铺装层材料范文（精选9篇）

铺装层材料 第1篇

1 原材料与试件成型方法

1.1 原材料

上述几种防水粘结层材料常见技术性能指标如表1所示。

1.2 试件成型方法

防水粘结层材料的力学性能主要包括抗剪切性能和抗拉拔性能。

高速行驶的车辆尤其是载重车辆在加、减速以及紧急刹车情况下会对桥面铺装沥青铺装层产生巨大的水平剪切作用, 因此, 要求防水粘结层材料要具有良好的抗剪切性能, 该性能通过剪切试验来评价;同时, 在车辆荷载的振动冲击作用下, 为防止铺装结构间出现张拉破坏, 沥青铺装层与混凝土调平层间要具有可靠的粘结力, 使整个铺装结构作为一个整体共同受力, 抗拉拔性能测试主要通过直接拉拔试验来评价。

防水粘结层材料剪切试验和拉拔试验采用相同的圆柱体试件进行测试, 首先, 采用规格为300mm×300mm×100mm的车辙板试模成型50mm厚的水泥混凝土板, 标准条件下养护28d后对其表面进行铣刨处理;将处理好的混凝土板表面的颗粒和浮沉清理干净后, 按照施工要求进行防水粘结层材料的施工;之后将混凝土板重新放入车辙板, 进行50mm厚沥青层的成型, 并用轮碾机进行碾压, 最终形成模拟桥面铺装结构的双层板试块, 在室温下放置不少于48h后, 采用钻芯机钻取直径、高均为100mm的圆柱体试件, 分别用作剪切试验和拉拔试验用试件, 试件的整个制备过程如图1~图4所示。

2 防水粘结层剪切性能研究

为全面考察SBS改性沥青同步碎石防水粘结层、橡胶沥青同步碎石防水粘结层以及高粘沥青同步碎石防水粘结层材料的剪切性能, 分别在3种沥青类型、2种沥青洒布量、2种碎石撒布量和2种碎石规格条件下进行防水粘结层材料剪切性能测试, 具体试验条件见表2所示。

采用路面材料多功能剪切试验仪进行防水粘结层材料剪切强度的测试, 试验过程中加载速度恒定保持为0.5k N/min, 试验温度为20℃, 三种防水粘结层材料剪切性能试验结果如表3所示。

由表3剪切试验结果可知, 相同沥青洒布量和碎石撒布量条件下, SBS改性沥青同步碎石防水粘结层材料在碎石粒径为9.5~13.2mm时的抗剪强度均大于碎石粒径为4.75~9.5mm时的抗剪强度;对于橡胶沥青, 在135g沥青洒布量条件下, 碎石粒径为9.5~13.2mm时的抗剪强度大于碎石粒径为4.75~9.5mm时的抗剪强度, 在180g沥青洒布量条件下, 情况则恰好相反;对于高粘沥青, 碎石粒径为9.5~13.2mm时的抗剪强度均小于碎石粒径为4.75~9.5mm时的抗剪强度。

相同沥青洒布量和相同碎石规格条件下, 三种沥青同步碎石防水粘结层材料在碎石撒布量为80%时的抗剪强度均大于碎石撒布量为60%时的抗剪强度, 说明在一定范围内, 三种防水粘结层材料的抗剪强度均随着碎石撒布量的增加而呈增加趋势变化。

相同碎石规格和碎石撒布量条件下, SBS改性沥青同步碎石防水粘结层和高粘沥青同步碎石防水粘结层材料在沥青洒布量为135g条件下的抗剪强度大于其在180g条件下的抗剪强度, 而橡胶沥青同步碎石防水粘结层材料在沥青洒布量为180g条件下的抗剪强度大于其在135g条件下的抗剪强度, 说明对于SBS改性沥青同步碎石防水粘结层和高粘沥青同步碎石防水粘结层材料, 其沥青最佳洒布量接近135g, 而橡胶沥青同步碎石防水粘结层材料沥青最佳洒布量则较为接近180g。

对于剪切破坏位移, 高粘沥青同步碎石防水粘结层材料的剪切破坏位移均在10mm以上, 橡胶沥青同步碎石防水粘结层材料的剪切破坏位移基本维持在8~9mm之间, 而SBS改性沥青同步碎石防水粘结层材料的破坏位移最小, 说明三种材料中高粘沥青防水粘结层材料的抗变形能力最强, 能更好地适应铺装结构间的位移错动。

3 防水粘结层拉拔性能研究

拉拔试验反映了铺装结构层间粘结状况的好坏, 其目的是为了检验防水粘结层材料与上、下结构层间的粘结能力, 同时还可观察粘结力不足时的破坏现象。与剪切试验条件类似, 为全面考察SBS改性沥青同步碎石防水粘结层、橡胶沥青同步碎石防水粘结层以及高粘沥青同步碎石防水粘结层材料的拉拔性能, 分别在3种沥青类型、2种沥青洒布量、2种碎石撒布量和2种碎石规格条件下进行防水粘结层材料拉拔性能测试, 试验过程中加载速度恒定保持为0.5k N/min, 试验温度为20℃, 三种防水粘结层材料抗拉拔性能试验结果如表4所示。

由表4试验结果可知, 相同沥青洒布量和碎石粒径条件下, 三种沥青同步碎石防水粘结层材料随碎石撒布量的变化而表现出不规律的变化情况;相同沥青洒布量和碎石撒布量条件下, SBS改性沥青同步碎石防水粘结层材料拉拔强度随着碎石粒径的增大而呈增加趋势变化, 而另外两种防水粘结层材料则随着碎石粒径的增大而近似呈减小趋势变化;相同碎石粒径和碎石撒布量条件下, SBS改性沥青防水粘结层和橡胶沥青防水粘结层材料抗拉拔强度均随着沥青洒布量的增加而呈减小趋势变化, 而高粘沥青防水粘结层材料抗拉拔强度随着沥青洒布量的增加而呈增大趋势变化, 说明仅考虑拉拔性能时前两种沥青防水粘结层材料的最佳沥青洒布量接近135g, 而高粘沥青最佳洒布量接近180g;对于拉拔破坏位移, 拉拔试验位移值普遍较剪切试验的破坏位移值小, 三种防水粘结层材料的破坏位移值均基本维持在4~8mm之间。

4 防水粘结层材料最佳配比推荐

综合剪切试验和拉拔试验结果, 推荐三种防水粘结层材料的最佳配比如表5所示。

5 结语

针对防水粘结层材料在铺装结构中的作用, 对三种常见的防水粘结层材料分别进行了剪切和拉拔试验, 综合两种试验的试验结果, 优选出SBS改性沥青、橡胶沥青和高粘沥青三种防水粘结层材料在不同沥青洒布量、不同碎石撒布量和不同碎石粒径间的最优搭配形式, 同时也测试了三种防水粘结层材料在不同条件下的抗变形能力。

摘要：针对混凝土桥桥面铺装防水粘结层材料的选择问题, 选用三种常见的防水粘结层材料:SBS改性沥青、橡胶沥青、高粘沥青同步碎石防水粘结层材料, 分别进行了剪切试验和拉拔试验研究, 综合两种试验的试验结果, 优选出SBS改性沥青、橡胶沥青和高粘沥青三种防水粘结层材料在不同沥青洒布量、不同碎石撒布量和不同碎石粒径间的最优搭配形式, 同时也测试了三种防水粘结层材料在不同条件下的抗变形能力。

关键词：桥面铺装,防水粘结层,SBS改性沥青,橡胶沥青,高粘沥青

参考文献

[1]于颖.水泥混凝土桥桥面铺装受力机理分析[D].重庆:重庆交通大学, 2008.

[2]张占军.水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装结构研究[D].西安:长安大学, 2000.

[3]王涓.水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装防水粘结层的性能研究[D].南京:东南大学, 2003.

[4]张宏炜.水泥混凝土桥面沥青铺装层防水性能研究[D].西安:长安大学, 2010.

