CN103924495A - 一种中小钢桥桥面铺装系统及实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中小钢桥桥面铺装系统，其特征为：所述的铺装系统从下到上分别设置有防水层、粘结层、防水改性沥青砂层、热喷SBS改性沥青层以及高粘改性沥青层。本发明防水层采用改性环氧树脂防水层，阻断了钢桥面的锈蚀。粘结层采用粘结颗粒和碎石，提高了沥青砂和防水层之间的粘结，而沥青砂混合料具有浇注式沥青混合料的柔韧性，但是其高温稳定性比浇注式沥青混合料提高很多。高粘度改性沥青层作为抗滑表层，使其具有良好的高温稳定性、低温抗裂性和应力松弛能力。该铺装层对施工环境条件的要求不高，不需要特殊的施工机具、苛刻的工艺要求。总体上来说高温稳定性好，抗车辙能力强；抗裂能力强，密水性能好，无渗水现象；变形追从性好；施工工艺成熟，工期短，可马上开放交通；工程造价较低。
Description
技术领域
本发明涉及钢桥面铺装，特别涉及城市中小钢桥面的桥面铺装，具体地说是一种适应于在城市中小钢桥面的桥面铺装系统及实施方法。
背景技术
由于钢桥面板是焊接固定在正交异性结构梁和纵肋上，并且钢桥面体系柔性大、易挠曲，在车辆荷载、温度荷载作用下的变形和受力特点与普通水泥混凝土桥梁具有非常明显的区别，在同一桥梁的不同部位，变形和受力也具有非常明显的区别。
对于大跨径钢桥面铺装国内外也已经开展了大量的研究，比较成熟的技术分为以下三大类：环氧沥青混凝土铺装、浇筑式沥青混凝土铺装和SMA铺装。
在现有钢桥面铺装技术中，环氧沥青混凝土铺装是国内外较为推崇的技术，具备密水性好、抗裂性好、变形追从性好、抗老化、抗疲劳、抗腐蚀等诸多优点。但环氧技术在我国钢桥面铺装的应用中还是出现了一些问题，主要表现在其工艺要求非常严苛，要求桥面不含任何杂质、尘埃和水分，整体铺装需要成套专用设备，铺装成本很高，并且在施工完成后需两个月左右的养生时间才能开放交通。目前在我国使用过程中，因受施工进度控制限制，养生期不足问题造成的环氧沥青项目失败概率占了近半数。使此技术的推广受到人为因素的干扰还是有一定的局限性。
浇筑式沥青混凝土虽然无须长时间养护，但其必须使用专用设备，其高昂的单次设备使用费也不适应小跨度钢桥面。同时，其铺装时温度高达210~260℃，钢板受热变形，冷却时钢板与混合料收缩速度不一，秋冬季施工尤其容易造成结构缺陷。另外，该材料虽然有着良好的低温抗裂性能，但不适应我国南方夏季持续高温的大陆季节性气候与严重超载情况。浇筑式沥青混凝土的高温稳定性不足，易产生车辙，混合料易产生流淌，不适于大坡度桥梁。
相对环氧和浇筑式沥青混凝土铺装方案，传统SMA沥青混凝土铺装具备施工工艺成熟，工期短，造价低等特点。但其一般都基于普通改性沥青，在没有严格的质量保证措施下易出现层间滑移，引起臃包、开裂、车辙等问题。
但对于中小跨径的钢箱梁桥面来说，其桥面铺装有着特殊的特点及要求。
1、价格
中小跨径的钢箱梁桥面主要用于跨河桥、跨线桥等，其主要特点在于工程体量较小，投资量较小，资金不充裕。因此桥梁跨度不长，总体铺装层的预算有限，需要选择一种相对廉价并耐久的铺装形式与结构形式。环氧沥青混凝土铺装、浇筑式沥青混凝土铺装价格较高。
2、时间
中小跨径的钢桥面主要用于市政道路、高架立交等场合，其一般工期紧张，希望在施工结束后能够立即开放交通。环氧沥青混凝土铺装需要长达30天左右的养生期。
