CN216339014U - 一种钢桥面复合铺装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种钢桥面复合铺装结构，由下而上依次设置为环氧富锌漆防腐层、独立式防水体系层、高温拌和型环氧沥青混合料保护层、环氧树脂碎石抗滑层、热固性树脂粘结层、高弹密水沥青混合料磨耗层。铺装结构的独立式防水体系层由两层防水膜组成，防水层利用独立式防水膜作为钢板的密封层，相当于现场再造钢桥面板“皮肤”，实现对桥梁结构真正意义的长效防水防腐保护；保护层采用与钢桥面板刚度更匹配的热拌环氧沥青混合料，有利于减小不同结构间存在的相对变形，增加保护层的厚度，可以有效提高铺装结构在重载、超载条件下的承载能力,CFRP树脂薄层用于铺装层表面，实现结构增强的效果，进而抑制裂缝的产生和扩展，延长铺装层使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铺装结构，尤其涉及一种钢桥面的复合铺装结构。
背景技术
随着我国现代交通事业的蓬勃发展，大跨径桥梁不断增多，桥面的铺装体系作为大跨径桥梁建设的重要组成部分之一愈发受到重视。由于钢桥面铺装与沥青路面有着诸多的区别，所以钢桥面铺装在满足一般沥青路面铺装的基本要求的前提下，还应与正交异性钢桥面板结构特点以及使用条件相适应。当前大跨径钢桥面铺装的主要铺装材料有浇注式沥青混凝土、改性沥青混凝土和环氧沥青混凝土，主流的铺装结构有下层浇注+上层改性沥青混凝土或环氧沥青混凝土、双层改性沥青混凝土和双层环氧沥青混凝土。
但是上述铺装结构形式都存在一定程度的缺陷：如.双层环氧沥青混凝土铺装结构的高温性能优异，但是由于环氧沥青混凝土采用密级配形式，表面构造深度较小，抗滑性能较差，不利于行车安全，且采用双层环氧沥青混凝土造价较高；浇注+SMA的铺装结构耐久性较好，但防腐蚀和高温性能不足；下层浇注+上层环氧沥青混凝土的施工工艺均较为复杂，需要不同两套的施工机械设备，所以造价成本较高。
为克服现有结构的不足，本设计人基于从事此类产品工程应用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，以期创设一种提高高温重载条件下铺装结构的抗推移变形桥面结构以及其防腐蚀性能，同时不提高造价，从而延长桥面使用寿命，使其更具有实用性。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种钢桥面复合铺装结构；采用独立式防水体系层的设置，利用独立式防水膜作为钢板的密封层，相当于现场再造钢桥面板“皮肤”，实现对桥梁结构真正意义的长效防水防腐保护；通过增加保护层的厚度，有利于提高铺装结构在重载、超载条件下的承载能力；复合结构层间设置环氧树脂碎石抗滑层，可以有效提高铺装结构的抗剪切变形性能，降低磨耗层推移病害的发生；通过降低磨耗层的厚度，有利于后期的养护重置；CFRP树脂薄层设置于铺装层表面，实现结构增强的效果，起到分担铺装受力，降低铺装层表面拉应力，进而抑制裂缝的产生和扩展，延长铺装层使用寿命。主要包括如下的技术方案：
本实用新型公开一种层状复合结构的钢桥面复合铺装结构，总厚度控制在60～72mm。其中，自钢桥面板的上表面、由下而上依次设置有环氧富锌漆防腐层、独立式防水体系层、高温拌和型环氧沥青混合料保护层、环氧树脂碎石抗滑层、热固性树脂粘结层、高弹密水沥青混合料磨耗层和CFRP树脂薄层。
作为优选的，其中环氧富锌漆防腐层的厚度为60～100μm，更优选为70～95μm。
作为优选的，独立式防水体系层为双层复合结构层，其中第一层防水膜采用独立式防水材料铺设，铺设厚度不小于1.2mm；第二层防水膜采用独立式防水材料铺设，铺设厚度不小于1.2mm，独立式防水体系层的干膜总厚度不小于2mm。
作为优选的，高温拌和型环氧沥青混合料保护层的厚度为35～40mm，高温拌和型环氧沥青混合料由高温拌合型环氧沥青材料和改进矿料级配组成，高温拌合型环氧沥青材料，由环氧树脂添加SBS改性沥青制备而成，其中环氧树脂包含A组分和B组分，环氧树脂与固化剂比例为55:45。高温拌和型环氧沥青混合料空隙率控制范围为1～2％，碎石最大公称粒径为9.5mm，油石比为6～7％。
