沥青桥面（通用11篇）
沥青桥面 篇1
0 引言
粘结层在桥面铺装中起着非常重要的作用,其将水泥混凝土板和沥青混凝土铺装层粘结成一个整体,可以改善桥面板与铺装层的受力情况[1]。目前国内外已有很多学者对粘结层材料进行了深入的研究,张娟[2]针对溶剂型粘结剂、水性沥青基涂料和SBS改性沥青3种代表性涂膜类防水粘结材料的抗剪性能和抗拉性能进行了系统试验研究;陆长兵[3]通过对SBS改性沥青、环氧沥青、FYT桥面二涂防水粘结层材料3种防水粘结材料的性能研究,对比了3种防水粘结材料的剪切强度、拉拔强度和老化性能;郭寅川[4]利用自行研发的多功能剪切仪,对普通沥青、SBS改性沥青和SBS改性乳化沥青这3种常用的粘结层材料在不同温度及不同洒布量条件下的粘结性能进行试验研究,提出以不同温度下的粘结抗剪强度作为评价指标。目前的粘结层材料研究大多针对SBS改性沥青,几乎没有针对环氧乳化沥青的,然而工程实践发现,SBS改性沥青的粘结性较差,容易导致桥面铺装结构层间滑移破坏,环氧树脂具有强度高、粘度好、弹性大、有一定热固性等特点,从而使得环氧树脂改性乳化沥青具有较强的粘结力、高温稳定性、优越的弹性恢复能力、较高的抗压和抗变形能力、较低的热熔性等优点,是桥面铺装粘结层的理想材料[5]。为此采用剪切试验和拉拔试验,系统研究环氧乳化沥青粘结层材料的粘结性能,并与SBS改性沥青、海川高粘沥青和环氧沥青等粘结层材料进行性能对比分析。
1 实验
(1)试验方案中采用的试验结构模型如图1所示。
(2)性能指标为抗剪强度和抗拔强度,相应的试验方法为剪切试验和拉拔试验。抗剪试验所使用的试验仪器为自主研发的“结构层环剪试验仪”,工作原理图如图2所示,该仪器可在控制温度、垂直荷载及剪切速率等条件下,能较真实地模拟路面的受力情况,具有较高的试验精度。试验开始之前,将双层复合试件置于上下剪切套筒之内,施加竖向荷载,以30mm/min的剪切速率进行试验。抗拔试验采用MTS-810试验机,将试件顶面、底面与金属拔头胶结在一起,整个试验过程在MTS温控箱中进行。
(3)环氧乳化沥青配方分为3组,环氧树脂(A)∶固化剂(B)∶乳化沥青(C)分别为20∶5∶75(Ⅰ组)、16∶4∶80(Ⅱ组)和12∶3∶85(Ⅲ组)。
(4)环氧乳化沥青洒布量为0.4kg/m2、0.6kg/m2、0.8kg/m2和1.0kg/m2。
(5)试验温度为20 ℃、40 ℃和60 ℃。20 ℃即为自然室温(5~6月);40 ℃、60 ℃需在试验前将试件放在恒温烘箱中,在(40±1)℃或(60±1)℃的条件下保温不少于5h。
(6)法向正应力为0.5 MPa、0.6 MPa、0.7 MPa、0.91MPa和1.01MPa。
2 原材料的技术性能
2.1 环氧乳化沥青
环氧乳化沥青主要是由环氧树脂、固化剂和乳化沥青按一定的比例组成。所采用的水性环氧树脂乳液是一种挥发性有机物(VOC)含量低的环保材料,具有无刺激性味道、对人体无任何危害以及使用简单、可用水清洗、无污染等诸多优点[6,7]。固化剂为加成聚合固化剂中的一种有机酸酐固化剂,其具有挥发性小、毒性低、对皮肤的刺激性小、对环氧树脂的配合量大、使用期长、操作方便等优点。采用SK-90A基质沥青及国内使用最多的阳离子中裂快凝型乳化剂。
按改性沥青材料要求对最佳配方的环氧乳化沥青(固化后)进行性能检验,由检验结果可知其纵向拉力保持率、粘度增加至1000Pa的时间(121℃)、热固性(140℃)等指标均符合技术要求。
2.2 沥青混合料
粗集料及细集料选用石灰岩,矿粉选用石灰岩矿粉,粗细集料和矿粉的技 术性能均 满足规范 要求,沥青采用SK-90A。AC-20沥青混合料级配如表1所示,最佳油石比条件下沥青混合料的马歇尔技术性能和路用性能均满足规范要求。
3 试件制备
3.1 实验模型
为模拟水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装结构,采用如图1所示的试验结构模型,试件为30cm×30cm×10cm双层板,上层为AC-20沥青混凝土板(沥青铺装下层)、下层为水泥混凝土板(水泥混凝土桥面)。
3.2 试件制备步骤
(1)考虑试件成型的方便,首先在30cm×30cm×5cm尺寸的试模内浇筑水泥混凝土板,为模拟水泥和混凝土桥面的表面,在水泥混凝土板浇筑成型的初期需对其表面进行拉毛处理,并应对板表面进行清洁处理。
(2)经过一定时间的养生后,并在保证水泥混凝土板表面干净的情况下,按设计用量在板表面均匀涂抹环氧乳化沥青,然后平置于阴凉、通风、干燥处;对于环氧乳化沥青粘结层材料,需在常温条件下养生不应小于24h,其他粘结层材料则在常温条件下养生不应小于12h。
(3)粘结层经规定时间的养生后,将水泥混凝土板放置于30cm×30cm×10cm的车辙板试模中,然后在其上铺装AC-20沥青混凝土,并按车辙板成型方式静碾成型,待沥青混凝土冷却后脱模。
(4)双层板成型后,需在常温条件下养生7d(目的在于使环氧乳化沥青充分的乳化和固化),然后采用钻芯取样机钻取10cm×10cm的芯样,即形成剪切和拉拔试件。
4 粘结层性能研究
前期试验研究发现,在3组环氧乳化沥青配方中,Ⅰ组的粘结性能稍差于Ⅱ组及Ⅲ组,受篇幅限制,Ⅰ组配方的粘结性能试验结果不再赘述。
4.1 抗剪性能研究
当试验温度为20 ℃、40 ℃及60 ℃时,桥面沥青铺装粘结层的抗剪强度试验结果如图3所示。
由试验结果可知,不同温度、不同配方下的抗剪强度均随正应力的增大近似呈线性增大,并且不同洒布量下的抗剪强度较为接近。当试验温度为20 ℃ 时,洒布量0.8kg/m2对应的抗剪强度最大,洒布量0.4kg/m2对应的抗剪强度最小,洒布量0.6kg/m2和1.0kg/m2对应的抗剪强度比较接近,介于0.8kg/m2和0.4kg/m2洒布量之间。当试验温度为40℃和60℃时,洒布量0.6kg/m2对应的抗剪强度最大,0.4kg/m2和0.8kg/m2的洒布量次之,而且两者的抗剪强度基本相当,1.0kg/m2洒布量的抗剪强度最小。其原因是:当洒布量过低时,粘结层没有形成有效的油膜厚度,故粘结力呈上升的趋势;当超过最佳洒布量时,多余的粘结材料层构成一个层间的滑动层,从而使抗剪强度降低,而最佳洒布量可使抗剪强度达到最大,在此基础上的沥青混凝土铺装层之间的粘结力是最紧密和有效的,能在一定程度上减轻外力荷载对铺装层的破坏[8]。
根据试验结果,按照库伦-莫尔关系式进行线性回归,可确定粘结力、内摩擦角与洒布量的关系,如图4所示。
由图4可知,粘结力随着温度的升高大幅度降低,而且不同温度、不同配方条件下的粘结力均随洒布量的增加先增大后减小,当温度为20 ℃时,洒布量0.8kg/m2对应的粘结力最大,Ⅱ 组及 Ⅲ 组配方的 粘结力分 别为0.848 MPa和0.822MPa,而且当洒布量相同时,Ⅱ组的粘结力较Ⅲ组大;当温度为40 ℃及60 ℃时,洒布量0.6kg/m2对应的粘结力最大,Ⅱ组配方的粘结力分别为0.535 MPa和0.353 MPa,而且Ⅱ组的粘结力较Ⅲ组大。相对而言,内摩擦角与洒布量的规律性稍差,当试验温度为20 ℃时,0.6kg/m2洒布量时内摩擦角较大,而且在相同洒布量时,Ⅱ组较Ⅲ组的内摩擦角大;当试验温度为40 ℃时,洒布量0.8kg/m2对应的内摩擦角最大,Ⅱ组较Ⅲ组的内摩擦角大,与40 ℃相同的是,当试验温度为60 ℃时,洒布量0.8kg/m2对应的内摩擦角最大,但不同的是Ⅲ组较Ⅱ组的内摩擦角大。综合粘结力和内摩擦角,并结合图2,Ⅱ组配方的抗剪强度优于Ⅲ组,为此认为最佳配方为Ⅱ组。
4.2 抗拔性能研究
不同温度(20 ℃、40 ℃和60 ℃)条件下的拉拔试验结果如图5所示。
由图5可知,抗拔强度受洒布量的影响比较大,随洒布量的增加先增大后减小,而且不同温度、不同配方条件下的抗拔强度最大值 对应的洒 布量相同,均为0.6kg/m2。20℃、40 ℃、60 ℃的抗拔强度分别为0.774 MPa、0.544 MPa、0.296MPa(Ⅱ组)和0.734MPa、0.497MPa、0.278MPa(Ⅲ组)。由以上结果可知,当温度由20 ℃升高到40 ℃和60 ℃时,抗拔强度降 低幅度分 别为30%、62% (Ⅱ 组)和32%、62%(Ⅲ组),Ⅱ组配方明显优于Ⅲ组。
