[發(fā)明專(zhuān)利]一種可應(yīng)用于極端使用環(huán)境的水泥混凝土橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310140156.5
• 申請(qǐng)日: 2013-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103194946A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王兆星;王林;蓋國(guó)暉;付建村;李傳夫;韋金城;孫杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東省交通科學(xué)研究所;山東高速青島公路有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E01C7/32
• 分類(lèi)號(hào): E01C7/32;E01D19/08;E01D19/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種橋面鋪裝技術(shù)，具體地說(shuō)是一種可應(yīng)用于極端使用環(huán)境的水泥混凝土橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

橋面鋪裝是一個(gè)極其復(fù)雜的多向受力結(jié)構(gòu)，影響因素錯(cuò)綜復(fù)雜，宏觀表現(xiàn)也各不相同。橋面鋪裝的破壞歸因?yàn)殇佈b層材料在荷載及環(huán)境的耦合作用下，力學(xué)特性（應(yīng)力、應(yīng)變）的變異或功能的弱化，主要表現(xiàn)為四個(gè)方面：①粘塑性永久變形；②疲勞開(kāi)裂；③剪切破壞；④局部沖擊破碎及斷裂。尤其是在夏季高溫多雨、冬季嚴(yán)寒冰凍、海水鹽溶腐蝕及重載交通等極端環(huán)境條件下，上述破壞形式更容易出現(xiàn)。

上述橋面鋪裝破壞形式的出現(xiàn)，既與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中汽車(chē)荷載與水的綜合作用有關(guān)，又與混合料的集料特性及級(jí)配設(shè)計(jì)有關(guān)，更重要的是，鋪裝層設(shè)計(jì)的思路及施工控制的力度與體系健全程度對(duì)橋面鋪裝層的使用狀況具有根本性的決定作用：

（1）荷載及氣候條件對(duì)橋面鋪裝破壞的影響

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，橋面鋪裝設(shè)計(jì)荷載與實(shí)際通行荷載的差異巨大，目前橋面瀝青混凝土面層設(shè)計(jì)采用軸載100kN的單軸雙輪組為標(biāo)準(zhǔn)荷載，而實(shí)際通行過(guò)程中，車(chē)輛大型化及超載重載車(chē)輛的比例不斷增加，單軸軸重達(dá)200kN～300kN的車(chē)輛不在少數(shù)，這無(wú)疑加重了原設(shè)計(jì)鋪裝的應(yīng)力負(fù)擔(dān)，層內(nèi)及層間剪應(yīng)力成倍增長(zhǎng)，加速了鋪裝層的破壞。

氣候條件對(duì)橋面鋪裝有直接的影響，其中溫度與降水的作用最為重要。

（2）材料設(shè)計(jì)對(duì)橋面鋪裝破壞的影響

水分的滲入是造成橋面鋪裝發(fā)生早期損壞的一個(gè)主要因素，水分沿鋪裝層裂縫或混合料聯(lián)通空隙滲入后，會(huì)破壞瀝青與石料、混合料與混合料之間的粘附作用，滲入到瀝青面層內(nèi)部及水泥混凝土橋面與鋪裝層界面時(shí)，會(huì)使界面聯(lián)結(jié)強(qiáng)度降低，使鋪裝層失去強(qiáng)度和防水能力。從現(xiàn)有鋪裝規(guī)范中不難看出，對(duì)鋪裝層結(jié)構(gòu)的論述主要是對(duì)所用材料、做法及厚度等作了較原則的規(guī)定和指導(dǎo)性的說(shuō)明，而關(guān)于具體的設(shè)計(jì)理論與方法如鋪裝層的力學(xué)計(jì)算分析、排水體系設(shè)置等未予闡述，系統(tǒng)、規(guī)范的橋面鋪裝設(shè)計(jì)及施工技術(shù)指南的指定制定迫在眉睫。

