上层中的碎石的粒径大于和环氧树脂下层中的碎石粒径，环氧树脂上层的厚度大于环氧树脂下层的厚度。
进一步的，钢桥面板的厚度为13mm。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果，本实用新型将导电沥青混凝土应用到桥面铺装，能够实现雨雪天气时，桥面在通电条件下温度逐渐升高，且升温效果均匀稳定，既可以及时融雪化冰，无需中断交通，保证桥梁的行车安全；又可以有效缓解桥面铺装低温开裂；同时，导电辅助装置可有效缓冲混凝土碾压过程中对电极造成的冲击。
导电辅助装置提高了导电沥青混凝土的导电升温效果。
进一步的，电极为L形片式电极，提高了导电沥青混凝土的导电升温效果，薄片式电极面积增大，厚度变薄，也有利于保护电极。
进一步的，电极为铝电极，节约成本。
进一步的，沥青玛蹄脂碎石混凝土层中设置有第一温度传感器，导电沥青混凝土层中设置有第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器分别用于记录并传递沥青玛蹄脂碎石混凝土层面层和导电沥青混凝土层的温度变化，通过温度变化调节热源的加热时间和加热功率，保证在节能的前提下，及时有效的完成桥面的融雪化冰，提高道桥通行效率及安全性。
进一步的，双层环氧树脂防水层包括环氧树脂上层和环氧树脂下层，环氧树脂上层和环氧树脂下层中均嵌设有碎石，且环氧树脂上层中的碎石的粒径大于和环氧树脂下层中的碎石粒径，环氧树脂上层的厚度大于环氧树脂下层的厚度，粘结性更好，碎石相当于剪力键，能提高粘合度。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为桥面铺装结构沿着垂直于桥面延伸方向的剖视图；
图3为电极示意图；
图4为导电辅助装置示意图；
附图中：1-沥青玛蹄脂碎石混凝土层，2-粘层，3-导电沥青混凝土层，4-防水隔热层，5-防腐层，6-钢桥面板，7-电极，8-导电辅助装置，81，第一铜丝网，82-第二铜丝网，91-第一温度传感器，92-第二温度传感器，10-双层环氧树脂防水层，11-橡胶沥青砂胶缓冲层。
具体实施方式
以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡是根据本实用新型技术实质对以下实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
实施例1
参照图1，一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构包括自上而下依次设置的沥青玛蹄脂碎石混凝土层(SMA)1、粘层2、导电沥青混凝土层3(CA)、防水隔热层4、防腐层5和钢桥面板6，沥青玛蹄脂碎石混凝土层1中设置有第一温度传感器91；
导电沥青混凝土层3中自上而下设置有导电辅助装置8、两个相对设置的电极7和第二温度传感器92，防水隔热层4包括自下而上设置的双层环氧树脂防水层10和4mm的橡胶沥青砂胶缓冲层11。
桥面左右两侧的电极7所产生的热量均匀向桥面中央和外侧扩散，第一温度传感器91和第二温度传感器92分别用于记录并传递沥青玛蹄脂碎石混凝土层1面层和导电沥青混凝土层3的温度变化，通过温度变化调节热源的加热时间和加热功率，保证在节能的前提下，及时有效的完成桥面的融雪化冰，提高道桥通行效率及安全性。
双层环氧树脂防水层10包括环氧树脂上层和环氧树脂下层，其配用分别为环氧树脂550g/m2+1.18～2.36mm碎石650g/m2和环氧树脂250g/m2+0.3～0.6mm碎石350g/m2。和4mm橡胶沥青砂胶缓冲层11中砂胶配比为橡胶沥青：石灰石矿粉＝30：70，粘结性更好，碎石相当于剪力键，能提高粘合度。
导电沥青混凝土采用35mm CA，所用沥青为复合改性沥青，最佳油石比为9.75％。所用粗集料为优质玄武岩，细集料为石灰岩机制砂，矿粉为优质石灰岩矿粉，所掺导电相材料为碳纤维，碳纤维掺量为0.8％。导电沥青混凝土自身还拥有良好的防水性能，可防止水电接触引起的短路及不安全性。
沥青玛蹄脂碎石混凝土层1采用40mm改性SMA，所用沥青为SBS型改性沥青，最佳沥青用量为6.2％。所用粗集料为优质玄武岩，细集料为石灰岩机制砂，矿粉为优质石灰岩矿粉。所掺纤维为木质素纤维，掺量为0.3％。
复合改性沥青选取SBS型改性沥青为基础沥青，通过掺配一定比例天然湖沥青及降粘剂来制备复合改性沥青，其具体比例为SBS：TLA：Sasobit降粘剂＝75：25：1.5。
粘层2采用改性乳化沥青粘层，其改性乳化沥青采用SBR改性乳化沥青0.4kg/m2，同时撒布8mm预拌碎石6kg/m2。
防腐层5材料采用环氧富锌漆，涂布量为200g/m2。
钢桥面板6的厚度为13mm。
参照图2，电极7为薄片式铝电极，折叠成L形后布设于导电沥青混凝土内部。电极7的竖向高度D1和横向宽度均为25mm，电极7下端面距导电沥青混凝土层3下端面的距离为导电沥青混凝土层3厚度的50％～60％。
参照图3，导电辅助装置8，包括两个并列设置的第一铜丝网81，两个第一铜丝网81自下至上二分之一处开设有三个凹槽，三个第二铜丝网82的下部的两端分别插在两个第一铜丝网81上的凹槽中，第一铜丝网81和第二铜丝网82高度均为2mm，导电辅助装置8的作用是能够在导电沥青混凝土自身原有导电升温的基础上，进一步提高导电效果。
在通电情况下，本实用新型能够保证路面结构完整性，升温效果均匀稳定，有效提高桥面融雪化冰功能，缓解桥面铺装低温开裂，保障桥面行车的通行安全。
实施例2