[5]汪日灯.沥青混合料桥面铺装防水粘结层研究[D].西安:长安大学, 2008.

桥面沥青铺装粘结层拉、剪应力分析 第2篇

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  

钢桥面沥青铺装层设计要点分析 第3篇

钢桥面沥青铺装的设计与施工是一项难度较大的技术。钢桥面沥青铺装的行车舒适性、安全性和耐久性已成为评价桥梁工程质量的一项主要指标, 并受到各方的普遍重视。

一、钢桥面沥青铺装设计的技术要求

1. 铺装层应具有优良的高温抗车辙、低温抗裂

和中温抗疲劳开裂的性能, 还应具有良好的防滑性能和耐久性能。

2. 铺装层应当跟桥面的钢板进行良好的结合, 铺装层在桥面板的下面不能发生流动或者滑移。

3. 采取多种措施保证钢桥面不被腐蚀, 包括钢

桥面板重新喷砂除锈用涂装、设置防水粘结层、铺装层泌水及良好的排水系统。

二、高架钢桥面沥青铺层一般采用的结构

1. 钢桥面清扫, 除去表面铁锈、油污等。并按设计要求采取结合措施作涂锌处理, 清扫后涂粘层。

2. 钢桥面沥青结构层

上面层:3.5 cm细粒式沥青混凝土 (AK-13-0) ;下面层:4.5 cm中粒式沥青混凝土。

3. 对钢结构桥面沥青层来说, 为更好地适应钢

桥结构承受荷载及环境气候条件变化, 改善应力应变随从性状况, 对采沥青混凝土面层有更高的路面材质要求, 综合考虑高温黏度、感温性、变形性能, 要求沥青混凝土面层具有高温稳定性、低温延度防裂及耐旋劳等特性。所以, 钢桥面沥青混凝土面层的两层结构都使用改性沥青混合料。每个工程应根据自己的具体情况, 合理的进行改性沥青混合料的配比。

三、大跨径钢桥面沥青铺装

为减轻大跨径桥梁上部结构的自重, 常采用正交各向异性钢板桥面结构。钢桥面的刚度非常小, 变形系数很大, 桥面沥青铺装要求具有非常好的变形随从性。

1. 浇注式沥青混凝土铺装

浇注式沥青混凝土一般采用硬质沥青, 使用湖沥青、岩沥青和道路沥青配合使用, 添加高剂量矿粉。与集料在220℃以上的高温下, 经过长时间的拌和, 配制成一种既黏稠又有良好流动性的沥青混合料。浇注后用木制馒刀抹平即可, 而不需要压路机碾压。

在德国所用沥青的针入度为25~40, 前苏联建议针入度为25~55。0℃针入度不小于10, 软化点为65℃~65℃。匈牙利规定沥青的软化点为67℃~72℃。现在也有不使用岩沥青或湖沥青的, 而直接采用高黏度聚合物改性沥青。

各国采用的集料级配均有所不同。德国和日本主要采用贯入量试验、轮辙试验、刘埃尔流动性试验和弯曲试验。1) 贯入试验用以评定材料的抗变形能力。试验是将试样恒温至40℃, 采用5 cm2的压头对试件加压。压力为1 MPa, 压头压入的深度为贯入量。2) 刘埃尔试验用以评定混合料的耐流动性以质量995 g的压头, 在240℃的混合料中贯入5 cm所需时间作为刘埃尔流动性指标, 据此确定混合料拌合时间、施工和易性和沥青用量。3) 小梁弯曲试验用以评定混合料低温变形能力。4) 车撤试验用以评定混合料高温稳定性。

2. 环氧沥青混凝土铺装

环氧沥青是在沥青中加入环氧树脂, 使得、固化剂发生了硬化反应。形成不可逆的固化物, 使沥青性质由热塑性转化成热固性, 从而赋予沥青以优良的物理、力学性能。环氧沥青混凝土材料上, 有以下优良特性。

(1) 强度高、刚度大

热拌环氧沥青混凝土有很高的强度, 其马歇尔稳定度可高达40~60 k N, 普通的沥青混凝土只有8~12 k N。壳牌石油公司曾对环氧沥青混凝土材料在不同温度下的弯曲劲度模量进行试验, 并与普通沥青混凝土讲行比较。0℃时, 环氧沥青混凝土劲度模量与普通沥青混凝土相差不大, 但在20℃时环氧沥青要高3倍, 40℃时则高8倍。温度越高, 两者的劲度模量相差越大。这说明环氧沥青不只有非常高的强度, 在高温情况下也有非常高的抗变形能力。

(2) 优良耐疲劳性能

当应力水平为0.8 MPa时, 普通沥青混凝土的疲劳寿命为8 000次。而环氧沥青混凝土的疲劳寿命为60万次, 是普通沥青混凝土疲劳寿命的几十倍。

澳大利亚West Gate大桥管理处, 曾对环氧沥青混凝土进行了等应变弯曲疲劳试验。试验表明, 其疲劳寿命为50万次。而普通沥青混凝土仅为2.9万次, 两者相差达17倍之多。

(3) 良好的抗腐蚀能力

首先应用于桥面铺装的是美国加州San Maateo-Hayward大桥。这座桥设正交各向异性板计14跨, 每跨长89 m, 主跨229 m。另外, 有20跨箱形钢梁, 每跨63 m以及近9 km的混凝土高架桥。采用环氧沥青作桥面铺装主要基于以下考虑。

1) 铺装层能与钢板形成牢固的粘结, 不因湿度变化和交通荷载作用而脱开。

2) 能够很好的适应因为温度的变化而引起来的钢板尺寸的变化, 从而不会出现脱落现象。

3) 具有足够的抗疲劳强度, 可使用多年而不损坏。环氧沥青混凝土用普通机械拌和、摊铺和压实。环氧沥青用量为6.5%, 集料采用石灰石, 马歇尔稳定度高达64.8 k N。压实后, 其性状同普通沥青混凝土一样。进行了14天的养护后, 道路开通。在以后的60天里, 沥青混凝土的内强度继续增长。

美国在其他许多大桥中采用环氧沥青桥面铺装, 如加州还有San Diego cronado大桥、San Francisco Okland海湾大桥、Queens Way大桥等。1973年, 俄勒冈州建成的Sellwood大桥、1974年加拿大建成的Mercier大桥、1980年荷兰建成的Hagestein大桥等, 也都是用环氧沥青作桥面铺装的。

3. 沥青玛蹄脂碎石 (SMA) 铺装

SMA是通过浇注式沥青路面进一步发展而来的, 它一般是粗集料少, 沥青用量多、间断级配, 矿粉用量多。粗集料石通过接触形成了骨架结构, 再通过沥青、纤维和矿粉组合在一起的玛蹄脂填充在它的空隙里, 从而形成了一种密实结构的沥青混合料。SMA与普通沥青路面相比, 具有良好的高温稳定性、耐久性、低温抗裂性和抗浴性。

SMA混合料因含有较多的沥青而具有较好的变形能力, 已通过弯拉和抗压模量试验得到证明。近年来, SMA路面已经在我国许多地方得到推广应用。由于SMA相对的柔韧性, 现在SMA已作为桥面铺装材料逐渐得到了应用。

四、结语

钢桥面的沥青混凝土铺装层设计需要根据实际的设计要求, 根据当地的各种环境条件进行合理考虑。在结构和铺装方法选择上, 要达到相关的规范要求。

摘要：本文根据笔者多年的工作经验, 从钢桥面沥青铺装设计的技术要求、桥面沥青铺层的结构和大跨径钢桥面沥青铺装三个方面, 探讨了钢桥面沥青铺装层的设计要点。

关键词：钢桥,沥青混凝土,设计,要点

参考文献

[1]李兴山.钢桥面铺装方案技术原理[J].黑龙江交通科技, 2012 (01) .

