WO2022126573A1 - 桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法 - Google Patents

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WO2022126573A1
WO2022126573A1 PCT/CN2020/137494 CN2020137494W WO2022126573A1 WO 2022126573 A1 WO2022126573 A1 WO 2022126573A1 CN 2020137494 W CN2020137494 W CN 2020137494W WO 2022126573 A1 WO2022126573 A1 WO 2022126573A1
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fiber composite
epoxy resin
layer
particle size
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张志祥
张辉
佟蕾
李娣
潘友强
杜骋
关永胜
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江苏中路工程技术研究院有限公司
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/10—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B26/14—Polyepoxides
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/12—Grating or flooring for bridges; Fastening railway sleepers or tracks to bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D21/00—Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use

Definitions

  • the invention relates to a steel bridge deck paving structure and method, in particular to a flexible waterproof pavement and a construction method for bridge and tunnel fiber composite pouring.
  • the inventor of the present invention actively conducts research and innovation based on years of rich practical experience and professional knowledge in the engineering application of such products, and cooperates with the application of theory, in order to create a bridge and tunnel fiber composite casting flexible waterproof pavement and The construction method makes it more practical.
  • the first object of the present invention is to provide a bridge and tunnel fiber composite pouring flexible waterproof pavement, improve the coordination between the steel bridge deck pavement and the steel bridge deck deformation, and solve the fatigue cracking and cracked work of epoxy asphalt steel bridge deck pavement. The problem of insufficient durability.
  • the second object of the present invention is to provide a construction method for bridge and tunnel fiber composite pouring flexible waterproof pavement, which is convenient for on-site construction and can ensure the uniformity of the steel bridge deck pavement structure.
  • a bridge and tunnel fiber composite pouring flexible waterproof pavement is a layered composite structure, which is composed of a steel bridge deck, a two-stage thermoplastic epoxy resin waterproof bonding layer, a fiber composite pouring type asphalt concrete lower layer, a gravel embedded layer, and a superimposed layer.
  • a two-stage thermoplastic epoxy resin waterproof bonding layer is provided on the upper surface of the steel bridge deck, and the upper surface of the two-stage thermoplastic epoxy resin waterproof bonding layer is provided
  • a fiber composite pouring asphalt concrete lower layer the upper surface of the fiber composite pouring asphalt concrete lower layer is simultaneously embedded with a gravel insert, and the upper surface of the gravel insert is provided with a superimposed epoxy resin bonding layer, so The upper surface of the double-layer laminated epoxy resin adhesive layer is provided with a fiber composite resin upper layer.
  • the two-stage thermoplastic epoxy resin waterproof adhesive layer is composed of epoxy resin A and curing agent B, the mass ratio of which is 60:35-40, and the coating thickness is 0.5-0.6 mm.
  • A includes 80-85 parts of bisphenol F-type epoxy resin, 10-15 parts of epichlorohydrin and 5-7 parts of graphite powder, and the curing agent B is one of dicyandiamide, acid anhydride and polyamide.
  • the lower layer of the fiber composite cast asphalt concrete comprises 7-10 parts of asphalt binder, 25-30 parts of basalt with a particle size of 3-5 mm, 20-25 parts of basalt with a particle size of 5-10 mm, and a particle size of 1-3 mm 15-20 parts of natural sand, 20-30 parts of limestone powder, and 1-2 parts of carbon fiber, wherein the asphalt binder is blended by 30 # straight-run asphalt and lake asphalt at a ratio of 7:2.5-3.5, and the carbon fiber diameter is 6mm.
  • the crushed stone embedding layer is basalt crushed stone with a particle size of 3 to 5 mm, the content of needle flakes is less than or equal to 8%, the coverage rate of crushed stone is controlled at 50% to 80%, and the crushed stone embedding layer and fiber composite pouring asphalt Concrete simultaneous construction.
  • the laminated epoxy resin adhesive layer is composed of waterproof membrane, carbon fiber cloth, two-stage thermoplastic epoxy resin adhesive layer and rivets.
  • the superimposed epoxy resin adhesive layer is, from bottom to top, a waterproof membrane layer with a thickness of 2.5-4 mm, a carbon fiber cloth, and a two-stage thermoplastic epoxy resin adhesive layer with a thickness of 1-2 mm, and the carbon fiber cloth is made of rivets.
  • the distance between rivets along the bridge is 1.5 to 2m, and the distance between the horizontal bridge is 0.8 to 1m.
  • the waterproof membrane is a solvent-free polyurethane material, which is composed of two components, A and B, with a mass ratio of 50:45 to 55.
  • Component A includes 30 to 35 parts of ethylene glycol, propylene oxide polymer 20-25 parts of ether, 6-9 parts of phthalic acid, 10-14 parts of tolyl glycidyl ether, B component is one of hexamethylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate.
  • the thickness of the carbon fiber cloth is 0.111mm and the width is 50cm.
  • the two-stage thermoplastic epoxy resin bonding layer is composed of epoxy resin A and curing agent B, and its mass ratio is 60:35 ⁇ 40, and the coating thickness is 0.5 ⁇ 0.6mm, the epoxy resin A includes 80-85 parts of bisphenol F type epoxy resin, 10-15 parts of epichlorohydrin, 5-7 parts of graphite powder, and the curing agent B is dicyandiamide, One of acid anhydride and polyamide.