最佳洒布量(0.6kg/m2)时,不同温度条件下的抗拔强度对比结果如图6所示。
由图6可知,温度对抗拔强度影响较大,随温度的升高,抗拔强度大幅降低,就Ⅱ组而言,当温度从20 ℃ 升高到40℃和60 ℃时,抗拔强度则由0.701 MPa降低到0.428 MPa和0.262MPa,分别降低38.9%和62.6%,与温度对粘结力的影响规律和影响程度相似。同时可以看出,3组环氧乳化沥青配方中,Ⅱ组配方略优于Ⅲ组。
5 不同粘结层材料性能对比实验研究
通过与SBS改性沥青、海川高粘沥青和环氧沥青的性能对比试验,进一步分析环氧乳化沥青的粘结性能。前期试验发现,SBS改性沥青的最佳洒布量为0.8kg/m2,海川高粘沥青最佳洒布量为0.4kg/m2,环氧沥青最佳洒布量为0.8kg/m2。仅就最佳洒布量下的粘结层抗剪强度和抗拔强度进行对比分析。
不同温度条件下4种粘层材料的抗剪强度试验结果及抗拔强度试验结果如图7、图8所示。
由图7、图8可知,抗剪强度随着温度的升高逐渐降低,并随着正应力的增大近似呈线性增大,当正应力取值为0.7MPa时,温度从20℃升高到60℃,环氧树脂沥青、环氧乳化沥青、海川高粘沥青及SBS改性沥青的抗剪强度分别从环氧树脂沥青、环氧乳化沥青、海川高粘沥青及SBS改性沥青的抗剪强度1.29MPa、1.20 MPa、1.09 MPa、0.97 MPa降低至0.94MPa、0.69 MPa、0.60 MPa、0.48MPa,降幅分别达到27.1%、42.5%、44.9%及50.5%。其中环氧沥青的抗剪强度最大,其次是环氧乳化沥青,优于海川高粘沥青和SBS改性沥青,而SBS改性沥青的抗剪强度最小。
抗拔强度试验结果表明,随着温度的升高,4种粘结层材料的抗拔强度有较大幅度的降低。当温度从20 ℃升高到60℃,环氧树脂沥青、环氧乳化沥青、海川高粘沥青及SBS改性沥青的抗拔强度分别从0.75 MPa、0.70 MPa、0.45 MPa、0.28MPa降低至0.32 MPa、0.26 MPa、0.13 MPa、0.09MPa,降幅分别达到57.3%、61.4%、71.1%及60.7%。其中环氧沥青的抗拔强度最大,而环氧乳化 沥青仅次 于环氧沥青,远优于海川高粘沥青和SBS改性沥青。
综合4种粘结层材料的抗剪强度和抗拔强度,环氧乳化沥青的性能仅次于环氧沥青,而远优于海川高粘沥青和SBS改性沥青,所以环氧乳化沥青是较为理想的粘结层材料。
6 结论
(1)环氧乳化沥青粘结层材料的抗剪强度均随正应力的增大近似线性增大,符合库伦-莫尔理论,而且随温度的升高,抗剪强度大幅度降低,粘结力随洒布量 的增加先 增大后减小。
(2)抗拔强度受洒布量及温度的影响均较大,且随着洒布量的增加先增大后减小并随温度的升高而大幅度降低,就Ⅱ组配方而言,温度由20 ℃ 升高到60 ℃ 时,抗拔强度 由0.774MPa降低至0.296MPa,降幅达62%。
(3)从抗剪强度和抗拔强度两方面考虑,环氧乳化沥青粘结层材料的最佳配方应为A(环氧树脂)∶B(固化剂)∶C(乳化沥青)=16∶4∶80。
(4)除20 ℃时,0.8kg/m2洒布量对应的抗剪强度最大,其余情况0.6kg/m2洒布量对应的抗剪强度和抗拔强度均最大。考虑到层间滑移破坏多发生在高温条件下,故粘结层宜按0.6kg/m2洒布。
沥青桥面 篇2
桥面沥青铺装粘结层拉、剪应力分析
水泥混凝土桥沥青铺装层的破坏主要与荷载作用下产生的应力集中有关,为准确分析桥梁各部应力集中的分布特性和变化规律,文章以线弹性分析理论为基础,采用通用大型有限元分析软件ANSYS,对不同荷载条件下的`铺装体系内部拉应力和剪应力进行计算分析.结果表明,将铺装体系内各部最大拉应力和最大剪应力值作为铺装层结构设计和材料选择时的一项重要控制指标是科学合理的.
作 者：苏应全 梁丽榕 SU Ying-quan LIANG Li-rong 作者单位：苏应全,SU Ying-quan(广西壮族自治区公路管理局,广西,南宁,530028)梁丽榕,LIANG Li-rong(南宁市新点线交通勘测设计有限责任公司,广西,南宁,530012)
刊 名：西部交通科技 英文刊名：WESTERN CHINA COMMUNICATIONS SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010 “”(1) 分类号：U443.3 关键词：桥面 粘结层 拉、剪应力 铺装沥青桥面 篇3
济南市公路管理局 山东济南 250013
摘要：橋面铺装的施工质量至关重要，直接影响到整个桥梁的使用性能和使用寿命。本文在借鉴同类桥面铺装施工的基础上，结合济广高速济南连接线工程（济南二环西路高架桥工程，以下简称高架桥）施工，从沥青混凝桥面铺装层施工的全过程进行全面质量控制和关键技术创新，既满足了桥面铺装的功能性及结构性的双重需要，又对提高桥梁寿命有积极的作用。
关键词：沥青混凝土；桥面铺装；质量控制；沥青胶砂；沥青玛蹄脂碎石混合料
1 概述
桥面铺装是桥梁行车体系的重要组成部分，同时桥面铺装也是路面最薄弱环节之一。一方面与普通沥青路面相比，桥面铺装的气候、行车条件更为严酷，破坏现象出现更早，破坏更严重；另一方面由于桥面水泥混凝土层与沥青层的模量相差很大，作用界面上应力相对集中，行车荷载作用时，桥面沥青混凝土层的受力作用比普通沥青混凝土路面要大得多；正是这些特殊的作用条件，要求桥面沥青铺装施工质量控制更为苛刻。高质量的沥青桥面铺装，不仅能提供行驶性能良好而耐久的桥面铺装体系，而且能作为桥面的有效防护系统，防止水份的渗透，保证桥梁结构的耐久性。
2 对水泥混凝土桥面的要求
水泥混凝土桥面要求平整、粗糙，必须具有足够的强度和稳定性。表面不得有浮浆和其它污染物，桥面混凝土层不允许出现脱空的现象，不得使用砂浆和薄层混凝土找平。通常采用五米直尺量测横向和纵向平整度，其最大偏差不应大于2㎝。
为了保证混凝土层与沥青铺装层的连接，在沥青混凝土铺装层施工之前，水泥混凝土桥面板采用凿毛处理，使混凝土表面露出新鲜的集料和混凝土层。凿毛处理后要保证60%单位面积以上露出新鲜的混凝土层。沥青粘结层撒布之前对桥面进行清洗，彻底干燥以后才能进行沥青粘结层施工。
3 原材料
3.1集料
粗集料要求在满足规范要求的同时，必须为清洁、无塑性的基性火成岩破碎集料，具有良好的颗粒形状与表面纹理，与沥青应有良好的粘结力。SBS改性沥青SMA路面表层应使用玄武岩人工砂作为细集料，含量为15%左右。
除应满足规范上的技术要求以外，根据高架桥的实际，提出以下要求：
1）所有的矿料必须清洁、无塑性，沥青混合料中的粘土颗粒成分可以引起沥青混合料的体积膨胀，在水的作用下引起沥青膜与矿料间的剥离现象。要求矿料中<0.075mm的部分其塑性指数<4%。
2）粗集料要求必须为破碎的基性硬质岩集料，具有良好的颗粒形状与表面纹理，与沥青应有良好的粘结力，沥青与集料的粘结力不应小于四级。
3）细集料采用反击式或锤式破碎机生产的硬质岩集料经过筛选的小于3mm的部分，其具有较好的角砾性。但是，所有人工生产的细集料生产过程中必须采用除尘装置，0.075㎜的通过率<10%。
4）填充料应采用石灰岩质矿粉。为了提高沥青混合料的抗水损害能力，矿粉在生产过程中应加入混合料总量为1.3±0.3%的生石灰粉。
5）作为下封层使用的撒布碎石为经过清洗干燥后的5～10㎜基性硬质岩碎石。撒布前进行预拌，预拌沥青用量一般为2～5‰。
3.2 沥青胶结料
为了保证桥面铺装沥青混合料的使用性能，桥面铺装各层均采用SBS改性沥青，SBS改性沥青应必须满足规范的技术标准要求。相应的施工温度应当由供应商根据其沥青的技术性质和经验提供，不可采用粘温关系直接确定。
4 桥面防水层
高架桥采用SBS改性沥青表处防水层。热的改性沥青与混凝土桥面通常具有良好的粘结力。方法是将SBS改性沥青加热至170℃～180℃后，采用专用的改性沥青撒布机，在经过凿毛、清洗、干燥以后的混凝土面上满布一层1㎏/㎡（厚度为0.8～1.2mm）的SBS改性沥青作为粘结剂；然后在其上撒布一层粒径5～10mm单一尺寸经过3-5‰沥青预拌沥青碎石。碎石撒布以后，使用胶轮压路机将碎石碾压稳定。