铺装层材料 第4篇

近年来,对混凝土桥梁铺装层的研究,主要侧重于铺装层本身的受力分析,未考虑叠合效应对主体结构的影响,对铺装层的叠合效应少有研究.事实上,随着技术的`不断发展,铺装层耐久性得到提高,铺装层与板梁桥之间粘结良好,因而应考虑铺装层对板梁桥受力性能的影响.本文通过力学理论计算,并结合有限元分析,对这一问题进行深入探讨,定量描述了铺装层对桥梁横向分布系数的影响程度.

作 者：曹文生 孙爱群 郝国强 郭庆林 Cao Wensheng Sun Aiqun Hao Guoqiang Guo Qinglin 作者单位：曹文生,Cao Wensheng(长春市政府投资建设项目管理中心,吉林,长春,130033)

孙爱群,Sun Aiqun(长春市交通局,吉林,长春,130001)

郝国强,郭庆林,Hao Guoqiang,Guo Qinglin(吉林大学交通学院,吉林,长春,130025)

桥面铺装层裂缝的防治措施 第5篇

桥面铺装层在构造上属于刚性结构, 其结构破坏的原因受材料、温度及施工工艺的影响。

1.1 水泥干缩裂缝

在构成桥面铺装的水泥混凝土中, 水在水泥石中以结合水、骨料层间水、吸附水和毛吸水的形式存在, 当桥面铺装层达到一定强度, 用以作为水泥硬化所需的水分便会逐渐失去, 水泥混凝土就会产生收缩现象。当收缩均匀时, 一般不会产生裂缝, 当水泥混凝土不均匀收缩时, 桥面铺装便会有裂缝产生。

桥面铺装层的不均匀收缩主要产生于两方面原因:一是构成水泥浆的集料对浆体的约束作用, 使水泥浆体的收缩受到限制, 内部处于干缩裂缝应力状态。另一方面是由于预制板及路面的约束作用, 限制了混凝土的收缩变形, 迫使混凝土内部产生抵抗这种约束的应力, 从而产生干缩裂缝。

1.2 温度裂缝

水泥混凝土具有热胀冷缩性能, 桥面铺装层的热胀冷缩是在相邻的部分或整体性限制条件下产生的。由于混凝土材料的抗折强度远较其抗压强度小, 因而当铺装层中产生拉伸变形时, 混凝土很容易引起开裂变形。

1.3 疲劳裂缝

桥面铺装经常承受冲击及振动荷载, 会在混凝土内部产生材料疲劳现象, 引发局部引力集中而使材料出现裂纹。在外荷载达到材料应力破坏上限时, 材料内抵御应力的能力不断减弱, 最终出现材料破坏, 从而不断减少应力作用的有效面积, 裂缝不断扩大, 是混凝土出现疲劳裂缝。

2 桥面铺装病害原因

2.1 构造原因

桥面板刚度不足。对于部分桥梁为了减轻恒载, 以增加钢筋用量或采用高强度钢筋来减薄桥面板的厚度时造成桥面板刚度不足, 在重荷载的作用下引起较大的变形, 加上车辆的连续冲击震动, 使桥面板及铺装层出现开裂, 且发展迅速。

铺装层与梁表面粘结强度较低, 在桥面进行铺装前没有将桥面板表面清洗干净且凿毛的密度和深度不够, 导致铺装层与梁面之间的粘结能力不足, 在荷载作用下铺装层与主要承重构件不能以一个整体来承受外荷载, 破坏了混凝土的整体性, 在行车的剧烈冲击和荷载作用下容易使桥面出现脱皮、裂缝、剥落等现象。

桥面防水层的影响。由于防水层的强度与主板的强度有差异, 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, 在车轮的动力荷载以及雨雪水的侵蚀作用下, 彼此间的缝隙会越来越大, 直到松散脱落。

2.2 施工原因

铺装层厚度偏小。由于施工因素造成梁表面高出设计高程, 或由于调整桥面纵横坡、施工工艺控制欠佳等原因, 施工中主梁顶面标高与设计值相差较大, 造成桥面铺装层厚度不均, 使桥面铺装层局部过薄, 削弱了桥面铺装的刚度和承载能力。

铺装层内钢筋网错位。钢筋网在进行绑扎和浇注混凝土时, 受到施工人员、机械和混凝土自重的压力, 导致其紧贴桥面板而改变了原设计钢筋位置, 削弱了钢筋网的分布筋作用承受荷载的能力, 容易因此出现桥面裂缝等损坏现象。

混凝土的温缩和干缩作用。由于混凝土硬化初期抗拉强度低, 若温缩或干缩产生的拉应力超过其抗拉强度, 将导致混凝土内部及表面产生早期裂缝, 造成桥面的过早损坏。

是混凝土质量的影响。混凝土的施工质量直接影响桥面铺装层的使用寿命。混凝土的原材料、级配, 拌合物的和易性较差或施工控制不良造成混凝土蜂窝, 局部过振或欠振, 强度降低等缺陷。这些缺陷破坏了铺装层的整体性, 降低了铺装层抗裂、抗冲击、抗弯曲的能力。使铺装层建成后经过短期荷载作用容易发生混凝土的破坏。

2.3 外界环境的影响

是荷载过大及冲击影响。对于目前增长较快的重载交通及超载, 加重了桥面铺装层的负荷, 并且轴重的增加形成较大的冲击荷载。在路面不平整或桥面伸缩缝、施工缝位置, 冲击作用更为明显, 造成桥面铺装层特殊位置或局部先期破坏, 并促使破坏向其他部位扩展恶化。

是交通组织的影响。在公路交通组织管理中, 由于车道的功能划分, 使桥梁结构运营始终处于偏载状态, 加快了主车道铺装层的疲劳, 使主车道铺装层容易发生各种病害并以较快的速度发展。

3 裂缝解决方法

3.1 确保桥面铺装层厚度

桥面铺装层设计与普通混凝土路面设计基本一样, 但由于其是在刚性预制板上浇筑的混凝土, 受力情况发生了很大变化, 使得桥面铺装层裂缝, 产生的原因较为复杂, 根据裂缝产生的原因分为干缩裂缝、温度裂缝和疲劳裂缝, 对裂缝产生的影响因素主要有厚度、外掺料、集料、层间粘结状况及养护等。

施工中, 由于梁体的拱度, 梁顶面并不是一个理想的平面, 致使桥面铺装层混凝土厚度不均, 因此, 设计时应考虑, 满足规范要求的结构最小厚度, 在施工时严格控制预应力梁的存放时间, 超出规范要求存放时间的应采取预压措施, 从而保证梁体拱度的均匀性, 减少铺装层厚度差异。

3.2 施工中的几项措施

桥面铺装层能否铺好, 最为关键的是新老混凝土面能否粘结好, 在进行桥面铺装层施工中应着重作好以下几点工作:

根据理论分析可知, 提高层间接触程度可以显著提高结构层的疲劳寿命, 在施工中尽可能采取措施, 保证各层粘结良好, 避免滑动, 桥面铺装前, 应先凿除梁体表面浮浆, 使表面粗糙, 成齿形, 且均匀, 此外, 还需将凿后的混凝土松散粒, 砂石泥土等清除干净, 有利于层间粘结牢固, 可采用以下措施: (1) 在凿毛的清除干净的表面涂抹一薄层胶结剂; (2) 加设新旧混凝土之间联系钢筋。

原材料质量要好。粗骨料最大粒径应不大于20mm, 粗骨料的含量在混凝土中的体积含量高, 能减少混凝土的收缩, 骨料弹性模量热膨胀系数对混凝土干缩也有影响, 骨料弹性模量高, 使混凝土的干缩和徐变就会受阻。