  • the high toughness resin is blended by the main agent: the curing agent in a ratio of 5:1 to 1.5, and the main agent includes 90 to 95 parts of bisphenol F type epoxy resin, 3 to 5 parts of phenolic epoxy, 650 parts 6-10 parts of amide, the curing agent is one of diethylenetriamine, trimellitic anhydride and amino resin, and the diameter of the carbon fiber is 6mm.
  • the upper layer of the fiber composite resin comprises 7-8 parts of high toughness resin, 20-25 parts of basalt aggregate with a particle size of 4.75-9.5mm, 18-22 parts of basalt aggregate with a particle size of 2.36-4.75mm, 0.6-2.36 parts 15-20 parts of mm particle size basalt aggregate, 15-20 parts of 0.075-0.6mm particle size basalt aggregate, 19-24 parts of limestone ore powder, and 1-2 parts of basalt fiber.
  • the construction method of the bridge and tunnel fiber composite pouring flexible waterproof pavement comprises the following operation steps:
  • thermoplastic epoxy resin material 1) Prepare a two-stage thermoplastic epoxy resin material according to the following steps: in the first stage, weigh bisphenol F-type epoxy resin, epichlorohydrin, and graphite powder in proportion, stir and mix, and react at 60° C. for 1 hour. Step by step, add curing agent w in one step, react at 75°C for 30min, and cool to room temperature.
  • thermoplastic epoxy resin material is coated on the steel bridge deck to obtain a two-stage thermoplastic epoxy resin waterproof bonding layer, and the coating thickness is controlled at 0.5-0.6mm;
  • component A is one of hexamethylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate, and the prepared component A and B are mixed.
  • the components are stirred and mixed in a ratio of 50:45 to 55 to obtain a solvent-free polyurethane material;
  • the crushed stone is pre-mixed with 0.2%-0.5% asphalt binder before the spreading and crushing of the crushed stone interlayer, and the cooled crushed stone cannot be agglomerated after pre-mixing.
  • the thickness of the upper layer of the fiber composite resin is 25-35 mm.
  • the present invention has the following beneficial effects:
  • the present invention adopts the gradient function paving structure system of "fiber composite pouring asphalt concrete lower layer + fiber composite resin upper layer”, and uses the pouring asphalt concrete as the flexible deformation coordination layer to solve the incongruity between the paving structure and the deformation of the steel bridge deck
  • the epoxy resin is used as the rigid bearing layer to solve the problems of insufficient strength of the pavement structure and poor high temperature stability under high temperature and heavy load conditions.
  • the fiber composite pouring asphalt concrete used in the present invention is prepared by mixing 30 # straight asphalt and lake asphalt.
  • the aging performance is better, and the fine aggregate is replaced by natural sand, which further improves the construction workability of the pouring asphalt mixture; in addition, the present invention further improves the high temperature resistance of the pouring asphalt concrete by adding carbon fibers and pressing in crushed stones.
  • the rutting performance is nearly 2 times higher than that of ordinary poured asphalt concrete.
  • the epoxy resin mixture has the characteristics of high strength and high modulus, it is difficult to achieve coordinated deformation with the steel bridge deck and the underlying layer, and cracks, bulges, pits and other diseases are prone to occur during use.
  • the top layer of the resin improves the toughness and fatigue resistance of the epoxy resin material by adding basalt fiber, which can effectively reduce the fatigue cracking of the epoxy resin and the insufficient durability of the work with cracks in the actual use process.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a bridge and tunnel fiber composite pouring flexible waterproof pavement in an embodiment of the present invention.
  • the raw material sources adopted in the present invention are as follows:
  • thermoplastic epoxy resin waterproof bonding layer Jiangsu Zhonglu Transportation Science and Technology Co., Ltd.
  • Basalt crushed stone Jiangsu Maodi Group Co., Ltd.
  • Basalt fiber Shandong Oude Chemical Fiber Products Co., Ltd. basalt fiber
  • Carbon fiber Zhonganxin Technology Co., Ltd.
  • Carbon fiber cloth Wuxi Yingken Construction Technology Co., Ltd.
  • Solvent-free polyurethane Jiangsu Zhonglu Transportation Science and Technology Co., Ltd.
  • High toughness resin Jiangsu Zhonglu Transportation Science and Technology Co., Ltd.