3、设备与机具
浇筑式沥青混凝土铺装需要专用的设备和机具，远距离调运成本较高且不便，特别是拌和楼需要拌和200℃以上的沥青混合料，这是一般拌和楼无法达到的，限制了其使用。
4、坡度
于上下匝道等坡度较大的场合，不适宜使用自流性的浇筑式沥青混合料，易造成厚度不均匀。
5、难度
SMA沥青混凝土铺装施工难度最低；浇筑式沥青混凝土由于需要专用设备，施工难度最高。
6、路面性能
浇筑式沥青混凝土的防水性能最佳；环氧沥青混凝土的抗车辙性能、抗变形性能最佳。值得注意的是：SMA沥青混凝土在完全压实条件下，其也具有优良的防水性与抗车辙、抗变形性能。
7、压实效果
浇筑式沥青混凝土为自流性沥青混凝土，无需压实；环氧沥青混凝土在养生期内压实均有效；SMA沥青混凝土由于钢桥面共振，压实难度最大，在不使用振动碾压的条件下，很难达到压实度要求。
目前在中小钢桥桥面铺装设计中，为了提高中小钢桥桥面铺装的性能，大部分采用在桥面钢板上焊接钢筋以提高钢板和混凝土层的粘结力的方法。这种做法使得对混凝土的剪切强度提出了更要的要求，而且没有从本质上解决钢桥面铺装所面临的特殊的问题。鉴于此，参考大跨径钢桥面铺装的结构形式，结合中小跨径钢桥的特点，提出本发明专利。
发明内容
本发明的一个目的在于解决上述问题，提供一种中小钢桥面的桥面铺装系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种中小钢桥面的桥面铺装系统，其特征在于：所述的铺装系统从下到上分别设置有防水层、粘结层、防水改性沥青砂层、热喷SBS改性沥青层以及高粘改性沥青层。防水层采用改性环氧树脂防水层，改性环氧树脂用量为2.5~3.5kg/m2。粘结层由粘结颗粒和碎石组成，其中粘结颗粒直径为0.8~1.2mm，粘结颗粒用量为0.8~1.0kg/m2，碎石粒径为5~10mm，碎石的用量为1.6~2kg/m2。改性防水沥青砂厚度为2.5~3.5cm。热喷SBS改性沥青的用量为0.2～0.4kg/m2。高粘改性沥青的厚度为3.5~4.5cm。
本发明的另一目的在于提供一种中小钢桥面的桥面铺装系统实施方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种中小钢桥面的桥面铺装系统实施方法，其特征在于：所述桥面铺装系统的实施包括以下步骤：A、钢桥面板先进行清洗处理后，将改性环氧树脂防水层均匀的倒在钢桥面板施工面上，形成改性环氧树脂防水层，在施工完成改性环氧树脂防水层后15分钟内，将粘结层颗粒和碎石均匀的抛洒在尚未固化的防水层上，形成防水粘结层；B、在施工后的防水粘结层上面摊铺改性防水沥青砂，形成防水改性沥青砂层；C、在改性防水沥青砂层上面热喷SBS改性沥青后摊铺高粘改性沥青层。各层原料的厚度或用量分别为改性环氧树脂防水层2.5~3.5kg/m2；粘结层由粘结颗粒和碎石组成，其中粘结颗粒直径为0.8~1.2mm，粘结颗粒用量为0.8~1.0kg/m2，碎石粒径为5~10mm，碎石的用量为1.6~2kg/m2；改性防水沥青砂层厚度为2.5~3.5cm；热喷SBS改性沥青的用量为0.2～0.4kg/m2；高粘改性沥青层的厚度为3.5~4.5cm。