设置定位钢筋及保证钢筋保护层厚度。桥面铺装层的钢筋网在施工中常用混凝土垫块定位, 而垫块易走位而失去定位作用。在现场可参与定位钢筋, 如Φ10或Φ12钢筋, 长度约6~12cm, 双向间距约75cm, 定位钢筋一端与钢筋焊接, 另一端竖立支撑于梁面上, 对钢筋网实行多点支撑。同时, 施工时, 应尽量避免人和机具在钢筋网上碾压, 以防钢筋网出现大的变形。

确保养护期。混凝土干缩裂缝属于早期裂缝, 它的产生在很大程度上是由于养护不当造成的, 因此要注意施工期间的养护, 保持一定的湿度。

适当使用外掺料。根据工程具体情况, 适当参与外掺料, 如: (1) 粉煤灰, 可降低混凝土水化热, 降低混凝土出现拉应力的起始点温度, 减少混凝土降至环境温度的温差, 防止温度裂缝的产生。 (2) 钢纤维, 在混凝土中加入体积掺量为1.2%~2%钢纤维, 可以在混凝土中形成乱向分布的网状结构, 从而控制混凝土干缩。 (3) 外加剂, 适当的加入膨胀剂和引气剂对于提高混凝土抗干缩和抗折强度也具有一定的明显作用。

4 结束语

桥面铺装层虽然在桥梁中所占的体积并不大, 但它对交通的影响是非常大的。针对钢筋混凝土桥面铺装产生早期病害的原因在设计和施工中采取相应措施, 在一定程度上是可以延长桥面铺装层的使用寿命

参考文献

[1]姜庆林, 邢玉东, 姜晓武.高速公路桥面沥青混凝土铺装[J].东北公路, 2002, (1) .

界面缺陷对桥面铺装层受力的影响 第6篇

桥面铺装层直接承受行车荷载和环境因素的作用, 其变形和应力特征与桥跨结构型式密切相关, 一方面它可分散作用于桥面的荷载并参与桥面板的受力, 另一方面它还能起到联结各主梁共同受力的作用, 既是保护层又是受力层, 因此, 它应具有足够的强度, 并能与桥面板结合成整体。

对装配式钢筋混凝土简支空心板桥而言, 具有良好性能的桥面铺装结构, 不仅能够保证桥梁的整体性能, 还能有效延长桥梁的使用寿命。然而, 一些桥梁的铺装层与桥面板之间在施工时存在或多或少界面缺陷, 有的在投入使用几个月后即发展成大面积的脱空区域, 逐步导致铺装层严重破损, 这一问题已引起了工程技术人员的关注, 并在桥面铺装结构设计理论和材料的性能研究以及改进施工技术等方面进行了大量的探讨, 已取得一定的进展。由于桥面铺装结构的受力情况比较复杂, 它与桥面板之间界面粘结状况的不理想是混凝土桥面铺装层病害的重要成因之一, 当铺装层与桥面板之间因粘结不良出现界面缺陷时, 车辆、温度荷载的反复作用将在缺陷附近区域产生较大的层间剪应力而很快导致铺装层开裂破坏。目前, 从设计到施工, 对桥面铺装的界面粘结状况和性能重视不够, 相关的研究结果较为少见。本文将桥面板和铺装层作为统一的力学分析体系, 采用三维有限元法, 应用大型通用有限元软件abaqus对桥面铺装结构粘结界面性能进行计算, 主要分析界面缺陷附近区域的层间剪应力变化规律及影响, 并与界面粘结良好时进行对比, 由此量化界面缺陷的危害程度, 为桥面铺装层进一步设计和施工提供理论依据。

2 计算方案

2.1 计算模型

选取一跨径16m预制安装的简支空心板桥建立有限元模型, 桥梁横截面布置为:0.25m (栏杆) ×2+1m (人行道) ×2+7m (行车道) 共9.5m, 上部采用9块装配式16m空心板, 设置10cm厚的现浇混凝土铺装层, 计算结构的断面如图1所示。

在有限元计算模型中, 不考虑栏杆、人行道的影响。建立坐标系时, 以X为横桥向, Y为竖直方向, Z为顺桥向。在桥梁两端相应的支座位置处设置约束, 一端固定三个方向位移 (固定铰支) , 另一端固定竖向和横桥向位移 (可动铰支) 。对于空间问题进行分析时, abaqus提供了四面体和六面体的两种单元形状, 这里将采用8节点六面体三维实体单元 (C3D8) 对模型进行划分, 如图2所示。

2.2 材料参数

在整个桥梁计算中, 假定材料符合各向同性和均匀性, 并按弹性理论进行分析。水泥混凝土桥面板采用C30混凝土, 其弹性模量E取30GPa, 泊松比μ取0.2;水泥混凝土铺装层采用C40混凝土, 弹性模量E取32.5GPa, 泊松比μ取0.2;线膨胀系数均为1.0×10-5。

2.3 计算荷载

荷载条件主要考虑以下几种工况:

(1) 工况一:汽车竖向荷载和水平荷载 (制动力) 共同作用。根据现行规范, 采用两列550kN的重车, 并将其第一排后轴 (140kN) 布置在跨中, 如图3所示, 这样由于车辆过长, 其前轴和第一排中轴已在跨径之外, 所以仅考虑第二排中轴和两排后轴的作用, 将轮胎接地形状由椭圆形面积等效简化为0.2m×0.6m的矩形面积, 两轮中心间距为1.8m, 中轴与后轴间距7m, 两排后轴间距1.4m, 两车列之间间距为1.3m, 距路缘0.5m。水平荷载取165kN。

(2) 工况二:温度梯度荷载作用, 由铺装层表面向底层递减的方式施加。取值根据现行规范, 铺装层表面温度取25℃, 铺装层与桥面板接触层温度为6.7℃, 上下温差18.3℃。

(3) 工况三:桥梁整体均匀降温20℃作用。

2.4 缺陷设置

在模型中用节点耦合的方法来模拟桥面铺装层和桥面板两层之间的结合, 将两层间所有结点全部耦合来模拟界面粘结良好, 即桥面铺装与桥面板之间没有缺陷、完全连续、共同受力、变形协调;通过放松两层之间一部分结点的耦合来模拟桥面铺装与桥面板之间存在裂缝、脱空等缺陷。在汽车荷载作用时, 沿桥梁中线分别在桥跨端部、跨中处、1/4跨处设置三个大小均为1m×1m的粘结界面缺陷, 如图4所示;在温度荷载作用下, 在对温度较为敏感的粘结界面端部边角区域多设置一个0.5m×0.5m的缺陷, 如图5所示。

3 计算结果与分析

在荷载作用下, 粘结界面往往产生较大的剪应力, 缺陷区域的受力情况更为复杂。本文取横桥向、距缺陷区域0.1m、与缺陷同宽度的路径提取剪应力进行分析。路径如图4、图5所示。有限元计算结果见表1、表2、表3所列。

当桥面铺装层和桥面板之间的界面出现缺陷时, 将在水平方向产生较大的剪应力导致界面剪切破坏。界面剪切破坏是桥面铺装常见的破坏类型, 本文以有缺陷时界面的|τyz|max为铺装层的考察指标, 并与界面连接良好时进行比较和分析。

从表中知道设置界面缺陷时的层间剪应力均比无缺陷时大, 在工况一作用下沿三条路径的层间剪应力值见表1, |τyz|max在路径一上, 其值为0.15MPa, 与界面无缺陷时相比增加了36.7%, 沿路径一的对比变化如图6所示;在工况二作用下沿四条路径的层间剪应力值见表2, |τyz|max在路径四上, 其值达到了1.73MPa, 与界面无缺陷时相比增加了51.3%, 沿路径四的对比变化如图7所示;在工况三作用下沿四条路径的层间剪应力值见表3, |τyz|max也发生在路径四上, 其值为0.53MPa, 比无缺陷时增加了32.4%, 沿路径四的对比变化如图8所示。

从文献中相关的试验结果可知:

(1) I型界面——对联结界面不做任何处理, 仅用清水冲洗干净时, 联结界面的抗剪强度为0.76～0.87MPa;