  • a bridge and tunnel fiber composite pouring flexible waterproof pavement and construction method comprising the following steps:
  • the two-stage thermoplastic epoxy resin waterproof bonding layer is constructed by manual roller coating on the steel bridge deck, and the coating thickness is 0.55mm. During the coating process, the appearance inspection is carried out to ensure that there is no leakage;
  • a bridge and tunnel fiber composite pouring flexible waterproof pavement and construction method comprising the following steps:
  • the second-stage thermoplastic epoxy resin waterproof bonding layer is constructed by manual roller coating on the steel bridge deck, and the coating thickness is 0.5mm. During the coating process, the appearance inspection is carried out to ensure that there is no leakage;
  • (11) Weigh 92 parts of bisphenol F-type epoxy resin, 4 parts of phenolic epoxy, and 6 parts of 650 polyamide, react at 60°C for 1.5 hours to obtain the main agent, the curing agent is trimellitic anhydride, according to the main agent: curing agent Weigh the main agent and the curing agent in a ratio of 5:1.2, react at 75°C for 45 minutes, cool to room temperature, and prepare a high-toughness resin;
  • a bridge and tunnel fiber composite pouring flexible waterproof pavement and construction method comprising the following steps:
  • the second-stage thermoplastic epoxy resin waterproof bonding layer is constructed by manual roller coating on the steel bridge deck, and the coating thickness is 0.6mm. The appearance inspection is carried out during the coating process to ensure that there is no leakage;
  • (11) Weigh 95 parts of bisphenol F-type epoxy resin, 5 parts of phenolic epoxy, and 9 parts of 650 polyamide, react at 60°C for 1.5 hours to obtain the main agent, the curing agent is trimellitic anhydride, according to the main agent: curing agent Weigh the main agent and the curing agent in a ratio of 5:1.5, react at 75°C for 45 minutes, and cool to room temperature to prepare a high-toughness resin;

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Abstract

一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法，为层状复合结构，在钢桥面板上依次设置有二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层、纤维复合浇注式沥青混凝土下面层、碎石嵌层、叠合型纤维环氧树脂粘结层和纤维复合树脂上面层；纤维复合浇注式沥青混凝土下面层由浇筑式沥青混凝土掺加碳纤维制备；碎石嵌层与纤维复合浇注式沥青混凝土同步施工。纤维复合浇注式沥青混凝土对于桥梁钢桥面板具有良好的变形追从性，解决大跨径大柔度桥梁钢桥面系铺装结构与钢桥面板变形不协调的难题；纤维树脂混合料在高温重载条件下具有优异的强度性能和高温稳定性能，解决环氧沥青钢桥面铺装疲劳开裂、带裂缝工作耐久性不足的问题。

Description

桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法 技术领域
本发明涉及钢桥面铺装结构及方法，尤其涉及一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法。
背景技术
随着我国经济建设的加快，桥梁建设进入高速发展阶段，桥梁跨度越来越大，大、重载交通流量也在不断增大，货运车辆重载甚至超载现象显著，对于钢桥面铺装方案的选择面临新的困境，浇注式铺装对于钢桥面桥梁具有良好的变形追从性，能够解决变形协调的难题，但同时也面临着高温、重载交通极端条件耦合作用下的变形破坏问题；刚性环氧铺装具有良好的承载能力，但从实际使用情况来看，普遍存在早期破损问题，不但降低了过往车辆的行车舒适性和安全性，还可能加快钢桥结构性能的衰减速度，影响桥梁使用寿命。