防水粘结层施工完毕以后，立即进行沥青胶砂层的施工。
5 沥青胶砂
沥青胶砂采用SBS改性沥青和基性硬质岩集料。具体要求见第3节。
5.1矿料的级配
沥青胶砂作为封水层和找平层，级配设计至关重要，其中0.075和1.18作为主要控制点必须满足范围要求。对于沥青胶砂，矿料主要是细集料，其细集料的棱角性要求和沙当量要求是主要控制的技术指标。矿料筛分采用水筛法，每一级集料都要精确筛分出0.075㎜以下的含量，进行合成级配计算。
5.2混合料技术要求
沥青混合料设计包括三部分：马歇尔设计、混合料水稳定性检验、混合料高温稳定性检验。
5.3沥青混合料设计过程
沥青混合料设计过程包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比设计验证三个阶段。
1）目标配合比设计阶段：对工程采用的原材料通过适当的矿料结构设计方法确定适宜的矿料级配组成。根据目标配合比设计所确定的矿料级配组成和最佳沥青含量作为目标配比，供沥青拌和站进行冷料仓的供料比例的调整。
2）生产配合比设计阶段：沥青混合料的生产应采用间歇式拌和站。调整冷料仓进料速度以后，对拌和站热料仓取样筛分。取目标配比最佳沥青含量、最佳沥青含量±0.3%等三个沥青含量进行试拌，进行抽提和马歇尔试验确定生产的最佳沥青含量确定。
3）生产配合比设计验证阶段：对反复调整确定的拌和站热料仓比例和最佳沥青含量进行试拌、铺筑试验段，并对生产的沥青混合料取样抽提和马歇尔试验。根据试验路确定的热料仓比例和最佳沥青含量为生产的标准配合比。满足各项要求的试验段抽提平均的各筛孔通过率为用于生产控制的标准级配曲线。
5.4施工要求
混合料的拌和、摊铺、压实能力必须相匹配。为保证沥青路面连续施工，沥青混合料拌和机生产量不能小于240吨/小时。
1）混合料温度管理
沥青加热温度：170～180℃；
矿料加温度：175～185℃；
混合料出厂温度：175～180℃；
初温度：不低于160℃；
碾压终了温度：不低于120℃；
2）压实
压实是一个非常重要的问题，压实度的高低直接影响到沥青路面的使用寿命和早期损害的可能性。为了更好地保证施工质量，保证混合料的压实效果，对压实度的控制上需要更加严格要求。压实度采用空隙率控制，要求压实后路面空隙率的平均值值为5～7%，极限值为4～8%。
为达到良好的压实效果，并考虑到桥面铺装对于震动的特殊要求，高架桥主压压路机采用水平振荡压路机。对于3000型拌和站，产量为240T/h，基本配备如下：
10-16吨水平振荡压路机 2台
7-11吨钢轮压路级 1～2台
3）压实工艺
一般情况，对于SBS改性沥青混合料，需要在较高温度时充分震动压实，这是得到理想空隙率的保证。压路机通常应紧跟摊铺机，压路机应尽可能提减少撒水量，保持合理的压实速度。具体压实工艺如下：
①初始碾压采用水平震荡压路机振荡碾压，振荡频率可选为50Hz，速度5～6公里/小时。
②如此重复两到三遍。由于混合料在冷却到110℃以下用震动方式容易造成集料过度压碎，第三遍震动时如温度降低到115℃左右，不应再震。
③使用钢轮压路机赶光2遍。即可完成。
6 沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）
为了进一步提高桥面铺装层的高温稳定性和密水性，桥面铺装层的上面两层均采用SBS改性沥青SMA混合料。针对SBS改性沥青SMA的性能特点，做了以下改进。
6.1材料
1）集料
在满足规范要求的同时，粗集料要求必须为清洁、无塑性的基性火成岩破碎集料，具有良好的颗粒形状与表面纹理，与沥青应有良好的粘结力。SBS改性沥青SMA路面表层应使用玄武岩人工砂作为细集料，含量为15%左右。
填充料应采用石灰岩质矿粉。为了提高沥青混合料的抗水损害能力，矿粉在生产过程中应加入混合料总量为1.3±0.3%的生石灰粉。大约生石灰粉占矿粉的重量比为15%左右。小于0.075mm部分含量的多少对沥青混合料的体积性能有较大的影响，集料筛分应采用水筛法，合成级配必须考虑粗细集料本身带有的小于0.075mm粉尘部分的含量。
2）纤维稳定剂
采用SBS改性沥青生产SMA混合料，需要添加纤维稳定剂。一般情况下，掺加木质纤维。木质纤维的掺加量是沥青混合料的3‰。
6.2 混合料的设计
1）矿料的级配
本工程SBS改性沥青SMA混合料级配选定根据规范推荐的级配，并满足相应的设计要求。
2）混合料技术要求
沥青混合料设计包括三部分：马歇尔设计、混合料水稳定性检验、混合料高低温稳定性检验和施工性能检验。并应当满足设计要求。
3）沥青混合料设计过程
沥青混合料设计过程包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比设计验证三个阶段。具体内容参见5.3。
6.3质量控制和设备要求
1）拌和站
沥青混合料其质量控制主要指标应当采用总量控制与动态变化图控制指导生产。总量控制是根据每天拌合站各热料仓实际生产量计算和成级配和沥青用量与抽提结果相配合作为沥青混合料级配的质量控制手段。动态指标动态图应当包括设定的生产配比、沥青含量、拌和温度和试验温度。主要指标有：马歇尔空隙率、矿料间隙率VMA、沥青含量、0.075、2.36、4.75和最大尺寸的通过率。
沥青混合料的出料温度一般控制在170～175℃，沥青加热温度一般控制在170～180℃。矿料加热温度一般控制175～185℃。
由于各面层混合料生产过程中的回收粉非石灰岩质，SMA生产不允许使用回收粉。
2）储存
为了保证摊铺机的连续摊铺，对拌合的沥青混合料进行储存是有必要的。但应避免温度过高造成沥青混合料的老化。
3）运输
混合料的装载不能一次性装成锥形，自卸车在装料适应前后移动是混合料成山字型。混合料装载后应保持一定的形状，如果过度塌落说明混合料的级配或沥青含量存在一定问题，应注意及时检查。沥青混合料运输过程中应采取蓬布保温措施。
4）摊铺
摊铺过程的主要问题是采取适当的摊铺速度，保证混合料的供应和连续摊铺。摊铺过程应注意减少离析现象。对于纵向接缝的处理，第一是保证摊铺出的沥青混合料不离析，第二是避免使用冷接逢。
6.4施工工艺
混合料的拌和、摊铺、压实能力必须相匹配。
1）现场质量控制
压实：压实是一个非常重要的问题，压实度的高低直接影响到沥青路面的使用寿命和早期损害的可能性。对于SBS改性沥青SMA的压实温度要求初压温度不小于165℃。
为了更好地保证施工质量，保证混合料的压实效果，对压实度的控制上需要更加严格要求。压实度采用空隙率控制，要求压实后路面空隙率的平均值为4～6%，极限值为4～7%。另外，铺筑后的成品路面应当进行渗水试验，渗水系数不大于200ml/min。
2）压实要求与工艺
SMA混合料的压实工艺是很重要的，处理得当可获得最佳密度。具有高的粗集料含量的SMA混合料的确与一般密级配混合料不同，必须在压实作业中考虑压实机具和压实方法。
为达到良好的压实效果，并考虑到桥面铺装对于震动的特殊要求，主压压路机采用水平振荡压路机。对于3000型拌和站，产量为240T/h，一般基本配备如下：
12～16吨水平振荡压路机 2台
7～10吨钢轮压路级 1-2台
一般情况，对于SBS改性沥青SMA混合料，需要在较高温度时充分震动压实，这是得到理想空隙率的保证。压路机通常应紧跟摊铺机，压路机应尽可能提减少撒水量，保持合理的压实速度。具体参照压实工艺如下：
①初始碾压采用水平震荡压路机振荡碾压，振荡频率可选为50Hz，速度5～6公里/小时（如人行走速度相当），后退时轮迹应与前进时重合，相邻应使轮迹重合20㎝左右。
②如此重复两到三遍。由于混合料在冷却到110℃以下用震动方式容易造成集料过度压碎，第三遍震動时如果温度降低到115℃左右时，则不允许继续开振。
③使用钢轮压路机赶光2遍。即可完成。
7 试验段
工开始正式大面积施工之前，应修筑一试验段，来检验混合料体积性质是否满意和评价摊铺与压实技术。这个试验段必须用计划中的相同施工技术，在相同的混合料温度下摊铺与压实，用于验证全部因素的配合，这一点是很重要的。
8 总结