作为优选的，环氧树脂碎石抗滑层的厚度为3mm～15mm。环氧树脂碎石抗滑层由环氧树脂及碎石组成，其中环氧树脂粘结料的厚度为1～1.2mm，用量为1.0～1.2kg/m2，碎石的厚度为3mm～15mm，用量为3～5kg/m2，撒布量为满布的70～80％。环氧树脂碎石抗滑层具有优良的抗滑、耐磨耗作用，并通过碎石与树脂铺装层之间“点对面”的接触特性，分散轮载作用力，延长铺装层疲劳寿命。
作为优选的，热固性树脂粘结层材料配合采用二次反应型粘结层材料，以提高界面粘结强度，厚度为0.55～0.65mm，涂布量为0.55～0.65kg/m2。
作为优选的，高弹密水混合料磨耗层的厚度为20～25mm，空隙率3～5％；可以增加面层密实性，面层抗弯拉开裂性能更好；高弹密水混合料磨耗层由高模量混合料铺装而成，其中高模量混合料采用高弹改性沥青和改进矿料级配组成，采用了类似于SMA的间断级配，以提高混合料骨架结构，增强抗车辙性能，碎石公称最大粒径为13.2mm，油石比6～6.5％。
作为优选的，CFRP树脂薄层的厚度为3～5mm，CFRP的优点是：高强度、高模量，其强度比钢大4倍，比强度(σb/ρ)比钢大16倍；抗变形能力是钢的3倍多，既可耐高温(在600℃高温下其性能保持不变)，又可耐低温(在-180℃条件下仍有一定的柔韧性)；耐腐蚀性很好，疲劳强度也较高。
本实用新型提出的钢桥面的复合铺装结构通过优化至少具有以下优点：
1.本实用新型提出的钢桥面复合铺装结构，采用层状复合结构，其中作为复合结构保护层的热拌型环氧沥青混合料具有优异的强度和耐久性，且其刚度与钢桥面板的刚度更加匹配，有利于减小不同结构间存在的相对变形，通过增加保护层的厚度，有利于提高铺装结构在重载、超载条件下的承载能力，进而提高其使用寿命；
2.独立式防水体系层由两层防水膜组成，能有效解决重载交通钢桥面对防水和界面粘结的要求。该体系由于与基面结合性好，又具有良好的韧性、强度、抗老化和变形协同性，同时又因现场喷涂成膜完全无缝且无孔防水，可起到抵抗重载、封水及粘结作用；对于钢桥面防水材料而言，优良的韧性、耐热性及粘结强度可有效提高裂缝跨越能力；
3.复合结构层间设置环氧树脂碎石抗滑层，可以有效提高铺装结构的抗剪切变形性能，降低磨耗层的推移病害的发生；磨耗层采用高弹密水沥青混合料，在高温重载条件下具有良好的抗滑耐磨性能和抗变形性能，密水效果好，通过降低磨耗层的厚度，有利于后期的养护重置；
4.粘结层采用热固性环氧树脂粘结剂技术，可以增强层间粘结，提升结构整体性，延长使用寿命；CFRP树脂薄层用于铺装层表面，实现结构增强的效果，起到分担铺装受力，降低铺装层表面拉应力，进而抑制裂缝的产生和扩展，延长铺装层使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型钢桥面的复合铺装结构示意图；
图2为高弹密水沥青混凝土矿料级配曲线图；
图3为高温拌和型环氧合成级配曲线图；
图中标记含义：1.环氧富锌漆防腐层；2.独立式防水体系层；3.高温拌和型环氧沥青混合料保护层；4.环氧树脂碎石抗滑层；5.热固性树脂粘结层；6.高弹密水沥青混合料磨耗层；7.CFRP树脂薄层。
具体实施方式
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例详细说明如后。
以下实施例中所采用的市售材料来源如下：
环氧富锌漆：海虹老人涂料(昆山)有限公司
独立式防水材料：江苏中路交通科学技术有限公司
高温拌和型环氧沥青树脂：江苏中路交通科学技术有限公司
热固性树脂：江苏中路交通科学技术有限公司
环氧树脂：江苏中路交通科学技术有限公司
碎石：镇江市茅迪实业有限公司
矿粉：句容市畅安矿业有限公司
高弹改性沥青：江苏中亿通道路新材料有限公司
高韧树脂：江苏中路交通科学技术有限公司
碳纤维布(CF)：江苏中亿通道路新材料有限公司
实施例1
如图1所示，本实用新型的钢桥面复合铺装结构，为层状复合结构，从钢桥面板表面、由下到上依次设置有环氧富锌漆防腐层1、独立式防水体系层2、高温拌和型环氧沥青混合料保护层3、环氧树脂碎石抗滑层4、热固性树脂粘结层5、高弹密水沥青混合料磨耗层6和CFRP树脂薄层7。