(2) II型界面——用钢丝磨去老混凝土表层大约2mm, 用清水冲洗干净时, 联结界面的抗剪强度为1.01～1.24MPa;

(3) III型界面——对老混凝土的自然面进行小心轻凿, 凿去松动的混凝土, 使粗骨料的50%露出, 用气囊吹净表面, 然后用清水冲洗干净时, 联结界面的抗剪强度为1.47～1.96MPa。

由以上数据表明, 当混凝土桥面铺装层与桥面板之间存在缺陷时, 由于缺陷区域的存在, 桥面铺装层的受力在局部位置有很大影响, 在缺陷区域附近, 层间最大剪应力大幅变化, 在所设置路径中, |τyz|max达到了1.73MPa, 在I型界面和II型界面下将发生剪切破坏, 在III型界面下也有可能发生剪切破坏, 而所设置的路径是在距离缺陷区域0.10m处, 因此, 在缺陷边缘处的|τyz|max将会更大, 从而在缺陷区域周围产生应力集中, 这将造成桥面铺装层的开裂破坏。因此, 只有保证铺装层与桥面板的良好结合, 才可以使结构承受更大的荷载。

4 结 论

本文通过三维有限元计算, 模拟桥面铺装层与桥面板之间出现缺陷时的受力情况, 并通过与无缺陷时进行比较, 说明当桥面铺装层与桥面板之间出现缺陷后, 将产生较大的层间剪应力, 促使桥面铺装层结构发生剪切破坏, 因此保证桥面铺装层与桥面板的良好结合, 可以提高层间抗剪强度, 改善铺装层的应力状况, 增加桥面铺装层的使用年限。因桥面铺装层与桥面板良好结合的重要性, 应从设计、材料、施工等方面采取措施来满足连接界面的性能要求:

(1) 以层间最大剪应力作为桥面铺装结构的主要设计指标, 控制其剪切破坏;

(2) 添加界面粘结剂, 选择物理及力学性能更适合桥面铺装结构粘结和受力要求的材料;

(3) 桥面铺装施工时控制桥面铺装层界面的脱空。

摘要：以装配式钢筋混凝土简支空心板桥为分析对象, 通过对桥面铺装层与桥面板之间有无界面缺陷情况的三维有限元计算, 分析了桥面铺装层的受力特性和界面连接状况对层间剪应力分布的影响, 为铺装层设计和施工提供参考。

混凝土桥面铺装防水粘结层研究 第7篇

1 桥面铺装防水粘结层存在的问题

长期以来,我国对桥面防水没有足够重视,表现在两个方面:一是全国性的设计与施工技术规范中,对桥面铺装的防水没有详细的设计原则,如桥面防水设计年限的规定、材料的选择原则、施工工艺以及桥面防水层与桥面板间粘结力和抗剪切强度的一些要求等;二是在大规模的高等级公路建设中,仅重视桥梁结构强度的设计,而没有对桥梁建成以后的使用耐久性问题进行强制性规定。因此,我国在桥面防水设计方面还较落后,缺少规范性指导意见,呈现一种杂乱无章的状态[3]。

目前在防水粘结层的应用上也存在许多问题,主要表现在防水粘结层技术本身、与之相邻的铺装层的性能、工程外部环境等。

1)粘结力低。防水粘结层与桥面之间粘结力的不足会最终导致防水粘结层的失效。粘结力下降的原因很多,如防水材料本身的粘结力差、防水层偏薄、桥面处理不合格(有浮浆、杂物、灰尘等)、混凝土桥面含水量大、防水粘结层有气孔等。防水粘结层与面层之间的粘结力低,往往是沥青铺装产生早期破坏的根源。

2)剪切力低。在交通荷载作用下,弯道、坡度大的桥面处存在较大的横向和纵向剪切力作用,这些位置最易发生铺装层剪切破坏。

3)缺少保护层,防水粘结层被硌破。沥青混凝土铺装过程中,运料车辆、履带摊铺机及沥青混凝土的高温作用、压路机碾压的过程均会对防水层造成一定的破坏,使防水粘结层的不透水性降低,致使一些桥面在未通车时就出现透水现象。

4)沥青混凝土铺装层过薄。车辙、剪切力集中在防水粘结层部位,铺装层厚度越薄,防水粘结层所受拉应力越大,越容易被破坏。

5)沥青混凝土铺装层空隙率大。此种情况下,沥青混凝土铺装层易透水,动力水压力重复冲刷防水层,致使防水粘结层与沥青混凝土铺装脱离,此时防水粘结层成为承受交通荷载的重要结构层,远远超出防水粘结层的功能和受力范围,最终防水粘结层产生破坏。

6)超载和重型车辆多,防水粘结层所受到的剪切力就大,此时防水粘结层易产生剪切破坏。

2 防水粘结层力学分析

桥面铺装层结构体系由沥青混合料铺装层、防水粘结层及水泥混凝土板组成,进行力学分析时,可将桥梁整个上部结构简化为一块纵向的板体结构。为了研究方便,可以把这一纵向的板体结构分为两层:第一层为桥面铺装(厚度为hs),第二层为主梁、桥面板等简化成的板,在此称为主板(厚度为h)。这样桥面板和铺装层整个结构变为叠合板体[4,5,6],如图1所示。

根据假设可知,上(铺装层)、下(梁板体)交界面既没有剪力连接,也无摩擦作用,因此交界面上只有法向分布力,设为ω(x)。由于梁板体的刚度远远大于铺装层,因此上层铺装层的变形受下层梁板体的制约,其挠曲形状与下层梁相同,即有f1(x)=f2(x)=f(x)。根据主板的受力及变形特性将其简化为正交各向异性小挠度弹性薄板,符合弹性薄板理论的有关假设和要求。根据板壳理论,其弯曲的基本微分方程为:

同样根据铺装层的特性可知,该板属各向同性大挠度薄板。其弯曲的基本微分方程为:

通过以上分析,整个桥面上部体系可按双层体系进行分析,即具有一定厚度hs的大挠度弹性薄板的上层,连续地支承在一个厚度为h的小挠度弹性薄板的面上。为了获得双层体系中桥面铺装层结构的基本微分方程,根据设计可以假定:两板之间是可以相对滑动的,完全无摩阻力且没有脱空现象。据此,采用静力学中的截面法,可得下面的微分方程:

式(3)反映了桥面铺装结构在荷载p(x,y)作用下的本构关系,可认为是桥面铺装弯曲面的基本微分方程。桥面防水粘结层设置的目的就是将沥青铺装层与桥面板粘结成一个整体,二者能够共同承受路面荷载产生的协同变形,充分发挥复合作用,改善铺装结构的受力情况。

3 防水粘结层的作用

桥面铺装中的防水粘结层结构是桥面铺装与普通路面结构一个较大的不同之处,是桥面铺装的应力、应变过渡层。现有研究结果表明,防水粘结层不仅降低沥青混凝土铺装层的内部应力,也降低桥面板内部各节点的应力,是桥面铺装结构体系的关键环节。

沥青混合料铺装层的物理与力学性能同桥梁结构相比有着明显的差异,即一柔一刚。这一特性导致二者在温度变化及荷载作用下应力与位移的不连续性,尤其是水平剪应力往往主要由铺装层承担;铺装层在车轮荷载及其冲击下,部分参与了主梁的变形,要承受由于协同变形产生的内力;由于桥面系加劲部件的存在,使得刚性铺装层体系的受力状态更为复杂,使用条件更为苛刻。随着桥梁跨度的增加及桥面的加宽,桥梁的柔度变大,连续梁桥和箱梁等桥面的特定部位在荷载作用下会产生负弯矩;桥面铺装所承受的变形及应力、行车与风载的振动、铺装温度等条件,较公路路面及机场路面复杂得多,更需要桥面板与铺装层协同作用,共同承受荷载作用和温度变化作用,充分发挥铺装与桥面板的复合作用,减小铺装层和桥面板的应力、应变[4]。