高架桥工程桥面铺装涉及设计、材料、人员、机械、工艺等很多因素；通过高架桥施工，作者对其进行了较深入的研究和探索，并取得了一些初步成果。随着公路事业的发展，对桥梁技术状况和使用性能要求越来越高，因此建议有关部门着手开展城市高架桥中水泥混凝土桥梁桥面铺装技术研究，以指导设计、施工，提高桥面铺装的耐久性和稳定性，保证使用功能。
参考文献：
[1] 公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）
[2] 沥青路面材料与施工技术，黄维蓉，2013年8月
作者简介：
冯涛，工作单位：济南市公路管理局，邮编：250013。
桥面沥青铺装层裂缝病害分析 篇4
1桥面裂缝危害
沥青桥面出现裂缝后, 桥面水下渗浸泡路面结构层, 降低桥面承载力。一方面水使沥青粘附性减少, 从而导致沥青混合料强度、劲度减少, 并使沥青从集料表面剥落;另一方面在雨季, 桥面裂缝中的自由水, 在行车载荷的作用下, 会产生相当大的动水压力, 压力水不断冲刷基层材料中的细料, 细料浆一旦被唧出, 沥青面层就会沿着裂缝产生下陷现象, 同时在裂缝的两侧引起新的裂缝, 导致桥面裂缝两侧破碎, 并逐渐引发桥面大面积损坏。
2裂缝病害种类分析
2.1横向开裂
桥面横向开裂主要是在连续缝处开裂, 连续缝开裂引起雨水下渗, 引起主梁和盖梁的横向开裂。主要原因:简支梁桥结构的桥面铺装一般采取桥面连续形式以增加行车的舒适度。由于连续缝处荷载产生的负弯矩使此处的桥面铺装受拉、桥面混凝土干缩、季节温差等引起的纵向变形等多种因素作用下, 混凝土出现拉应力, 当应力超过混凝土抗拉强度时, 桥面混凝土出现横向裂缝, 同时反射到表面的沥青铺装层。
2.2纵向开裂
桥面纵向开裂主要出现在板梁结构和装配式干接头的T梁桥中, 产生纵向裂缝的原因是:设计中理想状态是铰缝完全可以传递横向剪力, 相邻梁间不出现相对竖向位移。 当铰缝本身质量欠佳横向传递能力不足, 使部分荷载只能通过桥面铺装来传递, 若铺装层强度不足以承担, 便导致沿铰缝的混凝土剪坏, 反映为桥面沥青层纵向开裂。
2.3网状开裂
沥青桥面产生网裂和龟裂的原因:一是, 桥面结构中夹有柔软和泥灰层, 粒料层松动, 水稳定性差, 在荷载作用和雨水浸入下发生唧浆, 产生龟裂, 从而引起桥面损害。其二, 是沥青与沥青混合料质量差, 即沥青混合料的粘结性差, 或沥青延度低, 从而抗裂性差, 加之水分的渗入, 造成桥面龟裂, 进而引起桥面破坏。
3桥面沥青铺装层裂缝产生的成因
3.1结构设计方面
面对车辆性能和承载力越来越好的局面, 对桥面施工的要求也越来越高, 对负荷能力的提升是一项比较重要的设计基础, 要通过科学合理的设计施工方案来解决这方面的难题, 使得桥梁的的承重能力和桥面的抗压能力都有所提升。在设计施工时, 如果是拱桥建筑、悬臂桥梁或连续桥梁等, 在受到压力负荷时, 其受力的程度和方向都不是均匀的, 都有一些特殊的部位来承受这些, 以提高整体桥梁的结构稳定性, 这样以来, 桥面沥青层受到的碾压力就不一样了, 很有可能发生负弯矩裂缝, 所以在设计时一定要特别注意。
3.2施工工艺方面
在桥梁的施工建设中, 容易出现裂缝的环节主要有两种:其一是, 水泥和水混合的比例不恰当, 拌制水泥过程中, 太稀容易造成坍落度偏大, 使得裂缝的形成速度加快;而太过粘稠则会使得水泥的失水量大, 造成收缩性裂缝, 也会影响施工质量, 所以说还是要按照科学合理的配比来施工建设。其二, 就是沥青的质量和型号不达标, 保证不了施工的强度和粘度, 干固后出现裂缝的概率较大, 影响桥面的质量。 另外, 在施工过程中, 网片的安放一定要在桥面沥青铺装层中间, 如果放错了位置, 沥青铺装层中就没有抗拉能力, 也很容易出现裂缝。
3.3使用阶段的桥面损坏
在施工建成桥面之后, 就会正式的投入运营, 这个过程会产生一些裂缝问题, 与施工时的裂缝不一样, 这个时期可以分为横向裂缝、温度裂缝和干缩裂缝几种形式。经过时间季节的变换, 气候差异、温度差异以及水分差异等都会影响到沥青铺装层的使用质量, 长时间的岁月在沥青层面也会留下痕迹, 形成裂缝也是在所难免的。 而主要的原因确是在投入运营阶段, 一些超重型号的车辆满载着货物行驶在上面, 反复的碾压桥面, 时间久了, 自会形成裂缝, 破坏桥面的使用寿命。
4桥面沥青铺装层裂缝的处理措施
4.1优化设计方案
一个合格的优化方案, 对桥面沥青铺装层的抗压能力和抗拉能力都要有具体的受力设计分析, 但是作为建筑桥梁, 其受力的程度和支撑点是很难把握的, 所以, 对于设计工程师的考验难度是非常大的。在具体的计算设计方面, 要根据桥梁的结构计算出受力点, 然后再根据受力分析设计桥梁的桥面结构和抗逆性能, 以便桥面的符合能力足够支撑几台重型机车同时通过, 而不会造成桥梁和桥面的损坏。注意, 工程设计师对路桥的设计不要只注重于主梁承重的分析, 桥面沥青铺装层的强度和刚度也很重要, 切不可厚此薄彼, 还要考虑不同桥架构造的特点, 以适应全局的要求, 这样才能设计出一个具有高符合能力的沥青铺装层桥面。
4.2优化施工工艺
优化施工方法是对施工过程中的控制要求, 主要还是注意施工的环节和建筑材料的规格型号, 以便提高桥面沥青铺装层的施工质量。 而桥面的沥青铺装层是覆在水泥混凝土桥体的表面, 混凝土如果开裂, 沥青层也就会随着而破裂, 所以, 水泥桥体的施工也比较重要。 根据施工过程裂缝产生的原因来具体分析, 首先是水泥的拌制过程, 水泥和水的混合比例要有一定的科学依据, 不能太粘稠也不能太稀, 主要是根据水泥的型号和抗压强度的要求来设计水泥和水的混合比例, 减少桥体裂缝的发生率。而对于沥青和水泥型号和规格的选择要看使用的建筑部位是哪里, 用于承重的部位一定要选择高型号的水泥, 这样对桥梁的性能提升有所帮助。 而钢筋网片铺放的位置也要注意, 一定要放在桥面沥青铺装层的中间层, 增加桥面的抗拉抗压能力, 与钢筋混凝土的原理一样, 钢筋网片和沥青配合也有这样的效果, 在一定程度上能抵御裂缝的形成, 延长桥面的使用寿命。
4.3注意使用保养
桥梁在建设完工后不能马上投入运营使用, 要封闭搁置一段时间, 让桥梁的建筑材料彻底的凝固干透, 以增强桥体的硬度和刚度, 完善各方面的性能, 这个过程就是养护的工作。在晾干的过程中, 桥面上面要全部覆盖草帘, 并定期进行洒水工作, 以防桥面表面温度和内部温度过高而产生温差, 造成桥体内部受力不均匀, 形成变形裂缝。在正式的投入使用时, 也要定期的巡护, 严禁超过桥梁承受能力范围内的超重型车辆通过, 以免造成桥毁人亡的惨剧。对于桥面要经常清理, 防止杂物对沥青铺装层造成机械损伤, 由此引发裂缝问题;对于贴近桥面的输水孔径要定期排查, 发现堵塞的要及时通透, 以免积水过多侵蚀桥面, 减缓桥梁的使用寿命。
5结束语
桥面沥青铺装层的裂缝问题时有发生, 究其原因, 主要还是结构设计、施工工艺、后期养护和使用环节出现的问题, 只要在每一个环节多加注意, 尽量减少人为因素造成的裂缝问题, 使用过程中的损坏是不可避免的, 只要能及时得到补救, 桥面的使用期限还是可以延长的, 既能节省人力物力, 也节省了大量的资金投入, 为地方造福, 为百姓造福, 促进建筑桥梁行业的快速发展。
摘要：随着现代社会的发展, 对交通运输行业的要求越来越高, 桥梁的建设就是其中的重要建设项目之一, 承担着交通运输和经济发展的枢纽工作, 其安全可靠性能关乎着人民生命财产安危, 容不得半点马虎。而桥面沥青铺装层裂缝已经成为了威胁桥体安全的头等大事, 相关的研究人员也在不断地改善这方面的问题, 笔者就在本文中对这个问题做了深入浅出的分析探讨, 希望对问题的解决能出一份力量。
关键词：桥面,沥青,铺装层,裂缝病害
参考文献
沥青桥面 篇5
采用有限单元法,时正交各向异性板的钢箱梁以及桥面铺装进行了力学分析,通过模型分步评价钢桥和桥面铺装的.相互作用效果,重点分析包括横隔板等大型构件在连续分布条件下的力学特征和U型肋的局部影响因素,荷载考虑重载车辆的垂直荷载和重我车遇到刹车时产生的力学变化.以界面的剪切破坏作为研究对象的主要破坏形式,针对这种主要的破坏形式,从力学分析的原理出发,相应地提出了力学分析的指标.同时,还对铺装层结构,铺装层模量以及超载等进行了一系列的敏感度分析,最终提出了考虑气候、交通量和超载的综合指标.