制备本实用新型的钢桥面复合铺装结构包括如下操作步骤：
步骤一：首先对钢桥面板喷砂除锈，其清洁度应达到Sa2.5级，然后在钢桥面板上涂布环氧富锌漆防腐层1，环氧富锌漆干膜厚度为70μm，再在环氧富锌漆防腐层1上表面涂布独立式防水体系层2，涂布量为0.5kg/m2，其技术要求如表1所示。
步骤二：待独立式防水体系层2养生到指干状态后，进行高温拌和型环氧沥青混合料保护层3的铺装，高温拌合型环氧沥青材料技术指标如表2所示，高温拌和型环氧沥青混合料保护层的集料公称最大粒径为9.5mm，油石比为6.5％，厚度为35mm，矿料级配如表3所示，混合料技术要求如表4所示。
步骤三：高温拌和型环氧沥青混合料保护层3摊铺后，待其养生强度达到20kN以上，在其上表面刮涂环氧树脂粘结料，其技术要求如表5所示，粘结料的用量为1.1kg/m2，环氧树脂粘结料刮涂以后即可进行3～5mm碎石的撒布工序，碎石洒布量为满布率的80％，形成环氧树脂碎石抗滑层，其技术要求如表6所示。
步骤四：然后进行热固性环氧树脂粘结层5的涂布，其技术要求如表7所示，涂布量为0.6kg/m2，待其养生到指干状态。
步骤五：然后进行高弹密水沥青混合料的摊铺，高弹密水沥青混合料的集料公称最大粒径为13.2mm，油石比为6.3％，厚度为25mm，最终形成高弹密水沥青混合料磨耗层，矿料级配如表8所示，混合料技术要求如表9所示。
步骤六：最后进行CFRP树脂薄层涂布，CFRP树脂薄层7由高韧树脂和碳纤维布(CF)组成，为保证纤维布的浸润性，将高韧树脂分两层施工，依次为底胶和面胶两层工序，高韧树脂涂布厚度3～5mm，涂布量按1～1.2kg/m2控制，技术要求如表10所示；碳纤维布(CF)摊铺量300g/m2，技术要求如表11所示。
表1独立式防水体系技术要求
表2高温拌合型环氧沥青材料技术指标
| 技术指标 | 技术要求 | 试验方法 |
| 重量比(SBS改性沥青∶环氧树脂) | 55∶45 | - |
| 抗拉强度(23℃)/MPa | ≥2.0 | GB/T 528-1998 |
| 断裂时的延伸率(23℃)/％ | ≥100 | GB/T 528-1998 |
| 粘度增加至1000cP(180℃)/min | 实测 | JTJ052-2000 |
表3高温拌和型环氧沥青混合料矿料级配
表4高温拌和型环氧沥青混合料技术要求
表5环氧树脂粘结料技术要求
表6环氧树脂碎石抗滑层技术要求
| 材料特性 | 环氧树脂碎石抗滑层 | 试验方法 |
| 渗透深度/mm | ≤37 | / |
| 粘结强度(与钢板)(23℃)/MPa | >20 | GB/T 5210 |
| 固化时间/h | ≤6 | GB/T 5210 |
| 抗滑/BPN | ≤80 | T0731 |
表7热固性环氧树脂粘结层技术要求
表8高弹密水沥青青混凝土矿料级配
表9高弹密水沥青混合料技术要求
| 试验项目 | 技术要求 | 试验方法 |
| 空隙率％ | 2～3 | T0705 |
| 稳定度kN | ≥6 | T0709 |
| 谢伦堡沥青析漏损失％ | ≤0.1 | T0732 |
| 肯塔堡飞散损失率％ | ≤15 | T0733 |
| 动稳定度次/mm(60℃) | ≥4000 | T0719 |
| 低温弯曲应变με(-10℃) | ≥3000 | T0715 |
| 残留稳定度％ | ≥85 | T0709 |
| 冻融劈裂强度比％ | ≥80 | T0729 |
| 沥青混合料渗水系数ml/min | 不渗 | / |
表10CFRP树脂薄层胶黏剂技术指标要求
| 试验项目 | 技术要求 | 试验方法 |
| 可操作时间min | ≥30 | JCT1041 |
| 固化时间h(23℃) | ≤8 | GB/T 5210 |
| 拉伸强度Mpa(23℃) | ≥10 | GB/T 528 |
| 断裂延伸率％(23℃) | ≥20 | GB/T 528 |
| 拉拔强度Mpa(与铺装层) | ≥3 | GB/T 5210 |
表11纤维布技术指标要求