本发明使用了改性环氧树脂防水层，阻断了钢桥面的锈蚀。粘结颗粒和5~10mm碎石提高了沥青砂和防水层之间的粘结，而经过特殊设计的沥青砂混合料具有浇注式沥青混合料的柔韧性，但是其高温稳定性比浇注式沥青混合料提高很多。高粘度改性沥青SMA-10混合料作为抗滑表层，使其具有良好的高温稳定性、低温抗裂性和应力松弛能力。该铺装层铺装对施工环境条件的要求不高，不需要特殊的施工机具、苛刻的工艺要求。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的描述并给出实例。
本发明的技术方案是这样实现的，一种中小钢桥面的桥面铺装系统，其特征在于：所述的铺装系统从下到上分别设置有改性环氧树脂防水层、粘结层、防水改性沥青砂层、热喷SBS改性沥青层以及高粘改性沥青层。其中高粘改性沥青层采用高粘改性沥青SMA-10。它们的厚度或用量为改性环氧树脂防水层3kg/m2、粘结层颗粒0.8~1.0kg/m2，颗粒直径为1mm、5~10mm碎石1.8kg/m2、3cm改性防水沥青砂、热喷SBS改性沥青0.2～0.4kg/m2、4cm高粘改性沥青SMA-10。
一种中小钢桥面的桥面铺装系统实施方法，其特征在于：所述钢桥面铺装系统的实施包括以下步骤，A、钢桥面板先进行清洗处理，用小铲刮掉附着在钢板表面上的较厚的油和油脂，然后对局部受油污污染的部位采用碱性清洗剂（如磷酸三钠等）清洗，并用清水冲洗干净；抛丸前用加压的热水冲洗；冲洗后，刚板表面的pH值不应大于冲洗用水的pH值。B、抛丸除锈施工，采用多台抛丸机并行直线连续抛丸的方式，每次行走距离不超过50m，往返多次，直至将整个需除锈范围抛丸完毕；抛丸处应互相搭接5～10cm。C、用吸尘器去除底涂表面的浮灰等松散物。如果底涂表面潮湿，用干净、干燥的布等吸出表面的水分，并用鼓风机将表面吹至干燥。将改性环氧树脂防水层均匀的倒在施工面上，用带齿刮板将防水层均匀的刮开，然后再用消泡滚涂将搅拌时带入防水层的空气尽量排出。两天施工接头搭接为10cm。在施工完成改性环氧树脂防水层后15分钟内，按照推荐用量，均匀的将粘结层颗粒和5~10mm碎石均匀的抛洒在尚未固化的防水层上。D、在施工后的防水粘结层上面摊铺3cm改性防水沥青砂。E、在改性防水沥青砂上面热喷SBS改性沥青后摊铺高粘改性沥青SMA-10。
改性环氧树脂防水层采用西卡公司生产的SikaCorHM Mastic环氧防水层，采用了耐高温的环氧树脂，具有优异的抗化学用品腐蚀性能，具有坚韧的强度和弹性，不易碎裂。
粘结层采用粘结颗粒和5~10mm碎石，粘结颗粒采用西卡公司生产的Sikalastic 827 HT 粘结颗粒，是一种乙烯和醋酸乙烯酯在有催化剂作用时形成的共聚物，具有良好弹性的热塑性树脂。在沥青摊铺过程中，热融颗粒与改性沥青中的纤维交联在一起，形成网状结构，增加了防水层和防水该小改性沥青砂的剪切作用。配合5~10mm的碎石粘结层可以通过化学粘结键和物理剪切键的双重功效，增强了铺装系统的粘结强度和抗剪切强度。
防水改性沥青砂，其配方为胶结料采用SBS改性沥青，沥青含量为6%~8%，设计空隙率为2~3%，70℃动稳定度技术要求为不小于3500次/mm，-10℃低温弯拉应变技术要求为不小于3000微应变，级配范围见表1。防水改性沥青砂层位于防水粘结层之上，其既满足结构功能性要求，又兼有良好的力学特性的层位，设计厚度为2～3cm，具有如下优点：①避免下层防水层施工时被刺破，兼有防水体系中保护层的作用；②空隙率小，具有良好的密水作用，抗水损害能力强；③优良的的抗拉和抗剪特性；④良好的变形协调性能和高温抗车辙能力；③良好的中温抗疲劳特性和低温抗裂性。