鉴于上述问题的存在，本发明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，以期创设一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法，使其更具有实用性。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装，提高钢桥面铺装与钢桥面板变形协调性，解决环氧沥青钢桥面铺装疲劳开裂、带裂缝工作耐久性不足的问题。
本发明的第二个目的是提供一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装的施工方法，方便现场施工且能保证钢桥面铺装结构的统一性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装，为层状复合结构，由钢桥面板、二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层、纤维复合浇筑式沥青混凝土下面层、碎石嵌层、叠合型纤维环氧树脂粘结层、纤维复合树脂上面层组成；在钢桥面板上表面设置有二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层，所述二阶段热塑性环氧 树脂防水粘结层上表面设置有纤维复合浇注式沥青混凝土下面层，所述纤维复合浇注式沥青混凝土下面层上表面同步嵌入碎石嵌层，所述碎石嵌层上表面设置有叠合型环氧树脂粘结层，所述双层叠合型环氧树脂粘结层上表面设置有纤维复合树脂上面层。
优选的，所述二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层由环氧树脂A和固化剂B组成，其质量比为60:35～40，涂布厚度为0.5～0.6mm，所述环氧树脂A包括80～85份双酚F型环氧树脂、10～15份环氧氯丙烷、5～7份石墨粉，所述固化剂B为二氰二胺、酸酐、聚酰胺中的一种。
优选的，所述纤维复合浇注式沥青混凝土下面层包括沥青胶结料7～10份、3～5mm粒径玄武岩25～30份、5～10mm粒径的玄武岩20～25份、1～3mm粒径的天然砂15～20份、石灰岩矿粉20～30份、碳纤维1～2份，其中所述沥青胶结料由30 #直馏沥青和湖沥青按7:2.5～3.5掺配，所述碳纤维直径为6mm。
优选的，所述碎石嵌层为3～5mm粒径的玄武岩碎石，针片状含量≤8％，碎石覆盖率控制在50％～80％，碎石嵌层与纤维复合浇注式沥青混凝土同步施工。
叠合型环氧树脂粘结层由防水膜、碳纤维布、二阶段热塑性环氧树脂粘结层、铆钉组成。
优选的，所述叠合型环氧树脂粘结层从下到上依次为2.5～4mm厚防水膜层、碳纤维布、1～2mm厚的二阶段热塑性环氧树脂粘结层，碳纤维布采用铆钉固定，铆钉顺桥向间距1.5～2m，横桥向间距0.8～1m。
优选的，所述防水膜为无溶剂型聚氨脂材料，由A、B双组分构成，质量比为50：45～55，A组分包括乙二醇30～35份、环氧丙烷聚醚20～25份、邻苯二甲酸6～9份、甲苯基缩水醚10～14份，B组分为六次甲基二异氰酸醋、二苯基甲烷二异氰酸醋中的一种，碳纤维布厚度为0.111mm，宽度为50cm，所述二阶段热塑性环氧树粘结层由环氧树脂A和固化剂B组成，其质量比为60:35～40，涂布厚度为0.5～0.6mm，所述环氧树脂A包括80～85份双酚F型环氧树脂、10～15份环氧氯丙烷、5～7份石墨粉，所述固化剂B为二氰二胺、酸酐、聚酰胺中的一种。
优选的，所述高韧树脂由主剂：固化剂按5:1～1.5比例掺配，主剂包括 90～95份双酚F型环氧树脂、酚氧环氧3～5份、650聚酰胺6～10份，固化剂为二乙烯三胺、偏苯三酸酐、氨基树脂中的一种，所述碳纤维直径为6mm。
优选的，所述纤维复合树脂上面层包括高韧树脂7～8份、4.75-9.5mm粒径玄武岩骨料20～25份、2.36-4.75mm粒径玄武岩骨料18～22份、0.6-2.36mm粒径玄武岩骨料15～20份、0.075-0.6mm粒径玄武岩骨料15～20份、石灰岩矿粉19～24份、玄武岩纤维1～2份。
所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装的施工方法，包括如下操作步骤，
1)按照以下步骤制备二阶段热塑性环氧树脂材料：第一阶段按比例称取双酚F型环氧树脂、环氧氯丙烷、石墨粉，搅拌混合，在60℃条件下反应1h，第二阶段迅速一次性的加入固化剂w，75℃条件下反应30min，冷却至常温。
2)钢桥面板喷砂除锈后，在钢桥面板上涂布二阶段热塑性环氧树脂材料，得到二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层，涂布厚度控制在0.5～0.6mm；
3)称取3～5mm粒径玄武岩25～30份、5～10mm粒径的玄武岩20～25份、1～3mm粒径的天然砂15～20份，在260～280℃条件下加热不少于3h，称取石灰岩矿粉20～30份，在80～120℃条件下加热不少于1h，按7:2.5～3.5比例称取30#直馏沥青和湖沥青掺配获得沥青胶结料7～10份，混合后在165～175℃条件下加热3h，拌缸提前预热至230～250℃，将加热后的玄武岩、天然砂倒入拌缸，加入碳纤维，搅拌20～30s后，将加热的沥青倒入拌缸，搅拌60～90s，制得纤维复合浇注式沥青混凝土；
4)在所述二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层上铺筑纤维复合浇注式沥青混凝土，得到纤维复合浇筑式沥青混凝土下面层，在所述纤维复合浇注式沥青混凝土上撒布并碾压碎石嵌层；
5)称取乙二醇30～35份、环氧丙烷聚醚20～25份、邻苯二甲酸6～9份、甲苯基缩水醚10～14份，加压0.8～1MPa，混合均匀，60℃条件下搅拌50～60min，制备得到A组分，B组分为六次甲基二异氰酸醋、二苯基甲烷二异氰酸醋中的一种，将制备的A组分与B组分按50：45～55比例搅拌混合，得到无溶剂型聚氨酯材料；
6)在所述碎石嵌层上涂布无溶剂型聚氨酯材料，得到防水膜层；
7)在所述防水膜层上铺碳纤维布，并采用铆钉进行固定；