作 者：吴春颖 陈庆 张胜朋 Wu Chunyin Chen Qing Zhang Shengpeng 作者单位：吴春颖,Wu Chunyin(江苏省交通科学研究院,长大桥梁健康检测与诊断技术交通行业重点试验室,江苏,南京,210017)陈庆,Chen Qing(南京林业大学土木工程学院,江苏,南京,210037)
沥青桥面 篇6
关键词：桥面 沥青混凝土 桥面铺装 早期病害 原因分析
1 概述
随着交通量和重型车辆的增加， 桥面铺装存在的问题不仅妨碍了正常交通，影响了桥面的美观，更易造成交通事故。桥面铺装的早期损坏已成为影响公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。桥面柔性铺装能大大缓和行车对桥面板的冲击，较易达到运营中平稳舒适的要求，随着沥青材料性能的改进，应用将更加广泛。但现行规范对沥青铺装结构的设计主要从所用材料、做法及厚度等方面作了指导性的说明，关于具体的设计理论与方法还是空白，铺装层的设计无章可循。这就造成了在实际设计中， 桥面铺装层只作为桥梁工程的附属结构，设计者对其甚少花费精力，从而为桥面铺装的早期损坏埋下了隐患。
2 破坏形式
沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比，损坏形式有所不同主要有：（1）铺裝层内部产生较大的剪应力，引起不确定破坏面的剪切变形， 或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差，抗水平剪切能力较弱，在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏，产生推移、拥包等病害。
（2）因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙， 在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏，常表现为拥包和推移现象。剪切破坏有两种情况: 一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量，加之沥青混凝土层厚度较薄，沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形； 二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。因此，剪切破坏是设防水层的水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装损坏的主要原因， 故在实际设计中应基于两种形式的剪切破坏分别加以计算分析。
3 病害分析
3.1 结构理论与设计
（1） 桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零，现行规范中只给定了厚度的推荐值， 工程界一直在各等级的公路中运用了几十年。随着交通量的增大，现行铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相适应。桥面铺装层直接承受车轮荷载的冲击，桥面铺装部分或全部参与了主梁结构的变形，因此桥面铺装是一个受力复杂的动力体系， 各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。
梁设计的箱梁骨架钢筋在实际受力状态下难以像T 梁主筋那样发挥应有的作用。所以，设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。沥青混凝土桥面铺装早期病害原因分析，现行桥规规定:……如无精确的计算方法，箱形梁也可参照T 形梁的规定处理。从众多箱梁的设计来看，大部分设计者对箱梁构件是按T形梁进行处理的。而箱梁的实际受力虽有近于T 梁的一面，又有异于T 梁的一面，对于连续箱梁差别更大。尤其是近年来箱梁的桥面越来越宽，桥跨与桥宽之比越来越小，箱梁仍按T 梁那种长细杆件设计配筋，就越来越不适宜了。
（2）随着材料工业的发展，桥梁承重结构的改进，使桥梁主梁能以较柔的结构达到受力的要求，高等级公路大跨桥梁的横向越来越宽。特别在设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析， 对桥梁横向刚度重视不足，横向构造措施不利使桥面铺装分担了过多的次内力。
（3）对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构，由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力， 使桥面铺装层受到拉力的作用而产生负弯矩区裂缝，从而造成桥面铺装的损坏。
（4）在对公路进行交通组织管理中，由于车道功能的不同，人为强制地使桥梁结构运营始终处于偏载状态， 使主车道的铺装承担了比超车道高得多的运营应力水平， 因此加快了主车道铺装层的疲劳。特别是随着私营运输业的发展，货运业主为追求短期经济利益，通过改变车厢结构如加长车厢和加高车轴弹簧等使汽车的载重、轴重及轮载成倍增加。这些车辆对铺装层具有严重的毁坏作用，并使桥梁结构局部超载，加快了主车道铺装层的病害发展。因此，在设计中应根据运营中车辆荷载的实际分布情况， 在明确了桥梁结构受力的基础上，对桥面铺装层进行受力计算。
3.2 施工工艺
（1）铺装层厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及预应力反拱无法十分准确地预测，或由于施工工艺控制欠佳，施工中主梁顶面标高与设计值相符是比较困难的， 一般在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保证桥面的厚度。如果调整不好，就会造成铺装层厚度不均，使有的地方厚度偏小。
（2）梁顶清理不利，造成铺装层与主梁结合欠佳。
3.3 桥面防水层的影响
由于柔性防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异， 它的存在使上部结构按模量形成刚—柔—刚的板体受力体系， 中间柔性夹层会增大桥面板板中部的板底拉应力。处于防水层上的铺装层一经开裂，在车轮的动力荷载作用下，彼此间的缝隙越来越大，直到松散脱落。另外，防水层的使用使铺装层发生剪切破坏的机率大大提高。
3.4 桥面铺装的约束条件
桥面铺装受桥梁结构的约束， 受荷后其边界条件与一般路面相差甚大，加之梁体的挠度、扭曲等形变的耦合作用，给铺装层的工作性能造成不利影响。目前关于桥面铺装的研究还很不成熟，并且现有研究主要集中在材料设计和铺装技术等方面，而关于理论分析和结构计算的研究很少。模拟层间接触状况，特别是如何考虑防水层的影响，是建立合理有限元模型的一个关键问题， 是研究铺装层结构设计理论的一个重点。要采取理论计算与试验分析相结合的方法，将计算结果与试验和实测结果相对比，寻找一种与结构实际受力吻合的模型。桥面铺装层是一种特殊的路面结构， 如何合理简化荷载模型，以及如何进行横向和纵向布载，也直接关系到计算结果的精确程度。在计算剪应力时参照路面设计中的荷载模型， 荷载参数为BZZ-100，p=0.7MP，δ=10.65cm，水平荷载与垂直荷载同时考虑。则对不同的桥跨截面在横向不同位置进行布载，找出最不利的荷位。只有将桥梁结构分析和路面理论结合起来，才能较好的解决这一问题。合理解决桥面铺装问题需要从理论分析和结构计算两方面入手，正确的理论基础是根本，合理的力学模型是关键。通过计算分析与实测对比，较好的解决如上述的接触模型、荷载简化等问题，搞清其它因素的影响;还要加强对模型尺寸及收敛条件的研究;在条件允许的情况下，加强对其动力性能的研究。在分析铺装层破坏形式的基础上，确定关键因素，提出控制指标并建立相应的破坏准则，为设计提供依据，要达到这一目标需要做大量的基础性研究工作。
4 病害防治措施
由于现行桥面铺装设计及施工工艺等方面的不足，常引发一些桥面铺装病害，针对经常发生的病害，结合多年的施工经验，总结了以下几点防治措施：
（1）桥面铺装防水混凝土标号加大和提高到40 号，厚度增大到10～12cm，钢筋直径加大至12mm，提高铺装层的整体强度，以适应交通量及车辆荷载的增长。
（2）严格控制施工质量，梁板顶面拉毛处理，并用高压水枪清洗干净。严格控制混凝土配合比及塌落度，使混合料具有良好的和易性。混凝土采用低收缩配方以减少收缩裂缝。
（3）为使桥面铺装与梁板结合紧密，使桥面铺装共同参与受力。同时采用植筋技术，以固定桥面铺装钢筋的位置。即在梁顶板按一定间距钻孔，孔深要大于锚固长度，孔径略大于钢筋直径，用高压气泵将孔清理干净后，灌入调配好的环氧树脂液并植入钢筋，待胶液固化并达到强度后，将植入的钢筋与桥面铺装钢筋牢固焊接后，再浇注防水混凝土。
（4）在混凝土中掺加钢纤维或聚丙烯纤维，以提高混凝土的整体性，防止开裂。
（5）在墩顶负弯矩区，设置加强钢筋，减少铺装层顶开裂。
（6）可取消铺装层上的沥青路面，将铺装层加厚，并设置双层钢筋网；或在铺装层与沥青路面之间铺设防水卷材，以改善桥面层的破坏。
5 小结
本文对沥青混凝土桥桥面铺装的早期病害及其原因进行了分析与研究，当务之急是加快对沥青混凝土桥面铺装的进一步研究， 以明确桥面铺装层各结构层计算模型、力学特性及相关参数，为桥面铺装的设计提供指导；同时，加强对各铺装层材料的材料性能指标和测试技术的研究，开发适应桥面破坏机理的新材料；另外，还要改进铺装技术及提高施工质量，保证设计模型的准确性，从根本上解决桥面铺装早期损坏问题。
参考文献：
【1】季节，徐世法，罗晓辉.桥面铺装病害调查及成因分析[J].北京建筑工程学院学报，2000，16(3):33-39
沥青混凝土桥面铺装早期病害 篇7
桥面柔性铺装能大大缓和行车对桥面板的冲击, 较易达到运营中平稳舒适的要求, 随着沥青材料性能改进, 应用将更加广泛。但现行规范对沥青铺装结构的设计主要从所用材料、做法及厚度等方面做了指导性说明, 关于具体的设计理论与方法至今还是空白, 铺装层的设计无章可循。这就造成了在实际设计中, 桥面铺装层只作为桥梁工程附属结构, 设计者对其甚少花费精力, 从而为桥面铺装的早期损坏埋下了隐患。因此, 应尽快对桥面铺装, 特别是结构破坏机理和设计理论方面的研究。