高粘改性沥青SMA-10组成系统的抗滑表层。高粘度改性沥青的指标和性能要求见表2，级配见表3， SMA10混合料技术指标和性能要求见表4。
对于热喷SBS改性沥青具有较为优异的粘结性能，可以把防水改性沥青砂和SMA-10两种沥青层较好得粘结在一起。
本发明的桥面铺装系统总体上来说层间粘结强度较高，整个系统的高温70 ℃剪切试验结果可以达到1.3MPa。防水改性沥青砂70℃动稳定度结果为4300次/mm，系统的高温稳定性好，抗车辙能力强；抗裂能力强，防水改性沥青砂-10℃低温弯拉应变为3400微应变，密水性能好，试验结果显示所有结构层均无渗水现象；防水沥青砂具有浇注式沥青混凝土一样的变形追从性，防水改性沥青砂的施工工艺成熟，工期短，可马上开放交通；工程造价较低。
表1 防水改性沥青砂级配范围
表2 高粘度改性沥青指标和性能要求
表3 SMA-10混合料级配范围
表4 SMA10混合料指标和性能要求
Claims (8)
1.一种中小钢桥面的桥面铺装系统，其特征在于：所述的铺装系统从下到上分别设置有防水层、粘结层、防水改性沥青砂层、热喷SBS改性沥青层以及高粘改性沥青层。
2.根据权利要求1所述的一种中小钢桥面的桥面铺装系统，其特征在于防水层采用改性环氧树脂防水层，改性环氧树脂用量为2.5~3.5kg/m2。
3.根据权利要求1所述的一种中小钢桥面的桥面铺装系统，其特征在于粘结层由粘结颗粒和碎石组成，其中粘结颗粒直径为0.8~1.2mm，粘结颗粒用量为0.8~1.0kg/m2，碎石粒径为5~10mm，碎石的用量为1.6~2kg/m2。
4.根据权利要求1所述的一种中小钢桥面的桥面铺装系统，其特征在于改性防水沥青砂厚度为2.5~3.5cm，防水改性沥青砂胶结料采用SBS改性沥青，沥青含量为6%~8%。
5.根据权利要求1所述的一种中小钢桥面的桥面铺装系统，其特征在于热喷SBS改性沥青的用量为0.2～0.4kg/m2。
6.根据权利要求1所述的一种中小钢桥面的桥面铺装系统，其特征在于高粘改性沥青的厚度为3.5~4.5cm。
7.一种中小钢桥面的桥面铺装系统实施方法，其特征在于：所述桥面铺装系统的实施包括以下步骤：A、钢桥面板先进行清洗处理后，将改性环氧树脂防水层均匀的倒在钢桥面板施工面上，形成改性环氧树脂防水层，在施工完成改性环氧树脂防水层后15分钟内，将粘结层颗粒和碎石均匀的抛洒在尚未固化的防水层上，形成防水粘结层；B、在施工后的防水粘结层上面摊铺改性防水沥青砂，形成防水改性沥青砂层；C、在改性防水沥青砂层上面热喷SBS改性沥青后摊铺高粘改性沥青层。
8.根据权利要求1所述的一种中小钢桥面的桥面铺装系统实施方法，其特征在于：各层原料的厚度或用量分别为改性环氧树脂防水层2.5~3.5kg/m2；粘结层由粘结颗粒和碎石组成，其中粘结颗粒直径为0.8~1.2mm，粘结颗粒用量为0.8~1.0kg/m2，碎石粒径为5~10mm，碎石的用量为1.6~2kg/m2；改性防水沥青砂层厚度为2.5~3.5cm；热喷SBS改性沥青的用量为0.2～0.4kg/m2；高粘改性沥青层的厚度为3.5~4.5cm。
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