8)在所述碳纤维布上涂布1～2mm厚的二阶段热塑性环氧树脂，得到二阶段热塑性环氧树脂粘结层；
9)称取90～95份双酚F型环氧树脂、酚氧环氧3～5份、650聚酰胺6～10份获得主剂，60℃条件下反应1.5h，按主剂：固化剂5:1～1.5的比例加入固化剂，75℃条件下反应45min，冷却至常温，制备得到高韧树脂；
10)称取高韧树脂7～8份、4.75-9.5mm粒径玄武岩骨料20～25份、2.36-4.75mm粒径玄武岩骨料18～22份、0.6-2.36mm粒径玄武岩骨料15～20份、0.075-0.6mm粒径玄武岩骨料15～20份、石灰岩矿粉19～24份、玄武岩纤维1～2份，常温条件下拌和均匀，制备得到纤维树脂混合料；
11)在所述二阶段热塑性环氧树脂粘结层上铺筑纤维树脂混合料，得到纤维复合树脂上面层，常温养生后得到桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装。
优选的，在所述撒布并碾压碎石嵌层之前，用0.2％～0.5％的沥青胶结料对碎石进行预拌，预拌后冷却的碎石不能结团。
优选的，所述纤维复合树脂上面层厚度为25～35mm。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用“纤维复合浇注式沥青混凝土下面层+纤维复合树脂上面层”梯度功能铺装结构体系，以浇注式沥青混凝土为柔性变形协调层，解决铺装结构与钢桥面板变形不协调的难题；以环氧树脂为刚性承载层，解决高温重载条件下铺装结构强度不足和高温稳定性差的难题。
2.与普通的浇筑式沥青混凝土相比，本发明采用的纤维复合浇筑式沥青混凝土采用30 #直馏沥青掺加湖沥青制备，在220℃～240℃超高温度拌和条件下，沥青的耐老化性能更好，采用天然砂替代细集料，进一步改善浇筑式沥青混合料的施工和易性；此外，本发明采用掺加碳纤维和压入碎石的方式进一步提高浇筑式沥青混凝土的高温抗车辙性能，相对于普通的浇筑式沥青混凝土动稳定度提高近2倍。
3.环氧树脂混合料具有强度大、模量高等特点，难以实现与钢桥面板及下面层的协调变形，在使用过程中容易出现开裂、鼓包、坑槽等病害，本发明开发的纤维复合树脂上面层通过掺加玄武岩纤维提高环氧树脂材料的韧性和 抗疲劳性能，实际使用过程中可有效减少环氧树脂的疲劳开裂、带裂缝工作耐久性不足的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装断面示意图。
附图标记含义：1-钢桥面板、2-二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层、3-纤维复合浇筑式沥青混凝土下面层、4-碎石嵌层、5-叠合型纤维环氧树脂粘结层、6-纤维复合树脂上面层、7-防水膜、8-碳纤维布、9-二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层、10-铆钉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明中所采用的原料来源如下：
二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层：江苏中路交通科学技术有限公司
30#沥青：江苏中亿通道路新材料有限公司
湖沥青：江苏中亿通道路新材料有限公司
玄武岩碎石：江苏茅迪集团有限公司
石灰岩矿粉：江苏茅迪集团有限公司
天然砂：江苏茅迪集团有限公司
玄武岩纤维：山东欧德化纤制品有限公司玄武岩纤维
碳纤维：中安信科技有限公司
碳纤维布：无锡英肯建筑建筑科技有限公司
无溶剂型聚氨酯：江苏中路交通科学技术有限公司
高韧树脂：江苏中路交通科学技术有限公司
实施例1
一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法，包括以下步骤：
(1)对钢桥面板进行喷砂除锈，喷砂除锈后的钢桥面板清洁度达到Sa2.5级，粗糙度为108μm；
(2)称取双酚F型环氧树脂81份、环氧氯丙烷15份、石墨粉6份，搅拌混合，在60℃条件下反应1h后，迅速一次性的加入65份二氰二胺固化剂w，75℃条件下反应30min，并冷却至常温，制备二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层。
表1 二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层性能参数
试验项目 单位 测试结果
拉伸强度(23℃) MPa 3.6
断裂伸长率(23℃) ％ ≥142
不透水性(0.3MPa，24h) - 不透水
吸水率 ％ 0.21
附着力拉拔强度(23℃) MPa 1.37
(3)在钢桥面板上采用人工辊涂施工二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层，涂布厚度为0.55mm，涂布过程中进行外观检查，确保无漏涂；
(4)称取3～5mm粒径玄武岩28份、5～10mm粒径的玄武岩22份、1～3mm粒径的天然砂15份，在260～280℃条件下加热3.5h，称取石灰岩矿粉25份，在80～120℃条件下加热1h，按7:3比例称取30#直馏沥青和湖沥青掺配获得沥青胶结料8份，混合后在175℃条件下加热3h，拌缸提前预热至230～250℃，将加热后的玄武岩、天然砂倒入拌缸，加入碳纤维，搅拌20～30s后，将加热的沥青倒入拌缸，搅拌60～90s，制得纤维复合浇注式沥青混凝土；
表2 纤维复合浇筑式沥青混合料性能参数
试验项目 单位 测试结果
刘埃尔流动性(240℃) s 21
贯入度(40℃) mm 2.4
动稳定度(60℃、0.7MPa) 次/mm 849
低温弯曲应变(-10℃，50mm/min) με 3185
(5)在二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层上铺筑纤维复合浇注式沥青混凝土，铺筑厚度为3cm，得到纤维复合浇筑式沥青混凝土下面层；
(6)采用沥青胶结料对碎石进行预拌，沥青胶结料用量为碎石质量的0.5％，预拌后对碎石进行冷却后，在纤维复合浇注式沥青混凝土上同步撒布碎石，碎石覆盖率为60％，撒布后用小型钢轮压路机进行碾压；
(7)称取乙二醇32份、环氧丙烷聚醚20份、邻苯二甲酸7份、甲苯基缩水醚12份，加压1MPa，混合均匀，60℃条件下搅拌60min，制备得到A组分，B组分为六次甲基二异氰酸醋，将制备的A组分与B组分按50：50比例搅拌混合，制备得到无溶剂型聚氨酯材料；