防水粘结层就是这样一个能起到承上启下过渡功能、保证铺装层与桥面板能组成一整体共同受力的结构层次。铺装层与桥面板间的粘结作用对保证整个桥面铺装体系的复合作用以及在交通荷载作用下铺装层与桥面板的协调变形至关重要。在荷载作用下,铺装层与桥面板的复合作用不仅降低了沥青混凝土铺装层内部的应力,也降低了桥面板内部的应力,因此这种复合作用对整个铺装体系各部件的受力均是有利的,并且水泥混凝土板的弹性模量与沥青混凝土铺装层模量的比值(定义为模量比系数n,无量纲)越小,这种复合作用的效果越强,铺装体系各部件内部的荷载应力就越低。因此,粘结层的完好对改善桥面铺装层的受力条件非常重要。

另外,防水粘结层的破坏不仅会降低铺装层和桥面板的复合作用,增加铺装层内部的应力,加速铺装面层的破坏,同时给修复工作带来极大困难。当防水粘结层与桥面板之间丧失粘结力发生剪切破坏时,沥青铺装面层可能仍保持一整体,并未发生严重破坏,但目前对层间剪切破坏的修复方法只能将粘结层破坏区域的沥青混凝土铺装层(无论破坏与否)全部铲去,重新施工粘结层和沥青混凝土铺装层,这样大大增加了工程费用,且修复时会妨碍交通正常运行。因此,必须保证防水粘结层的使用要求,降低粘结层剪切破坏发生的概率。

4 防水粘结层的功能要求

理想的防水粘结层可以简单地概括为:在设计年限内不透水,并能承上启下将水泥混凝土铺装层与沥青混凝土铺装层联为一体抵抗交通荷载的作用,且是经济的。从桥面铺装的结构组成来说,不但要求防水粘结层具有良好的粘结性能,使得整个桥面系统在行车荷载的作用下保持良好的整体性,不至于因为行车荷载的水平剪应力而造成层间滑移,引起桥面拥包、坑槽等病害;还要求防水粘结层具备优良的不透水性能,以保证在桥梁的使用期限内外界水分无法渗漏到桥面混凝土内。这就要求防水粘结层不仅要保持良好的完整性,而且还要具有一定的抵抗外界破损的能力[7]。一方面,防水粘结层施工过程中,防水粘结材料要承受沥青混合料高温和压路机碾压的作用,应该保证在经受可能的施工损伤后仍保持良好的不透水性。另一方面,作为与桥面板粘结为一体的防水材料,要经历应力变化的整个过程,不仅要承受拉区的弯拉变形,在裂缝处还要协调与梁体之间的变形关系,抵抗混凝土裂缝造成的破坏。同时在防水粘结层的使用过程中,在动荷载压力环境下保持不渗漏,这也是对材料性能的基本要求。具体来说,鉴于水泥混凝土桥面防水粘结层的重要性,对防水粘结层的性能应作如下要求:

1)要求桥面防水粘结层与水泥混凝土板具有良好的层间粘结力。

水泥混凝土板在温度应力和行车荷载作用下,混凝土板和沥青铺装层都要发生一定程度的挠曲变形,桥面防水粘结层提供足够的粘结力是桥面沥青混合料铺装层与水泥混凝土板成为整体的保证。一定的层间粘结力,可防止桥面铺装出现层间滑移、沥青铺装层剥离、拥包等病害,确保桥面铺装具有优良的使用性能。

2)要求桥面防水粘结层具有良好的抗渗性能。

桥面防水粘结层不仅要抵抗雨水的渗透,阻隔雨水渗入桥面板,还要防止孔隙中的水分在车辆荷载的挤压作用下,产生很大的脉冲动态水压作用而穿透防水粘结层。因此,要求桥面防水粘结层具有良好的抗渗性能,抵抗在动水压力下的渗透作用,保护桥面板。

3)要求桥面防水粘结层具有良好的高温稳定性、低温抗裂性和抗腐蚀的能力。

虽然全国各地气温高低不同,但某些地区极端最高气温可以达到43.2℃,桥面温度更是可以高达70℃,因此必须要求防水粘结层在高温下不流淌,并能提供足够的层间结合力及抗荷载剪切能力。

4)要求防水粘结层具有良好的耐久性。

防水粘结层材料多为有机材料或高分子改性沥青材料,而有机物的缺点是容易老化,老化后材料会丧失原有一些优良的性能,比如老化后弹性、韧性、强度、防水性能都会降低。因此,还应要求防水粘结层具有优良的耐老化性能,保证使用年限内抗剪能力不丧失,不会早期破坏。

5 结语

本文通过对混凝土桥面铺装中防水粘结层的研究,在对桥面铺装层进行力学分析的基础上,探讨了混凝土桥面铺装层的设计理论,分析了防水粘结层在桥面铺装中的重要作用,结合防水粘结层常出现的问题对防水粘结层应满足的功能要求提出了建议,以期延长桥面铺装层的使用寿命。

摘要：混凝土桥面铺装层破坏已成为影响高速公路使用功能发挥以及诱发交通事故的一大病害,成为当前迫切需要解决的重要问题。究其原因,主要是对桥面铺装防水粘结层的重要性认识不够。本文在对国内防水粘结层设计存在的问题进行整理的基础上对桥面铺装层进行力学分析,研究防水粘结层在桥面铺装中的作用,并对防水粘结层的设置提出了一定的功能要求。

关键词：混凝土桥面,铺装层,防水粘结层,力学分析,功能要求

参考文献

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[6]钟明,黄新元,等.防水层混凝土桥面铺装设计方法的研究[J].广东公路交通.2000(增刊1):55-59.

铺装层材料 第8篇

近年来我国西部地区高速公路建设快速发展, 道路车辆日趋大型化、重型化, 高速公路因其对交通流的吸引效应而使交通量迅猛增长, 使桥梁经受的冲击力、荷载疲劳程度及应力超过频率不断提高。目前全国各地对于沥青混凝土桥面铺装层的使用已经非常普遍。对于水泥混凝土桥这种特殊路段的沥青路面铺装系统来说, 其耐久性和使用功能的保证除具有较好的铺装路面结构外, 还应具有良好的防水功能, 以保证桥面上的雨、雪水不能通过铺装层渗透到桥面板, 侵蚀桥面板或桥梁结构的材料。混凝土桥面铺装常见的病害主要有:①推移、拥包和车辙;②松散、坑槽;③开裂;④桥面铺装层脱落。

这些常见的病害所形成的原因是多种多样的, 但它们都有一个共同的原因即是桥面铺装防水黏结层的破坏。当铺装层与桥面板层间结合面黏结力差, 抗水平剪切能力就会降低, 在水平方向上就会产生相对位移而发生剪切破坏;由于沥青混合料层与桥面板间黏结能力较弱, 行车荷载产生的垂直向上的引力导致铺装层与桥面板脱离;由于防水层的强度与桥面板和铺装层的强度有差异, 变形特性也不同, 中间柔性夹层的存在会造成铺装层底的拉应力增加, 在车轮的动力荷载作用下, 彼此间的缝隙会越来越大, 直到松散脱落。总之, 防水与黏结层是不可分割的两个方面, 在考虑到铺装防水要求的同时, 必须重视防水层与下部混凝土桥面和上部铺装层的黏结问题。由于我国现行规范中对于桥面铺装的防水黏结设计还是空白, 所以对于水泥混凝土桥面铺装防水黏结技术的研究具有重要的经济意义和工程实用价值。本文旨在对混凝土桥面铺防水黏结层的性能研究方面指出一套可行的试验方案, 并对防水黏结层的综合性能提出评价指标。