| 试验项目 | 技术要求 | 试验方法 |
| 抗拉强度/MPa | ≥3400 | GB/T 16777 |
| 受拉弹性模量/MPa | ≥2.4×105 | GB/T 16777 |
| 伸长率/％ | ≥1.6 | GB/T 16777 |
实施例2
本实施例所采用的钢桥面复合铺装结构与实施例1相同，制备钢桥面复合铺装结构时，首先对钢桥面板喷砂除锈，其清洁度应达到Sa2.5级。在钢桥面板上涂布环氧富锌漆防腐层1，环氧富锌漆干膜厚度为70μm。涂布独立式防水体系层2防水膜两层，每层厚度不小于1.2mm。
其次，待独立式防水体系层2养生到指干状态后，进行高温拌和型环氧沥青混合料保护层3的铺装。高温拌和型环氧沥青混合料的集料公称最大粒径为9.5mm，油石比为6.5％，厚度为40mm。高温拌和型环氧沥青混合料摊铺完成后，高温拌和型环氧沥青混合料保护层3摊铺后，待其养生强度达到20kN以上，在其上面刮涂环氧树脂粘结料，粘结料的用量为1.2kg/m2，环氧树脂粘结料刮涂以后即可进行5～10mm碎石的撒布工序，碎石洒布量为满布率的75％，形成环氧树脂碎石抗滑层4。
然后，进行热固性环氧树脂粘结5的涂布，涂布量为0.7kg/m2，待其养生到指干状态，然后进行高弹密水沥青混合料的摊铺，高弹密水沥青混合料的集料公称最大粒径为9.5mm，聚酯纤维掺量为混合料质量的0.3％，油石比为6.5％，厚度为20mm，最终形成高弹密水沥青混合料磨耗层6，最后进行CFRP树脂薄层7涂布，涂布厚度3～5mm，涂布量按1～1.2kg/m2控制。
本实用新型通过采用由钢面板上表面开始，从下到上依次设置环氧富锌漆防腐涂层1、独立式防水体系层2、高温拌和型环氧沥青混合料保护层3、环氧树脂碎石抗滑层4、热固性树脂粘结层5和高弹密水沥青混合料磨耗层6、CFRP树脂薄层7，本实用新型有效提升了铺装结构整体性，延长铺装使用寿命。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，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，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种钢桥面复合铺装结构，为层状复合结构，其特征在于：所述复合铺装结构从钢桥面板表面自下而上依次设置有：环氧富锌漆防腐层（1）、独立式防水体系层（2）、高温拌和型环氧沥青混合料保护层（3）、环氧树脂碎石抗滑层（4）、热固性树脂粘结层（5）、高弹密水沥青混合料磨耗层（6）和CFRP树脂薄层（7）。
2.根据权利要求1所述的钢桥面复合铺装结构，其特征在于：所述复合铺装结构总厚度为60mm~72mm。
3.根据权利要求1或2所述的钢桥面复合铺装结构，其特征在于：所述环氧富锌漆防腐层（1）厚60~100μm。
4.根据权利要求3所述的钢桥面复合铺装结构，其特征在于：所述独立式防水体系层（2）厚度不小于2.4mm。
5.根据权利要求4所述的钢桥面复合铺装结构，其特征在于：所述高温拌和型环氧沥青混合料保护层（3）厚度为35mm~40mm。
6.根据权利要求4或5所述的钢桥面复合铺装结构，其特征在于：所述环氧树脂碎石抗滑层（4）厚度为3~15mm。
7.根据权利要求6所述的钢桥面复合铺装结构，其特征在于：所述热固性树脂粘结层（5）厚度为0.5~0.7mm。
8.根据权利要求7所述的钢桥面复合铺装结构，其特征在于：所述高弹密水沥青混合料磨耗层（6），厚度为20~25mm。
9.根据权利要求8所述的钢桥面复合铺装结构，其特征在于：所述CFRP树脂薄层（7），厚度为3~5mm。
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|---|---|---|---|
| CN202122837460.8U CN216339014U (zh) | 2021-11-18 | 2021-11-18 | 一种钢桥面复合铺装结构 |
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