(8)在碎石嵌层上涂布无溶剂型聚氨酯材料，涂布厚度为3mm，得到防水膜层；
(9)在防水膜层上铺碳纤维布，并采用铆钉进行固定，铆钉固定顺桥向间距1.5m，横桥向间距0.8m；
表3 碳纤维布性能参数
试验项目 单位 测试结果
抗拉强度 MPa 3674
受拉弹性模量 MPa 2.64*10 5
动稳定度(60℃、0.7MPa) 次/mm 1.9
(10)在碳纤维布上涂布二阶段热塑性环氧树脂，涂布厚度为1.5mm，得到二阶段热塑性环氧树脂粘结层；
(11)称取95份双酚F型环氧树脂、酚氧环氧3份、650聚酰胺8份，60℃条件下反应1.5h得到主剂，固化剂为二乙烯三胺，按主剂：固化剂5:1的比例称取主剂和固化剂，75℃条件下反应45min，冷却至常温，制备得到高韧树脂；
(12)称取高韧树脂7份、4.75-9.5mm粒径玄武岩骨料22份、2.36-4.75mm粒径玄武岩骨料20份、0.6-2.36mm粒径玄武岩骨料15份、0.075-0.6mm粒径玄武岩骨料16份、石灰岩矿粉20份、玄武岩纤维1份，常温条件下拌和均匀，制备得到纤维树脂混合料；
表4 纤维树脂混合料性能参数
试验项目 单位 测试结果
拉伸强度(23℃) MPa 27
断裂伸长率(23℃) ％ 113
低温弯曲应变(-10℃，50mm/min) με 10743
疲劳寿命(1200με) 万次 ＞100万次
(13)在二阶段热塑性环氧树脂粘结层上铺筑纤维树脂混合料，并进行碾压，常温条件下养生3d后开放交通，碾压后厚度为3cm。
实施例2
一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法，包括以下步骤：
(1)对钢桥面板进行喷砂除锈，喷砂除锈后的钢桥面板清洁度达到Sa2.5级，粗糙度为104μm；
(2)称取双酚F型环氧树脂82份、环氧氯丙烷13份、石墨粉7份，搅拌混合，在60℃条件下反应1h后，迅速一次性的加入60份酸酐固化剂w，75℃条件下反应30min，并冷却至常温，制备二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层。
表1 二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层性能参数
试验项目 单位 测试结果
拉伸强度(23℃) MPa 3.8
断裂伸长率(23℃) ％ ≥134
不透水性(0.3MPa，24h) - 不透水
吸水率 ％ 0.23
附着力拉拔强度(23℃) MPa 1.51
(3)在钢桥面板上采用人工辊涂施工二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层，涂布厚度为0.5mm，涂布过程中进行外观检查，确保无漏涂；
(4)称取3～5mm粒径玄武岩26份、5～10mm粒径的玄武岩24份、1～3mm粒径的天然砂16份，在260～280℃条件下加热3.5h，称取石灰岩矿粉24份，在80～120℃条件下加热1h，按7:3比例称取30#直馏沥青和湖沥青掺配获得沥青胶结料8份，混合后在175℃条件下加热3h，拌缸提前预热至230～250℃，将加热后的玄武岩、天然砂倒入拌缸，加入碳纤维，搅拌20～30s后，将加热的沥青倒入拌缸，搅拌60～90s，制得纤维复合浇注式沥青混凝土；
表2 纤维复合浇筑式沥青混合料性能参数
试验项目 单位 测试结果
刘埃尔流动性(240℃) s 26
贯入度(40℃) mm 1.9
动稳定度(60℃、0.7MPa) 次/mm 792
低温弯曲应变(-10℃，50mm/min) με 3052
(5)在二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层上铺筑纤维复合浇注式沥青混凝土，铺筑厚度为3.5cm，得到纤维复合浇筑式沥青混凝土下面层；
(6)采用沥青胶结料对碎石进行预拌，沥青胶结料用量为碎石质量的0.4％，预拌后对碎石进行冷却后，在纤维复合浇注式沥青混凝土上同步撒布 碎石，碎石覆盖率为70％，撒布后用小型钢轮压路机进行碾压；
(7)称取乙二醇30份、环氧丙烷聚醚22份、邻苯二甲酸8份、甲苯基缩水醚13份，加压1MPa，混合均匀，60℃条件下搅拌60min，制备得到A组分，B组分为二苯基甲烷，将制备的A组分与B组分按50：52比例搅拌混合，制备得到无溶剂型聚氨酯材料；
(8)在碎石嵌层上涂布无溶剂型聚氨酯材料，涂布厚度为2.5mm，得到防水膜层；
(9)在防水膜层上铺碳纤维布，并采用铆钉进行固定，铆钉固定顺桥向间距1.8m，横桥向间距1m；
表3 碳纤维布性能参数
试验项目 单位 测试结果
抗拉强度 MPa 3674
受拉弹性模量 MPa 2.64*105
伸长率 ％ 1.9
(10)在碳纤维布上涂布二阶段热塑性环氧树脂，涂布厚度为1mm，得到二阶段热塑性环氧树脂粘结层；
(11)称取92份双酚F型环氧树脂、酚氧环氧4份、650聚酰胺6份，60℃条件下反应1.5h得到主剂，固化剂为偏苯三酸酐，按主剂：固化剂5:1.2的比例称取主剂和固化剂，75℃条件下反应45min，冷却至常温，制备得到高韧树脂；
(12)称取高韧树脂8份、4.75-9.5mm粒径玄武岩骨料24份、2.36-4.75mm粒径玄武岩骨料22份、0.6-2.36mm粒径玄武岩骨料16份、0.075-0.6mm粒径玄武岩骨料18份、石灰岩矿粉22份、玄武岩纤维1.5份，常温条件下拌和均匀，制备得到纤维树脂混合料；
表4 纤维树脂混合料性能参数
试验项目 单位 测试结果
拉伸强度(23℃) MPa 25.3
断裂伸长率(23℃) ％ 121
低温弯曲应变(-10℃，50mm/min) με 11867
疲劳寿命(1200με) 万次 ＞100万次
(13)在二阶段热塑性环氧树脂粘结层上铺筑纤维树脂混合料，并进行碾压，常温条件下养生3d后开放交通，碾压后厚度为3cm。
实施例3
一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法，包括以下步骤：
(1)对钢桥面板进行喷砂除锈，喷砂除锈后的钢桥面板清洁度达到Sa2.5级，粗糙度为112μm；