1 原材料基本性能试验

(1) 水泥混凝土。

确定水泥混凝土配合比的过程严格按照图1所示的步骤来完成。水泥混凝土基底块所用材料为普通硅酸盐水泥 (32.5) 、中砂和5～10 mm碎石。制作成30030050 (mm) 的水泥混凝土块 (配合比为1∶1.15∶2.95, W/C=0.44) 。将水泥混凝土块振动压实后抹平, 30 min后模拟实际情况 (人工处理、喷砂处理、精铣刨处理) 进行表面处理, 得到不同的纹理。在标准条件下 (20±1 ℃) 进行养护28 d后取出擦干, 放置4 h备用。

(2) 沥青混合料。

沥青混合料试件采用AC-16I级配, 所用沥青为重交通道路石油沥青AH-90, 沥青相关技术指标符合规范要求。沥青混合料试件尺寸为:30030050 (mm) , 通过计算确定各组分的用量。所用到的沥青混合料级配如表1所示。将处理好备用的水泥混凝土试块放入试模内, 加入准备好的沥青混合料, 用轮碾仪在防水黏结层上成型沥青混凝土试块。碾压时, 控制温度在165～175 ℃, 碾压方向必须与拉毛的坑槽方向垂直。试件成型12 h后, 从试模中取出试件, 用粉笔表示出轮碾压方向。

(3) 防水黏结层材料。

在防水黏结层方面采用几种不同的方案实施, 以便作对比试验。所用到的防水黏结层材料主要有:SBR乳化沥青, 重庆市某道路路面、桥面铺筑公司所生产的环氧树脂, 固化剂和溶剂型黏结剂, 以及粒径为0.6 mm的碎石等材料。具体的试件防水黏结层铺筑方案如下:

方案一:反应性树脂下封层 +撒布0.6～1.18 mm碎石 +溶剂型黏结剂;

方案二:溶剂型黏结剂 +撒布0.6～1.18 mm碎石+乳化沥青稀浆封层类;

方案三:溶剂型黏结剂 +反应性树脂涂层 +沥青砂胶层。

2 试验步骤

在进行了上述原材料的准备及各种基本性能试验完毕之后, 即可以进行试件的制备。整个试验的具体步骤见图2, 需要着重强调的是在制作水泥混凝土试件时严格按照规范中所要求的步骤进行, 若因为混凝土的膨胀导致最后脱模时的不便, 可在模具不能拆卸的两侧添加硬泡沫板。待水泥混凝土初凝以后, 沿一个方向对其进行拉毛;沥青混合料碾压时荷载为900 kN, 碾压时先沿拉毛方向碾压两次, 再换成另一个方向碾压12次。

3 防水黏结层路用性能试验

(1) 剪切试验。

本试验拟采用图3所示的试验方法进行剪切试验, 测定防水黏结层的层间剪切强度。原理是通过对固定好的铺装组合结构试件施加竖直和水平两个方向的力, 直至试件从防水黏结层处破坏, 来测定层间的剪切强度。利用该试验同时可分析防水黏结层对铺装组合结构层间抗剪切性能的影响。本试验主要选取以下几个主要影响因素来考察:①防水黏结层的种类、用量;②垂直荷载大小、剪切速率;③水泥混凝土表面构造深度;④温度环境;⑤沥青混合料铺装面层厚度。

(2) 拉拔试验。

本试验拟采用如下图4所示的试验方法进行拉拔试验, 测定防水黏结层的层间抗拉强度。原理是通过对固定好的铺装组合结构试件施加竖直拉力, 直至试件从防水黏结层处破坏, 来测定层间的抗拉强度。本试验着重考虑以下三个主要因素:①防水黏结层材料性能;②试验温度;③水泥混凝土板的表面特性, 用构造深度表示。

试验方案如下:①在最佳用量下, 其它外部条件相同时, 比较这几种防水黏结材料的黏结强度;②其它参数不变, 变化试验温度, 考查各防水黏结材料在不同温度下的黏结强度;③在最佳用量、常温下, 其它试验参数不变, 考查水泥混凝土表面构造深度对黏结强度的影响。

(3) 渗水试验。

1) 渗水试验目的和渗水原理。

当桥面防水黏结层上铺筑沥青面层时, 压路机碾压热沥青混合料, 可能导致防水黏结层在高温骨料的作用下产生刺破损坏, 从而失去了防水效果, 故在室内模拟碾压试验后检测其不透水性能。该试验可以用于分析防水黏结材料自身防水性能及其对不同防水黏结层类型的不透水性能的影响。因此, 这项试验不仅可以作为对防水黏结材料不透水性能的研究, 也可作为防水黏结材料抗施工损伤性能的评价方法。

在防水黏结层的使用过程中, 桥面沥青混凝土铺装层具有一定的孔隙率, 如果桥梁铺装层的排水系统设计不当, 那么在降雨量较大的季节, 雨水来不及排泄出去, 就会留在沥青混凝土面层的孔隙内。当有车辆高速通过时, 孔隙中的水分在车辆荷载的挤压作用下将产生瞬间巨大的脉冲动态水压, 通常把这种现象称为“卿筒”效应, 如图5所示此动水压力远远超过孔隙中的静水压力, 而且车速越高, 动水压力越大;车辆越多, “卿筒效应”产生的频率越高。根据有关人员对动水压力进行的理论分析和现场测定, 发现动水压力随行车速度的提高呈几何级数增长。桥面防水黏结材料在这样的压力环境下保持不渗漏是对材料性能的基本要求。

2) 渗水试验方法。

成型“防水黏结材料+沥青混合料”的组合, 放在压力机上, 带有防水黏结材料的一面朝上, 再在试件上放有中间剪有10 cm圆孔的胶垫, 胶垫起封水作用, 在施加力时不漏气。然后在试件上部放加工的带有注水孔的钢筒+钢板, 为使一个试件做两次以观察其渗水性, 可在试件对角位置做试验。用注射器或细棒往钢板上的孔里注水 (细棍棒起引流作用) , 再通过调节与钢板上孔相连的空压机的压力, 使防水黏结材料层受到不同荷载作用。观察气压表读数, 至少连续观察30 min, 根据是否衰减和衰减多少来评判防水黏结材料是否渗水, 以及渗水强弱。

3) 渗水试验主要考虑因素。

①防水黏结层的种类、用量;②加压以后每隔0.5 h空压机上气压读数减小量;③试验温度。

4 小 结

本文通过对水泥混凝土桥面铺装的多种防水黏结层结构形式的分析, 提出测定防水黏结层结构性能的一系列非常规试验设计, 具体结论如下:

(1) 本文选取的剪切试验影响因素有防水黏结层的种类、用量;垂直荷载大小、剪切速率;水泥混凝土表面构造深度;环境温度和沥青混合料铺装层的厚度。

(2) 本文选取的拉拔试验影响因素有不同的防水黏结层材料、试验温度、水泥混凝土板的构造深度。

(3) 根据不同气候环境条件下桥梁的防水分级, 以及防水黏结材料不透水指标的分析, 由行车速度和动水压力之间的关系得到各防水等级的不透水指标, 再由试验室模拟实际状态下“防水黏结材料+沥青混合料”的试件进行渗水试验。 [ID:6841]

摘要：针对混凝土桥面铺装的防水黏结层结构多种多样的现状, 而我国现行规范中对于防水黏结层结构性能试验规范的空白, 从混凝土桥面铺装常见的病害入手, 对混凝土桥面铺装防水黏结层性能的试验设计进行了研究, 给出了混凝土桥面铺装的原材料的基本性能试验和一系列非常规试验, 包括剪切试验, 拉拔试验, 渗水试验的方法和着重应该考虑的因素, 对于研究混凝土桥面铺装防水黏结层的结构性能提供帮助。

关键词：桥面铺装,防水黏结层,剪切试验,拉拔试验,渗水试验

参考文献

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[3]沈春林.路桥防水材料[M].北京:化学工业出版社, 2005.