1 破坏形式
沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比, 损坏形式有所不同, 主要有:1) 铺装层内部产生较大的剪应力, 引起不确定破坏面的剪切变形, 或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差, 抗水平剪切能力较弱, 在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏, 产生推移、拥包等病害;2) 因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙, 在车辆荷载及渗入的水作用下产生面层松散和坑槽破坏。设防水层的水泥混凝土桥, 桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏, 常表现为拥包和推移现象, 剪切破坏有两种情况:一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量, 加之沥青混凝土层厚度比较薄, 沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层之间粘结力不足而发生剪切破坏。因此, 剪切破坏是设防水层的水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装损坏的主要原因, 故在实际设计中应基于两种形式的剪切破坏分别加以计算分析。
2 病害分析
2.1 结构理论与设计
(1) 桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零, 现行规范中只给定了厚度的推荐值, 交通工程界一直在各等级的公路中运用了数十年。随着交通量的增大, 现行铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相适应。桥面铺装层直接承受车轮荷载的冲击, 桥面铺装部分或全部参与了主梁结构的变形。因此桥面铺装是一个受力复杂的动力体系, 各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布;
(2) 如设计的箱形梁骨架钢筋在实际受力状态下难以像T形梁主筋那样发挥应用作用。所以, 设计的假设状态与箱形梁的实际受力状态不一致。现行桥规定:如无精确的计算方法, 箱形梁也可参照T形梁的规定进行处理。从众多箱形梁的设计来看, 大部分设计者对箱形梁构件是按照T形梁进行处理的, 而箱形梁的实际受力虽有近于T形梁的一面, 又有异与T形梁的一面, 对于连续箱梁差别更大, 尤其是近年来箱梁的桥面越来越宽, 桥跨与桥宽之比越来越小, 箱形梁仍按照T形梁那种细长杆件设计配筋, 就越来越不适应了;
(3) 随着材料工业的发展, 桥梁承重结构的改进, 使桥梁主梁能以较柔的结构在达到受力的要求, 高等级公路大跨径桥梁的横向构造措施不利使桥面铺装分担了过多的次内力。
(4) 对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构, 由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力, 使桥面铺装层在受到拉力作用下而产生负弯矩区裂缝, 从而造成桥面铺装的损坏;
(5) 在对高速公路进行交通组织管理中, 由于车道功能的不同, 人为强制的使桥梁结构运营始终处于偏激状态, 使主车道的铺装层承担了比超车道高得多 (量值可达三至四倍) 的运营应力水平, 因此加快了主车道铺装层的疲劳。特别是随着私营运输业的发展, 货运业主为追求短期经济利益, 通过改变车箱的结构如加长车箱和加高车轴弹簧等使汽车的载重, 轴重及轮载成倍增加, 这些车辆对铺装层具有严重的毁坏作用, 并使桥梁结构局部超载, 加快了主车道铺装层的病害发展。因此, 在设计中应根据车辆荷载的实际分布情况, 在明确了桥梁结构受力的基础上, 对桥面的铺装层进行受力计算。
2.2 施工工艺
铺装层厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中结构支架的沉降及预应力反拱无法十分准确的预测, 或是由于施工工艺控制欠佳, 施工中主梁项面标高与设计理论计算值100%相符合是比较困难的, 一般是在测量主梁项面标高后对其进行做相应调整, 保证桥面铺装层的厚度。如果调整不好, 就会造成铺装层厚度不均, 使有的地方偏小;梁顶清理不利, 造成铺装层与主梁结合欠佳。
2.3 桥面防水层的影响
由于柔性防水层的强度与主板铺装层强度有差异, 它的存在使上部结构形成刚—柔—刚的板体受力体系, 中间柔性夹层会增大桥面板中部的板底拉应力。处于防水层上的铺装层一经开裂, 在车轮的动力荷载作用下, 彼此间的缝隙越来越大, 直到松散脱落, 另外防水层的使用使铺装层发生剪切破坏的机率大大提高。
2.4 桥面铺装的约束条件
桥铺装受桥梁结构的约束, 受荷载后其边界条件与一般路面相差甚大, 加之梁体的挠度、扭曲等形变的耦合作用, 给铺装层的工作性能造成不利影响。
3 桥面铺装设计方法的讨论
目前关于桥面铺装的研究还不成熟, 并且现有研究主要集中在材料设计和铺装技术等方面, 而关于理论分析和结构计算的研究很少。从现有的结构分析方法看, 主要是用三维等参元模型进行分析, 目前较多采用的是三维八结点和二十结点单元。
合理的有限元模型是计算分析的前提, 从目前的研究状况来看, 主要有如下几个方面急需探讨:
(1) 对于桥面铺装, 如何假设及模拟层间接触状况是有限元建模一个很重要的问题。对于不设防水层的情况, 可以借鉴复合路面的处理方式;
(2) 如何模拟层间接触状况, 特别是如何考虑防水层的影响, 是建立合理有限元模型的一个关键问题, 是研究铺装层结构设计理论的一个重点。要采取理论计算与试验分析相结合的方法, 将计算结果与试验和实测结果相对比, 寻找一种与结构实际受力吻合的模型;
(3) 桥面铺装层是一种特殊的路面结构, 如何合理简化荷载模型, 以及如何进行横向和纵向布载, 也直接关系到计算结果的精确程度。文献中在计算剪应力时是参照路面设计中的荷载模型, 水平荷载与垂直荷载同时考虑, 对不同的桥跨截面在横向不同位置进行布载, 找出最不利的荷位, 只有将桥梁结构分析和路面理论结合起来, 才能较好的解决这一问题;
(4) 另外还需要研究的一个重要问题是, 桥梁在荷载作用下产生挠度及其他形变, 这些因素对铺装层的力学特性有何影响。如何考虑这些影响, 这也许是桥面铺装不同于一般复合路面的一个方面。
总之, 合理解决桥面铺装问题需要从理论分析和结构计算两方面入手。正确的理论基础是根本, 合理的力学模型是关键。通过计算分析与试验及实测对比, 较好的解决如上述的接触模型、荷载简化等问题, 搞清楚其他因素的影响;还要加强对模型尺寸及收敛条件的研究;在条件允许的情况下, 加强对其动力性能的研究。在分析铺装层破坏形式的基础上, 确定关键因素, 提出控制指标并建立相应破坏准则, 为设计提供依据, 要达到这一目标还需要做大量的基础性研究工作。
沥青混凝土桥面铺装剪切试验研究 篇8
关键词：沥青混凝土,桥面铺装,剪切试验,粘结层
桥面铺装层是指铺筑在桥面板上的功能层, 是桥梁结构的重要组成部分。桥面铺装质量的好坏将直接影响到桥梁整体的质量和耐久性, 所以要求桥面铺装层具有足够的强度和良好的整体性, 并具有良好的高温稳定性及足够的抗裂、抗疲劳、耐磨等性能。造成桥面铺装结构破坏的原因主要是水损害:在行车荷载和温度荷载作用下, 桥面铺装层产生裂缝, 雨水通过桥面铺装层下渗, 致使层间粘结力下降, 抗剪强度降低, 剪切变形加速了裂缝的形成和发展, 随着水分的不断入侵, 形成恶性循环, 最终导致桥面龟裂、破坏。目前国内对混凝土桥梁的沥青混凝土桥面铺装的研究尚处于起步阶段, 尤其是对沥青混凝土铺装粘结层的研究很少。因此对桥面铺装粘结层作剪切试验进行分析是十分必要的。
1 剪切破坏浅析
剪切破坏是沥青混凝土桥面铺装层在行车荷载作用下的典型破坏形式, 常表现为拥包和推移。由于沥青混凝土铺装层与水泥混凝土桥梁结构在材料性质上的悬殊差异性, 以及防水粘结层的存在, 沥青混凝土铺装层与水泥混凝土桥面板层间成为整个桥面铺装体系中最薄弱的部位, 剪切破坏往往发生在该处。外荷载在此部位产生的剪应力与该层间抗剪强度的相对大小, 很大程度上决定了桥面铺装剪切破坏的发生与否。
2 试件及试验条件
本试验采用两种结构类型, 其中结构I为“细粒式沥青混合料铺装上面层 (AC-13I) +中粒式沥青混合料铺装中面层 (AC-16I) +粗粒式沥青混合料铺装层下面层 (AC-20I) ”的三层粘结结构 (记为AC结构) ;结构II为“细粒式沥青混合料铺装上面层 (AC-13I) +中粒式沥青混合料铺装中面层 (AC-16I) +水泥混凝土下面层”的三层粘结结构 (记为CON结构) 。各层之间采用SBS改性沥青粘结层, 厚度大概为1.1～1.5mm。首先制成两个300mm×300mm×150mm (各层厚度均为50mm) 的铺装层试板, 然后将其切割成150mm×150mm×150mm的八个小试块进行试验。
试验中主要采用三种加载工况, 其中第一种工况 (up) 是对顶层和中间层之间的粘结层进行剪压, 第二种工况 (down) 是对中间层和底层之间的粘结层作剪切分析, 第三种工况 (mid) 是分析中间层层内及层间的剪切情况 (参见图1) 。
本试验采用重复荷载的加载方式, 考虑到设计车速和设计车头间距, 采用1HZ为加载频率, 加载时间0.1s, 间歇时间0.9s。路面结构设计中, 轮胎接地压强为0.7MPa, 因此采用0.7MPa作为试件的正面压应力值。试件切割后的实际尺寸为145mm×150mm×150mm, 垂直试件表面的力N=0.145×0.15×0.7×1000=15.255kN, 夹具倾角为40°, 应对试件施加的竖向荷载F=N/cos40°=19.875kN。长时间反复加载可能出现试件脱空现象, 会对试件产生冲击作用, 为避免此现象的发生, 本试验中半正矢波荷载的最小值不为零, 而是保留了最大荷载的10%。加载控制模式采用应力控制模式, 以试件的完全断裂为疲劳破坏准则。