本对比例给出一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，与实施例1相比，区别仅仅在于，本对比例中导电沥青混凝土层中的铜丝网层为横向置入。
对比例1
本对比例给出一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，与实施例1相比，区别仅仅在于，本对比例中导电沥青混凝土层被替换为普通沥青混凝土层，即不掺加碳纤维，也无铜丝网层。
对比例2
本对比例给出一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，与实施例1相比，区别仅仅在于，本对比例中导电沥青混凝土层中仅掺加碳纤维，掺量0.8％，无铜丝网层。
对比例3
本对比例给出一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，与实施例1相比，区别仅仅在于，本对比例中导电沥青混凝土层被替换为普通沥青混凝土层，但在普通沥青混凝土层中竖向布置铜丝网层。
性能测试(包含2部分)：
1、路用性能测试，主要针对导电沥青混凝土的高温性能、低温性能和水稳性能进行测试，通过制备成型车辙板试件，对其进行车辙试验、低温弯曲破坏试验和冻融劈裂试验，具体试验结果如表1所示。
表1不同方案路用性能
2、融雪化冰效果测试，主要通过测试导电沥青混凝土的不同结构层温度及化冰效率。通过制备成型车辙板试件，在试件上倒入500ml水，将其放入人工气候培养箱-5℃环境中8h，通过第一温度传感器91记录并传递沥青玛蹄脂碎石混凝土层1的温度变化，通过第二温度传感器92记录导电沥青混凝土层3中部温度变化，结果如表2所示。
化冰效率计算过程中忽略因温度变化引起的导电层电阻值变化，通电时长以面层冰融化止，冰雪比热容2.05kJ/(kg·K)，冰雪熔解热334kJ/kg，冰的质量为0.46kg，化冰效率计算结果如表3所示。
表2不同方案铺装结构各结构层升温效果
表3不同方案化冰效率
备注：电压U＝54V，电阻R＝213Ω，功率P＝U2/R＝13.69W。
从表1可以看出，相比于对比例1～3试件，实施例1、2试件的动稳定度更高一些，相应的高温稳定性更好；实施例1、2试件的弯拉应变更高一些，相应的低温稳定性更好；实施例1、2试件的冻融强度劈裂比(TSR)更高一些，相应的水稳定性更好。综上所述，说明导电沥青混凝土在掺加碳纤维和布设铜丝网层之后，混凝土路用性能没有衰减，反而有一定程度提高；其中，实施例1效果最明显。
从表2和表3可以看出，相比对比例1～3试件，实施例1、2试件的各结构层升温效果及化冰效率均更高，说明导电沥青混凝土的导电性能随着碳纤维掺量的增加而逐渐增强，其中，碳纤维掺量的影响要大于铜丝网层。对比实施例1、2试件，实施例1的各结构层升温效果及化冰效率更好。
基于上述2项性能测试结果，综合考虑混凝土路用性能及导电性能，实施例1为最佳实施例。
Claims (9)
1.一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，其特征在于，包括自上而下依次设置的沥青玛蹄脂碎石混凝土层(1)、粘层(2)、导电沥青混凝土层(3)、防水隔热层(4)、防腐层(5)和钢桥面板(6)；
导电沥青混凝土层(3)中自上而下设置有导电辅助装置(8)和电极(7)，防水隔热层(4)包括双层环氧树脂防水层(10)和设置在双层环氧树脂防水层(10)上的橡胶沥青砂胶缓冲层(11)。
2.根据权利要求1所述的一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，其特征在于，导电辅助装置(8)包括若干并列设置的第一铜丝网(81)，两个第一铜丝网(81)上部开设有若干凹槽，凹槽中插有第二铜丝网(82)。
3.根据权利要求1所述的一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，其特征在于，电极(7)为L形片式电极。
4.根据权利要求2所述的一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，其特征在于，电极(7)的竖向高度和横向宽度均为25mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，其特征在于，电极(7)下端面距导电沥青混凝土层(3)下端面的距离为导电沥青混凝土层(3)厚度的50％～60％。
6.根据权利要求1所述的一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，其特征在于，电极(7)为铝电极。
7.根据权利要求1所述的一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，其特征在于，沥青玛蹄脂碎石混凝土层(1)中设置有第一温度传感器(91)，导电沥青混凝土层(3)中设置有第二温度传感器(92)。
8.根据权利要求1所述的一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，其特征在于，双层环氧树脂防水层(10)包括环氧树脂上层和环氧树脂下层，环氧树脂上层和环氧树脂下层中均嵌设有碎石，且环氧树脂上层中的碎石的粒径大于和环氧树脂下层中的碎石粒径，环氧树脂上层的厚度大于环氧树脂下层的厚度。
9.根据权利要求1所述的一种具有融雪化冰功效的钢桥面铺装结构，其特征在于，钢桥面板(6)的厚度为13mm。
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