(2)称取双酚F型环氧树脂85份、环氧氯丙烷14份、石墨粉5份，搅拌混合，在60℃条件下反应1h后，迅速一次性的加入62份聚酰胺固化剂w，75℃条件下反应30min，并冷却至常温，制备二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层。
表1 二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层性能参数
试验项目 单位 测试结果
拉伸强度(23℃) MPa 3.9
断裂伸长率(23℃) ％ ≥148
不透水性(0.3MPa，24h) - 不透水
吸水率 ％ 0.27
附着力拉拔强度(23℃) MPa 1.52
(3)在钢桥面板上采用人工辊涂施工二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层，涂布厚度为0.6mm，涂布过程中进行外观检查，确保无漏涂；
(4)称取3～5mm粒径玄武岩30份、5～10mm粒径的玄武岩25份、1～3mm粒径的天然砂19份，在260～280℃条件下加热3.5h，称取石灰岩矿粉28份、碳纤维2份，在80～120℃条件下加热1h，按7:3.5比例称取30#直馏沥青和湖沥青掺配获得沥青胶结料9份，混合后在175℃条件下加热3h，拌缸提前预热至230～250℃，将加热后的玄武岩、天然砂倒入拌缸，加入碳纤维，搅拌20～30s后，将加热的沥青倒入拌缸，搅拌60～90s，制得纤维复合浇注式沥青混凝土；
表2 纤维复合浇筑式沥青混合料性能参数
试验项目 单位 测试结果
刘埃尔流动性(240℃) s 26
贯入度(40℃) mm 2.5
动稳定度(60℃、0.7MPa) 次/mm 882
低温弯曲应变(-10℃，50mm/min) με 3308
(5)在二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层上铺筑纤维复合浇注式沥青混凝土，铺筑厚度为2.5cm，得到纤维复合浇筑式沥青混凝土下面层；
(6)采用沥青胶结料对碎石进行预拌，沥青胶结料用量为碎石质量的0.5％，预拌后对碎石进行冷却后，在纤维复合浇注式沥青混凝土上同步撒布碎石，碎石覆盖率为80％，撒布后用小型钢轮压路机进行碾压；
(7)称取乙二醇35份、环氧丙烷聚醚24份、邻苯二甲酸9份、甲苯基缩水醚14份，加压1MPa，混合均匀，60℃条件下搅拌60min，制备得到A组分，B组分为二苯基甲烷，将制备的A组分与B组分按50：54比例搅拌混合，制备得到无溶剂型聚氨酯材料；
(8)在碎石嵌层上涂布无溶剂型聚氨酯材料，涂布厚度为4mm，得到防水膜层；
(9)在防水膜层上铺碳纤维布，并采用铆钉进行固定，铆钉固定顺桥向间距2m，横桥向间距1m；
表3 碳纤维布性能参数
试验项目 单位 测试结果
抗拉强度 MPa 3674
受拉弹性模量 MPa 2.64*105
伸长率 ％ 1.9
(10)在碳纤维布上涂布二阶段热塑性环氧树脂，涂布厚度为2mm，得到二阶段热塑性环氧树脂粘结层；
(11)称取95份双酚F型环氧树脂、酚氧环氧5份、650聚酰胺9份，60℃条件下反应1.5h得到主剂，固化剂为偏苯三酸酐，按主剂：固化剂5:1.5的比例称取主剂和固化剂，75℃条件下反应45min，冷却至常温，制备得到高韧树脂；
(12)称取高韧树脂8份、4.75-9.5mm粒径玄武岩骨料25份、2.36-4.75mm粒径玄武岩骨料20份、0.6-2.36mm粒径玄武岩骨料20份、0.075-0.6mm粒径玄武岩骨料20份、石灰岩矿粉24份、玄武岩纤维2份，常温条件下拌和均匀，制备得到纤维树脂混合料；
表4 纤维树脂混合料性能参数
试验项目 单位 测试结果
拉伸强度(23℃) MPa 25
断裂伸长率(23℃) ％ 119
低温弯曲应变(-10℃，50mm/min) με 10993
疲劳寿命(1200με) 万次 ＞100万次
(13)在二阶段热塑性环氧树脂粘结层上铺筑纤维树脂混合料，并进行碾压，常温条件下养生3d后开放交通，碾压后厚度为3cm。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡 献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (11)

  1. 一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装，其特征在于：所述防水铺装为层状复合结构，由钢桥面板(1)、二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层(2)、纤维复合浇筑式沥青混凝土下面层(3)、碎石嵌层(4)、叠合型纤维环氧树脂粘结层(5)、纤维复合树脂上面层(6)组成；在钢桥面板(1)上表面设置有二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层(2)，所述二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层(2)上表面设置有纤维复合浇注式沥青混凝土下面层(3)，所述纤维复合浇注式沥青混凝土下面层(3)上表面同步嵌入碎石嵌层(4)，所述碎石嵌层(4)上表面设置有叠合型环氧树脂粘结层(5)，所述双层叠合型环氧树脂粘结层(5)上表面设置有纤维复合树脂上面层(6)。
  2. 根据权利要求1所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装，其特征在于：所述二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层(2)由环氧树脂A和固化剂B组成，其质量比为60:35～40，涂布厚度为0.5～0.6mm，所述环氧树脂A包括80～85份双酚F型环氧树脂、10～15份环氧氯丙烷、5～7份石墨粉，所述固化剂B为二氰二胺、酸酐、聚酰胺中的一种。
  3. 根据权利要求1所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装，其特征在于：所述纤维复合浇注式沥青混凝土下面层(3)包括沥青胶结料7～10份、3～5mm粒径玄武岩25～30份、5～10mm粒径的玄武岩20～25份、1～3mm粒径的天然砂15～20份、石灰岩矿粉20～30份、碳纤维1～2份，其中所述沥青胶结料由30#直馏沥青和湖沥青按7:2.5～3.5掺配，所述碳纤维直径为6mm。