粘结层上下位置 (剪应变变化较大处) , 层内横竖两个方向均布置有应变片, 采集数据。
3 试验结果分析
3.1 试件破坏情况分析
观察整个试验情况发现, 试件的受力部分主要集中在层与层之间的粘结层位置, 裂缝也最先在此处开始出现, 粘结层为桥面铺装结构最薄弱的位置。down AC工况中试件的强度主要是由粘结材料的粘结力, 上下层骨料的嵌挤力、摩擦力, 以及沥青与骨料之间的粘结力提供的。在荷载作用下, 裂缝产生并连通以后, 试件发生微小的滑移或变形, 致使应力重分布, 上下层骨料间的嵌挤力和摩擦力增大, 试件仍然可以承受一定的荷载作用。而对于down CON工况, 剪切的是沥青混凝土和水泥混凝土之间的粘结层, 裂缝连通后, 它的强度只由层与层之间的摩阻力提供, 上层沥青混凝土骨料和下层水泥混凝土之间没能形成良好的嵌挤作用, 很容易滑移至破坏, 层间的错动明显比沥青混凝土间的大。
对于mid AC这种对中间层及粘结层进行剪切的情况来说, 先在上面层和中面层之间的粘结层右侧及中面层和底面层之间的粘结层左侧出现两条裂缝, 随着荷载继续施加, 裂缝又沿着中间层大约45°方向开始同时出现, 上下层出现层间滑移, 中间层逐渐被拉裂, 直至最后达到完全破坏。对于mid CON工况, 则是从最薄弱的水泥混凝土与沥青混凝土层间开始破坏。
3.2 试件应变变化情况分析
分析时只考虑沥青混凝土的应变变化情况, 主要是因为水泥混凝土刚度比较大, 荷载作用下, 处于完全弹性范围内, 所受的应变为弹性应变。
(1) 同一粘结层上下不同位置的应变比较
在剪切试验中粘结层是最薄弱的地方, 因为当其上下两层变形不协调时, 粘结层很容易产生裂缝。如图2, 取mid工况为例, 比较同一粘结层上下不同位置处的两个应变片的变化情况。mid CON-1和mid CON-10分别位于AC-13和AC-16的粘结层上下, 图2中右图为两应变片应变量的差值。由图可知, 应变差值在50s左右达到一个高峰, 此时裂缝开始产生, 应力应变重分布, 试件尚可继续承载。当应变差值再达到峰值时, 裂缝加速产生, 应变差越来越大, 试件最终完全破坏。
(2) 同一层上的应变比较
图3是up AC工况位于同一层的同一水平位置的两个应变片量测的沥青混凝土应变变化情况, 由图3可以发现, 两个应变片的变化趋势相同, 但数值不同, 说明夹具自重对试验结果有一定的影响。
3.3 试件应力变化情况分析
(1) 粘结层处应力变化情况
图4为位于粘结层处的down AC-6和down AC-7两应变片的应力变化曲线。从图可以看出, 600s时开始对试件施加动载, 6号片在600～1700s阶段受到压应力, 而从1700s开始受到拉应力, 并且应力值不断增大, 直至破坏。同样的, 位于6号片右边的down AC-7, 在600～2200s阶段也处于受压状态, 从2200s开始受到拉应力, 并且不断增大, 直到试件破坏。这个趋势表明, down AC试件剪切面处刚开始受到压应力, 随着荷载作用次数的增加, 开始由压应力转化为拉应力, 随着拉应力的增大裂缝开始产生, 直至破坏, 层与层之间的剪切破坏是受拉破坏而不是受压破坏。
(2) 同种工况不同结构相同位置处的应力变化情况
图5所示的mid AC-8和mid CON-8是分别位于mid工况下两种不同结构的粘结层处水平方向的应变计。从图中可以看出, 两个应变计都始终处于受拉状态, 而且应力曲线变化趋势也基本相同。由于沥青混合料所能承受的压应力远远大于拉应力, 因此层与层之间的剪切破坏都是由于试件所受到的拉应力超过了它的抗拉强度所造成的, 路面疲劳设计大多是以拉应力或拉应变为控制指标。
(3) 竖向应变计的应力变化情况
根据试验数据分析可知, 粘结层结构竖向都处于受压状态, 而且压应力随着动载加载次数的不断增加而逐渐减小, 直至试件破坏。
4 试验误差分析
受试验方法和条件所限, 试验结果存在一定误差。首先是施加应力波谱形式带来的误差, 汽车正常行驶时, 层底会出现剪应力正负交替的变化, 刹车时铺装层较深位置同样会出现应力正负交替变化, 而试验中施加的是单一方向的荷载, 只能模拟单一方向的应力应变反应。其次是荷载的误差, 重复荷载加载方式中为保证试件在加载过程中不出现脱空, 在各次脉冲的间歇时间里保留了10%峰值大小的荷载, 增大了试件的蠕变变形, 加速了试件的破坏。再次是试验设备如夹具自重等带来的误差。
5 结论
本文对水泥混凝土桥面的沥青铺装层作了剪切试验研究, 对各种工况下粘结层处进行了应力应变分析, 主要得到以下结论:
(1) 粘结层是桥面铺装的最薄弱位置, 因为粘结层处上下层之间最大剪应力差值比较大, 层间变形不协调, 容易首先出现裂缝。因此, 桥面铺装层与桥面板之间粘结层强度不足, 是桥面铺装破坏的主要原因。
(2) 沥青混凝土与沥青混凝土之间的粘结层在疲劳荷载作用下, 裂缝出现后, 由于应力应变的重分布使得上下层的嵌挤与摩擦作用更好地发挥, 试件仍能承受一定荷载, 但变形在不断增大, 因此宜采用变形量作为疲劳破坏的控制条件。
(3) 沥青混凝土与水泥混凝土之间的粘结层在疲劳荷载作用下, 层间累计应变之差达到峰值后, 层间出现较大滑移, 试件随即破坏, 因此可采用最终破坏作为控制条件。
参考文献
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沥青桥面 篇9
1 浇注式沥青混合料的性能特点
(1) 浇注式沥青混合料是无空隙的, 无需压实便能达到其终极强度, 因而不会出现因压实不足而表现出的缺陷病害。
(2) 浇注式沥青混合料不透水, 也不吸水, 因而对诸如冻融变换、防冻滑的除冰盐溶液及经常潮气作用的影响因素几乎不敏感。
(3) 浇注式沥青混合料是一种粘弹性材料, 适应结构构件在应力消减情况下的缓冲运动而不会发生损坏以及对冲击及颠簸不敏感。
(4) 浇注式沥青混合料有整体性非常好和变形能力强的特点。
2 浇注式沥青混合料配合比设计
浇注式沥青混合料作为密级配沥青混合料, 沥青含量要求高, 一般用改性沥青作为浇注式沥青混合料的胶结材料。集料应符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。浇注式沥青混合料矿粉用量较大, 矿粉一般采用石灰石矿粉。最终确定配合比见表1所示。
3 浇注式沥青混合料的施工
3.1 浇注式沥青混合料的搅拌和运输
浇注式沥青混合料的搅拌和普通沥青混合料的拌和不同。浇注式沥青混凝土的制备是通过可生产高温沥青混合料的搅拌设备来实现的。林泰阁CSD1500/CSD2500/CSD3000型搅拌站, 其关键单元是产生高温料的烘干滚筒, 可以筛分8种高温 (280℃) 石料的振动筛, 还有制备高温石粉的双筒旋转式石粉加热炉。它可以高效生产浇注式沥青混合料, 轻易实现浇注式沥青混凝土的220度以上高温的生产要求, 生产出合格的浇注式沥青混合料。
浇注式沥青混合料的运输也和普通沥青混合料不同, 它有专用的运输设备, 如图1所示。
3.2 浇注式沥青混合料的摊铺
3.2.1 摊铺前桥面处理
桥面存在的主要问题是桥面处理不到位, 混凝土桥面的凿毛没有达到工艺要求, 桥面污染问题突出。水泥混凝土桥面要求平整、粗糙, 必须具有足够的强度和稳定性。表面不得有浮浆和其它污染物, 桥面混凝土层不允许出现脱空的现象, 不得使用砂浆和薄层混凝土找平。
为了保证混凝土层与沥青铺装层的连接, 在沥青混凝土铺装层施工之前, 水泥混凝土桥面板应采用凿毛或抛丸处理, 使混凝土表面露出新鲜的集料和混凝土层。凿毛处理后要保证三分之二单位面积以上露出新鲜的混凝土层。沥青粘结层撒布之前应对桥面进行清洗, 彻底干燥以后才能进行沥青粘结层施工。
建议对全线桥涵桥面处理进行排查式检查, 加强桥面处理的质量监督, 将桥面处理工序纳入检测程序, 桥面处理必须经监理工程师认可后方可洒布沥青粘结层, 同时应确保沥青粘结层洒布量满足要求。
3.2.2 浇注式沥青混合料的摊铺
摊铺机采用德国制造的EB50型推杆式摊铺机。由于浇注式沥青混凝土的流动性, 需设置边侧模板, 防止浇注式沥青混合料侧向移动。应根据钢板表面情况进行测量放样, 确定一定间隔某一点的摊铺厚度, 然后调整模板高度。摊铺机整平板由自动的水平设备控制, 按照模板高度摊铺路面, 摊铺宽度为2.5~5.0m, 如图1所示。摊铺时对模板的高度进行精确测量, 以确保模板轨道的准确定位, 保证浇注式沥青混合料的摊铺平整度要求。浇注式沥青混合料摊铺过程中温度较高, 要保证接缝密封, 发现缺陷及时修补。
4 结论
沥青桥面 篇10
桥面铺装层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用, 即可分散荷载参与桥面受力, 又起到联结各主梁共同受力的作用, 即是桥面的保护层又是桥面结构的共同受力层, 应具有足够的强度和良好的整体性, 以及抗裂、抗冲击、耐磨性。随着交通量的不断增加, 尤其是超载车辆的迅猛增加, 使桥面铺装病害较多且发展较快。即妨碍了车辆正常通行, 又影响了桥面的美观, 更易造成交通事故, 也给维修工作带来很大困难, 应该引起业内人士的足够重视。
2、破坏形式:
沥青混凝土桥面铺装与正常的路面和水泥混凝土桥面铺装相比, 损害形式有所不同。主要有以下两种形式:
2.1 铺装层内部产生较大的剪应力,
引起不确定破坏面的剪切变形, 或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差, 抗水平剪切能力较弱, 在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏, 产生推移、拥抱等病害。
2.2 因温度变化并伴随桥面板或梁
结构的大挠度而产生的裂隙, 在车辆荷载及渗入水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。
3、病害分析:
3.1 结构理论与设计
3.1.1 桥梁的结构理论中对桥面铺