桥面铺装层的施工技术应用分析 第9篇

近年来, 由于公路桥梁建筑自身地缺陷以及交通量的急剧增加, 在役桥梁不同程度的出现了各种结构损伤现象, 严重地影响了桥梁的正常使用功能, 特别是桥梁的附属设施的破坏更为明显, 国内目前对在役桥梁维护加固的工作重点之一即是桥梁附属设施的维护加固甚至更新重做。桥面铺装作为桥梁附属设施的主要组成部分, 在桥梁正常使用过程中承担着运行车辆荷载的直接作用、保持装配式桥梁整体工作性能、保护桥面板及保障桥面行车舒适性等任务。

2 混凝土桥面铺装层损伤的主要形式及原因分析

开裂是桥面铺装的一种重要的破坏类型, 由于两梁端相邻的湿接头是薄弱环节又位于盖梁上处于负弯矩区, 在车辆荷载的作用下, 较容易出现横向裂缝。开裂原因:钢桥面板复杂体系以及恶劣的交通环境导致铺装层易出现疲劳开裂, 在纵向加劲肋、纵隔板、主梁腹板顶部的桥面铺装层表面会出现纵向裂缝, 在横隔板 (或横向加劲肋) 顶部的桥面铺装层表面会出现横向裂缝, 在横隔板与加劲肋交汇处, 铺装层表面易出现网裂。

从调查结果来看, 坑槽有的发生在行车带上, 由于行车的反复冲击作用所致。还有的出现在伸缩缝等结构附近, 有的出现在补块边缘或补块上。坑槽原因:施工时出现离析、压实不足, 导致空隙率偏大;施工中沥青混合料加热温度过高, 致使沥青老化失去粘结力等;造成铺装层在水或荷载的作用下, 沥青从矿料表面脱落, 在车辆的作用下导致骨料从铺装层脱落形成坑槽;桥面在摊铺沥青混凝土之前凹凸不平, 在行车和温度荷载的作用下, 造成坑槽。

表面变形是高等级公路超载、重载和渠化交通的主要病害类型。调查发现, 桥面铺装大修通车一年后就出现明显的车辙。表面变形原因:地区温度过高, 夏季钢桥面温度高达60℃~70℃以上, 长年高温季节过长及封闭式箱梁内部温度较高等原因引起的铺装层温度过高, 超载重载等, 使高温下铺装层间抗剪切推移变形能力不足, 出现高温推移、拥包、车辙。

表面缺陷也是桥面铺装常见病害之一, 主要包括松散、泛油、集料磨光等。沥青混凝土表面的松散多出现在铺装层的边缘和结构缝附近, 因设计、施工等原因造成铺装层在使用过程中, 沥青不断上翻、泛油, 或者表面集料被逐渐磨光, 导致铺装层表面光滑。表面缺陷原因:沥青与集料粘附性差, 施工碾压不够, 施工离析, 空隙率较大在车轮荷载的反复作用下, 骨料很容易从铺装层表面剥离, 出现松散破坏;铺装层的沥青混合料的矿料级配不当, 粗集料尺寸偏小, 细料偏多等。

3 桥面铺装施工过程质量控制

随着新工艺、新材料在桥面铺装层中的应用, 对桥面铺装施工工艺和施工质量要求越来越高。必须建立施工的质量管理体系, 主要目的在于在施工过程中, 抓住工序质量管理要点, 明确各工序质量管理与控制责任, 层层设防、层层严管, 通过严格的工序管理, 确保工程质量。

3.1 原材料质量检验

主要由试验室完成, 由试验室负责人负责总体安排。主要检验以下原材料:粘接剂、沥青、改性沥青、各种集料 (筛分试验为主) 。其它成品原材料应收集供应商提供的质检报告单。其中改性沥青加工后, 检测针入度、软化点、回弹率, 发现任何原材料异常必须立即报告技术负责人, 由技术负责人汇同监理等协商、判断该材料是否可用。

3.2 桥面铺装施工前底准备工作

桥面铺装施工之前要求桥面干净、湿润, 无混凝土残渣以及非桥体结构物, 特别是桥面在主梁或板施工时残留底水泥浆皮, 在桥面铺装施工前必须铲除, 而且还要保证桥面有一定底粗糙度;另外在主梁负弯矩区域由于存在很多中横梁钢筋, 因此在桥面铺装施工前必须清楚此处钢筋缝隙内混凝土碎屑及垃圾。最后在桥面摊铺前用高压水枪冲洗桥面, 使桥面干净、湿润。

3.3 防水粘结层质量与控制

改性粘接料性能由试验室人员检测, 其施工步骤是:钢箱梁在拼装现场进行涂装, 在铺设防水粘结层开始之前应进行环氧富锌漆补涂和全面清洗。补涂的部位包括易于锈蚀的焊缝部位、局部锈蚀以及施工中出现的机械破损的部位。清洗要干净、彻底, 不得破坏防腐层系统本身, 不得有残留油污;在防锈层上涂刷粘结剂, 粘结剂按设计每一升8m2进行施工, 铺设时采用棉质油漆滚桶把连结剂涂上钢板上, 同时, 施工人员需穿上鞋套以防将钢板弄污;当粘结剂凝固后, 在连结剂表层上铺设防水胶泥, 沥青胶泥由橡胶改性沥青和石灰石填料按比例加入移动式拌和机内拌和, 拌和时温度保持在120℃~150℃, 待搅拌充分并达到可施工的温度, 由流动式搅拌缸运到桥面施工。施工由人手控制, 将材料倒到预制工具上, 再由工具拖把材料平均摊铺到规范要求, 对不符合厚度要求的地方采用刮刀和火枪抹平。

3.4 拌和楼质量管理与控制

配比管理包括观察冷料仓上料速度是否平衡和集料称量最大误差, 热料仓取样筛分结果的波动情况, 纤维掺加是否稳定, 沥青称量是否在允许误差范围内, 当日拌和混合料总数量、混合料弃料数量 (如有) 等内容;以达到要求的拌和温度为条件, 调整集料加热温度, 控制适宜的产量, 调整沥青温度。保证混合料的出料温度。应记录集料温度、改性沥青温度拌和出料温度;改性沥青加工过程中应记录并上报, 主要内容有改性沥青加工起止时间、加工数量、品名、温度控制情况、取样时间记录、均匀性检查情况等资料。

3.5 碾压

碾压过程是面层施工的重要环节, 合理地选择碾压设备地组合方式及碾压步骤是施工地关键, 沥青混合料压实采用钢滚筒式静态压路机组合。

初压:压路机应从外测下坡脚向上坡脚碾压, 相领碾压带应重叠1/3~1/2地轮宽。初压采用轻型钢筒压路机且压路机关闭振动碾压两遍, 初压后检查其平整度, 必要时做适当地修整;复压:复压宜采用振动压路机挂微振碾压, 相邻碾压带重叠宽度10cm~20cm, 一般不少于4遍;终压:终压应紧接在复压后进行, 可以采用胶轮压路机进行终压, 改性沥青混合料的终压温度不低于110℃。

3.6 接缝处连续摊铺

在接缝处铺筑浇注式混合料之前, 应使用红外喷枪对接缝处混凝土进行加热, 保证接缝粘接强度, 确保整个铺装的密实性和整体性。待混合料出现软化后, 将摊铺机高度调至铺装层相同高度, 待布料板将混合料均匀铺开后, 便可开动摊铺机进行正常摊铺。应观察接缝处新铺的混合料, 如出现松散麻面情况, 立即进行人工处理。

摘要：文章首先桥梁铺装层的现状, 分析了桥面铺装层常见病害及产生的原因, 最后分析了桥面铺装施工过程质量控制。

关键词：桥面铺装层,施工,质量控制

参考文献

[1]齐永华.浅谈狗河桥面铺装病害成因及整治[J].交通科技与经济, 2004.

[2]郝培义.茹庄水库大桥桥面铺装层病害原因及维修方案[J].山西交通科技, 2005.