（3）未設(shè)置防水體系或防水粘結(jié)層整體性能薄弱

對(duì)于混凝土橋面板來(lái)說(shuō)，由于在施工及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中溫度的不易控制性及施加預(yù)應(yīng)力張拉，橋面板往往會(huì)出現(xiàn)一定程度的微裂缺陷。通過(guò)對(duì)大量橋梁破壞成因的分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)橋面鋪裝的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了一個(gè)無(wú)防水粘結(jié)層—乳化瀝青粘結(jié)層—熱瀝青、涂料及卷材類(lèi)防水粘結(jié)層—多樣化防水粘結(jié)體系的過(guò)程，特別是2000年以前的橋面鋪裝設(shè)計(jì)，鋪裝層間多不設(shè)防水層或只在鋪裝層與橋面板結(jié)合界面處灑布一層普通瀝青或乳化瀝青粘層,?用油量難以控制且容易偏高，軟化點(diǎn)偏低，高溫極易軟化而變成潤(rùn)滑層，同時(shí)乳化瀝青水穩(wěn)定性差，近年國(guó)內(nèi)也有研究單位研究開(kāi)發(fā)了一些如聚合物改性瀝青類(lèi)（溶劑型或膠乳類(lèi)），聚氨酯或環(huán)氧樹(shù)脂瀝青類(lèi)（溶劑型）等柔性防水粘結(jié)材料，施工厚度多為1.0～1.5mm，該類(lèi)材料以柔性薄膜的型式存在于鋪裝層與橋面板之間，對(duì)有裂縫存在的橋面部位的防水仍然無(wú)太明顯效果。而且極其容易被后續(xù)施工破壞（如被混合料料車(chē)車(chē)輪帶走）。

（4）施工控制對(duì)橋面鋪裝破壞的影響

橋面處理方式不當(dāng)，未能提供良好的界面條件。

界面處理方式是保證鋪裝層和橋面板之間聯(lián)結(jié)良好的基礎(chǔ)，當(dāng)前常用的橋面處理方式主要有銑刨、鑿毛、噴砂、拋丸等，這些施工工藝的可操作性、機(jī)械化程度、環(huán)境因素等方面各有不同的特點(diǎn)，處理后的橋面狀況也有所不同，當(dāng)前橋面鋪裝施工過(guò)程中，對(duì)橋面的處理方式、處理工藝、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)（構(gòu)造深度、粗糙度、均勻性）缺乏針對(duì)性和系統(tǒng)性的規(guī)定，導(dǎo)致橋面處理質(zhì)量良莠不齊，影響了與上層防水層的附著力和摩阻力。

（5）防排水體系不完善造成細(xì)部構(gòu)造積水或滲水嚴(yán)重

水是橋面鋪裝損壞的主要誘因之一，鋪裝層發(fā)生開(kāi)裂后誘發(fā)水分進(jìn)入。現(xiàn)行公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范及施工技術(shù)規(guī)范等僅對(duì)橋面鋪裝的防水體系提出了原則性要求，該防水體系主要指底涂層和防水層的設(shè)置，側(cè)重外界水“進(jìn)入后”的“防護(hù)”問(wèn)題，對(duì)防止外界水進(jìn)入前的“疏導(dǎo)”，缺乏相應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。如果橋面的排水系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)，進(jìn)入的水分未能及時(shí)排出，產(chǎn)生“浴缸效應(yīng)”，勢(shì)必會(huì)加劇鋪裝層的破壞。因此，完善的橋面鋪裝系統(tǒng)及防水、排水系統(tǒng)是確保橋面鋪裝層服務(wù)性能的關(guān)鍵措施。

設(shè)計(jì)一種具有長(zhǎng)壽命強(qiáng)耐久高舒適優(yōu)良復(fù)合服務(wù)性能的橋面鋪裝材料與結(jié)構(gòu)及健全的橋面控制體系是今后極端環(huán)境下混凝土橋面鋪裝工程領(lǐng)域必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容