装的计算分析论述几近于零, 现行规范中只给定了厚度的推荐值, 工程界一直在各等级的公路中运用了几十年。随着交通量的不断增加, 现行铺装与重型、超重型车辆的增多和车速的增快已不相适应。
3.1.2 随着材料工业的发展, 桥梁承
重结构的改进, 使桥梁主梁能以较柔的结构达到受力的要求, 高等级公路大跨桥梁的横向越来越宽。特别在设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析, 对桥梁横向刚度重视不足, 横向构造措施不利, 使桥面铺装分担了过多的次内力。
3.1.3 对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁
桥等桥型结构, 由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力, 使桥面铺装层受到拉力的作用而产生负弯矩裂缝, 从而造成桥面铺装的损害。
3.1.4 在对于高速公路进行交通组
织管理中, 由于车道功能的不同, 人为强制地使桥梁运营始终处于偏载状态, 使主车道的铺装承担了比超车道高得多的运营应力水平, 因此, 加快了主车道铺装的疲劳。在设计中应根据运营中车辆荷载的实际分布情况, 在明确了桥梁结构受力的基础上, 对桥面铺装层进行受力计算。
3.2 施工工艺
3.2.1 铺装层厚度偏小。
由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及顶应力反拱无法十分准确的预测, 或由于施工工艺控制欠佳, 施工中主梁顶面标高与设计植不相符, 一般在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保证桥面的厚度, 如果调整不好, 就会造成铺装层的厚度不均, 局部厚度偏小。
3.2.2 梁顶清理不利, 造成铺装层与主梁结合欠佳。
3.3 桥面防水层的影响:
由于柔性防水层的强度与主梁和铺装层的强度有差异, 它的存在使上部结构按模量形成刚———柔———刚的板体受力体系, 中间柔性夹层会增大桥面板中部的板底拉应力。处于防水层上的铺装层一经开裂, 在车轮的动力荷载作用下, 彼此间的间隙越来越大, 直到松散脱落。另外, 防水层的使用使铺装层发生剪切破坏的机率大大提高。
3.4 桥面铺装的约束条件:
桥面铺装受桥梁结构的约束, 受荷后其边界条件与一般路面相差甚大, 加之梁体的挠度、弯曲等形变的耦合作用, 给铺装层的工作性能造成不利影响。
4、病害防治措施:
由于现行桥面铺装设计及施工工艺等方面的不足, 常引发一些桥面铺装病害, 针对经常发生的病害, 结合多年的施工经验, 总结了以下几点防治措施:
4.1 桥面铺装防水混凝土标号提高
到40号, 厚度增大到10-12厘米, 钢筋直径加大至12毫米, 提高铺装层的整体强度, 以适应交通量及车辆荷载的增长。
4.2 严格控制施工质量, 梁板顶面拉毛处理, 并用高压水枪清洗干净。
严格控制混凝土配合比及塌落度, 使混合料具有良好的和易性。混凝土采用低收缩配方以减少收缩裂缝。
4.3 为使桥面铺装与梁板结合紧密,
使桥面铺装共同参与受力, 同时采用植筋技术, 以固定桥面铺装钢筋的位置。即在梁顶板按一定间距钻孔, 孔深要大于锚固长度, 孔径略大于钢筋直径, 用高压气泵将孔清理干净后, 灌入调配好的环氧树脂液并植入钢筋, 待胶液固化并达到强度后, 将植入的钢筋与桥面铺装钢筋牢固焊接后, 再浇注防水混凝土。
4.4 在混凝土中掺加钢纤维或聚丙烯纤维, 以提高混凝土的整体性, 防止开裂。
4.5 在墩顶负弯矩区, 设置加强钢筋, 减少铺装层顶开裂。
4.6 可取消铺装层上的沥青路面, 将铺装层加厚, 并设置双层钢筋网;
或在铺装层与沥青路面之间铺设防水卷材, 以改善桥面层的破坏。
4.7 冬季采用专用除雪剂或用机械进行除雪, 减少盐水对混凝土的腐蚀。
摘要：当前沥青混凝土桥面铺装病害经常发生, 本文对沥青混凝土桥面铺装病害原因进行了分析, 结合多年的施工经验, 提出了病害的防治措施。
参考文献
沥青桥面 篇11
1桥面防水材料概述
桥面防水是桥梁建设的重要环节, 对桥梁的寿命有着重要影响。我国对桥梁防水的重视程度与日俱增, 对于新型防水材料的研究和应用投入大量的人力、物力。防水材料中最常见的有SBR改性橡胶沥青材料和环氧树脂沥青防水材料。SBR改性橡胶沥青材料是较早使用的一种热熔型桥面防水材料, 凭借着优良的防水性能被广泛应用到各种大大小小的桥梁工程中;环氧沥青桥面防水材料是伴随着桥梁科技的发展新生的一种防水材料, 由于其自身有着比以往防水材料更加优秀的性能, 而受到了广泛好评。
2桥面防水材料性能要求
桥面防水这一概念刚刚流行时所采用的防水材料比较随意, 大都采用和屋面防水的专用材料, 而没有专门的、高性能的桥面防水材料。一般来说, 桥梁的建设环境要比房屋恶劣的多, 所受的物理力学环境更加严苛, 因此, 防水材料除了要具备屋面防水材料的一般性能, 如不透水、耐极端温度、防腐蚀、防老化等, 还应该具有粘结力强、抗拉抗压能力强、伸缩性强等特点。
2.1物理力学性能
2.1.1不透水性
桥面防水材料必须具备良好的不透水性, 这主要是因为铺装层底部比较容易聚集下渗水, 导致铺装层和桥面被破坏, 在此类的薄弱地方, 一定要更加注意防水层的不透水性。在进行材料选择时, 一定要进行严格的检测, 选择不透水性良好的材料, 防止出现因为材料选择不当, 而导致桥梁桥面防水出现问题, 影响桥梁寿命。
2.1.2粘结性强
防水材料要具有十分好的粘结性, 并且能够经受住温度剧烈、大跨度的变化, 不至于在极端天气下产生粘结力下降, 导致防水层防水功能下降, 影响桥梁的使用寿命。同时具有良好的抗剪切性能, 能够抵抗水平汽车荷载作用, 不会形成铺装层和桥面间的脱离现象。
2.1.3耐老化性能
防水材料主要由有机成分组成, 因此老化现象严重, 尤其是在自然条件恶劣的环境中, 老化现象会更加迅速。一旦材料老化过度, 就会使得防水材料产生一系列质量问题, 导致防水层遭到破坏。因此防水材料一定要具有很好抗老化性能。
2.2抗损伤性能
2.2.1抗破坏性能
防水层材料要具有一定的抗破坏性能。在具体是施工过程中, 防水层经常要受到压路机、摊铺机等大型车辆的碾压, 这要求防水材料要有一定的强度, 在后续的施工过程中不被车辆机械破坏, 保障整个工程能够顺利进行。
2.2.2抗腐蚀性
桥梁建成后会行驶各种各样的车辆, 难免会出现漏油等现象, 当汽油等有机溶剂与防水层接触后, 要确保防水层不能够别腐蚀。此外大桥上经常会行驶一些运输腐蚀性液体的车辆, 一旦发生泄漏, 会对防水层造成不小影响, 因此防水层的抗腐蚀性至关重要。
3材料性能实验
接下将对两种主要防水材料进行实验对比。
3.1防水材料拉伸实验
为比较环氧沥青防水材料与SBR改性橡胶沥青防水材料的性能, 分别测试2种材料平行试验的抗拉强度与断裂延伸率。考虑试件成型的因素, 环氧沥青材料拉伸试验温度23℃, SBR改性橡胶沥青材料的拉伸试验温度为5℃。实测试验结果表明环氧沥青的断裂延伸率与SBR改性橡胶沥青的断裂延伸率相关不大, 但两者的试验温度存在较大差异, 因此不能将两者进行简单的对比。但两者的极限抗拉强度相差很大, 环氧沥青的的抗拉强度较高, 而SBR改性橡胶沥青材料的抗拉强度不满足技术要求。
3.2防水材料抗剪切性能
对于桥面铺装层的粘结层材料剪切性能试验采用适当的装置。当对试件施加荷载P时, 试件剪切面上的剪切强度τ=P S, 其中S为试件受剪切截面积。将试件切割成一定尺寸, 测试所能施加的最大破坏荷载P, 从而计算出粘结层的剪切强度。
根据桥面铺装的实际使用条件, 车辆在桥面行驶时对粘结层所施加的水平剪切力, 最不利的情况是在高温环境条件下。因此, 本研究对环氧沥青粘结层进行了20℃和60℃的粘结层剪切强度试验。试验表明:环氧沥青、SBR改性橡胶沥青的抗剪切强度不论在何种环境温度下均有较好的表现, 满足技术要求。所有材料的抗剪切强度均随着温度的升高而降低。各种材料均存在一个最佳厚度, 经试验分析, 环氧沥青防水层厚度为1.0mm, SBR改性橡胶沥青防水层最佳厚度为1.5 mm。
3.3防水材料拉拔实验
研究结果表明在钢桥桥面铺装结构中, 桥面钢板或者混凝土调平层与沥青混凝土间的粘结强度对铺装体系的抗疲劳特性有较大的影响, 所以采用拉拔试验来评定桥面与沥青混凝土间的粘结状况。对于钢桥桥面, 正交异性钢桥面板喷砂除锈后采用环氧富锌漆进行防腐涂装, 再在其上铺筑沥青混凝土;对于水泥混凝土桥面铺装, 柔性防水材料既起到防水的作用, 又起到粘结层的作用, 将水泥混凝土和沥青铺装层间应力传递, 发挥承上启下作用。拉拔试验主要检验桥面板和铺装层间的粘结强度, 反映沥青混凝土铺装和桥面间的粘结能力。试验在3种温度条件下进行:低温 (0±2) ℃、常温 (23±2) ℃和高温 (60±2) ℃。试验结果表明各种防水材料随着温度的升高, 粘结强度迅速下降。对于我国大部分地区, 夏季高温桥面铺装层最高温度达到60~70℃, 高温下的粘结强度就显得尤为重要。环氧沥青防水材料的粘结力较强, 且粘结强度满足技术要求, 而改性橡胶沥青粘结料的粘结强度相对较差, 不能满足常温下大于2.75 MPa的技术要求。防水材料在高温下粘结强度衰减迅速, 仅为常温下的1 5左右。
结束语
桥面防水材料是确保桥梁防水功能正常发挥作用的基础, 对于桥梁正常发挥其功能有着重要意义, 一旦防水材料选择不当, 或者遭到破坏, 会直接影响到桥梁的使用性能和寿命。因此我们要加强对桥面防水材料的研究和应用, 尤其是环氧树脂材料。总结以往的防水经验, 创新发展出新的防水材料, 从而推动我国桥梁事业的发展。
摘要：桥面防水材料是保护桥梁不受雨水等侵害, 从而能够正常发挥作用的一种具有特殊性能的材料, 被广泛应用在当今的桥梁工程建设中, 对于桥梁工程的发展有着重要的意义。环氧树脂沥青不仅具有优秀的防水能力, 还具有较强的抗拉能力和抗剪能力, 是当下最受欢迎的防水材料之一, 本文将主要分析研究要环氧树脂沥青桥面防水材料的各种性能, 希望能够为以后的桥梁防水工程提供帮助, 供相关人员借鉴和参考。
关键词：桥梁防水,环氧树脂沥青,防水性能,分析研究
参考文献
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