  4. 根据权利要求1所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装，其特征在于：所述碎石嵌层(4)为3～5mm粒径的玄武岩碎石，针片状含量≤8％，碎石覆盖率控制在50％～80％，碎石嵌层(4)与纤维复合浇注式沥青混凝土同步施工。
  5. 根据权利要求1所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装，其特征在于：所述叠合型环氧树脂粘结层(5)从下到上依次为2.5～4mm厚的防水膜层(7)、碳纤维布(8)、1～2mm厚的二阶段热塑性环氧树脂粘结层(9)，碳纤维布(8)采用铆钉(10)固定，铆钉顺桥向间距1.5～2m，横桥向间距0.8～1m。
  6. 根据权利要求5所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装，其特征在于：所述防水膜(7)为无溶剂型聚氨脂材料，由A、B双组分构成，质量比为50：45～55，A组分包括乙二醇30～35份、环氧丙烷聚醚20～25份、邻苯二甲酸6～9份、甲苯基缩水醚10～14份，B组分为六次甲基二异氰酸醋、二苯基甲烷二异氰酸醋中的一种，碳纤维布(8)厚度为0.111mm，宽度为50cm，所述二阶段热塑性环氧树粘结层(9)由环氧树脂A和固化剂B组成，其质量比为60:35～40，涂布厚度为0.5～0.6mm，所述环氧树脂A包括80～85份双酚F型环氧树脂、10～15份环氧氯丙烷、5～7份石墨粉，所述固化剂B为二氰二胺、酸酐、聚酰胺中的一种。
  7. 根据权利要求6所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装，其特征在于：所述高韧树脂由主剂：固化剂按5:1～1.5比例掺配，主剂包括90～95份双酚F型环氧树脂、酚氧环氧3～5份、650聚酰胺6～10份，固化剂为二乙烯三胺、偏苯三酸酐、氨基树脂中的一种，所述碳纤维直径为6mm。
  8. 根据权利要求1所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装，其特征在于：所述纤维复合树脂上面层(6)包括高韧树脂7～8份、4.75-9.5mm粒径玄武岩骨料20～25份、2.36-4.75mm粒径玄武岩骨料18～22份、0.6-2.36mm粒径玄武岩骨料15～20份、0.075-0.6mm粒径玄武岩骨料15～20份、石灰岩矿粉19～24份、玄武岩纤维1～2份。
  9. 根据权利要求1～8任一项所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装的施工方法，其特征在于：包括如下操作步骤，
    S1.按照以下步骤制备二阶段热塑性环氧树脂材料：第一阶段按比例称取双酚F型环氧树脂、环氧氯丙烷、石墨粉，搅拌混合，在60℃条件下反应1h， 第二阶段迅速一次性的加入固化剂w，75℃条件下反应30min，冷却至常温。
    S2.钢桥面板喷砂除锈后，在钢桥面板上涂布步骤S1中制备的二阶段热塑性环氧树脂材料，得到二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层(2)，涂布厚度控制在0.5～0.6mm；
    S3.称取3～5mm粒径玄武岩25～30份、5～10mm粒径的玄武岩20～25份、1～3mm粒径的天然砂15～20份，在260～280℃条件下加热不少于3h，称取石灰岩矿粉20～30份，在80～120℃条件下加热不少于1h，按7:2.5～3.5比例称取30 #直馏沥青和湖沥青掺配获得沥青胶结料7～10份，混合后在165～175℃条件下加热3h，拌缸提前预热至230～250℃，将加热后的玄武岩、天然砂倒入拌缸，加入碳纤维，搅拌20～30s后，将加热的沥青倒入拌缸，搅拌60～90s，制得纤维复合浇注式沥青混凝土；
    S4.在所述二阶段热塑性环氧树脂防水粘结层(2)上铺筑纤维复合浇注式沥青混凝土，得到纤维复合浇筑式沥青混凝土下面层(3)，在所述纤维复合浇注式沥青混凝土上撒布并碾压碎石嵌层(4)；
    S5称取乙二醇30～35份、环氧丙烷聚醚20～25份、邻苯二甲酸6～9份、甲苯基缩水醚10～14份，加压0.8～1MPa，混合均匀，60℃条件下搅拌50～60min，制备得到A组分，B组分为六次甲基二异氰酸醋、二苯基甲烷、二异氰酸醋中的一种，将制备的A组分与B组分按50：45～55比例搅拌混合，得到无溶剂型聚氨酯材料；
    S6.在所述碎石嵌层(4)上涂布无溶剂型聚氨酯材料，得到防水膜层(7)；
    S7.在所述防水膜层(7)上铺碳纤维布(8)，并采用铆钉(10)进行固定；
    S8.在所述碳纤维布(8)上涂布1～2mm厚的二阶段热塑性环氧树脂，得到二阶段热塑性环氧树脂粘结层(9)；
    S9.称取90～95份双酚F型环氧树脂、酚氧环氧3～5份、650聚酰胺6～10份获得主剂，60℃条件下反应1.5h，按主剂：固化剂5:1～1.5的比例加入固化剂，75℃条件下反应45min，冷却至常温，制备得到高韧树脂；
    S10.称取高韧树脂7～8份、4.75-9.5mm粒径玄武岩骨料20～25份、2.36-4.75mm粒径玄武岩骨料18～22份、0.6-2.36mm粒径玄武岩骨料15～20份、0.075- 0.6mm粒径玄武岩骨料15～20份、石灰岩矿粉19～24份、玄武岩纤维1～2份，常温条件下拌和均匀，制备得到纤维树脂混合料；
    S11.在所述二阶段热塑性环氧树脂粘结层(9)上铺筑纤维树脂混合料，得到纤维复合树脂上面层(6)，常温养生后得到桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装。
  10. 根据权利要求9所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法，其特征在于：在所述S4撒布并碾压碎石嵌层之前，用0.2％～0.5％的所述沥青胶结料对碎石进行预拌，预拌后冷却的碎石不能结团。
  11. 根据权利要求9或10所述的桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法，其特征在于：所述S11纤维复合树脂上面层厚度为25～35mm。
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