浇筑式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用研究

1、 浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用研究 概要. 浇注式沥青混凝土简介浇注式青混凝土简介. 国外浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用国外浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用. 国内浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用国内浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用中国钢桥面铺装浇注式沥青混凝土的意义. 中国钢桥面铺装浇注式沥青混凝土的意义. 钢桥面铺装用浇注式沥青混凝土的试验研究钢桥面铺装用浇注式沥青混凝土的试验研究 . 浇注式沥青混凝土简介 浇注式沥青混凝土简介浇注式沥青混凝土是沥青混凝土按照施工工艺作为分类标准确定的一种沥青混凝土,它属于悬浮式密实型结构的沥青混凝土。 分类沥青玛蹄脂英国、法国以

2、及地中海沿岸的国家对这种材料习惯于Mstic Asphalt用材料特性命名,称之为沥青玛蹄脂(Mstic Asphalt简称MA,采用单层铺装。以德国、日本为代表的浇注式沥青混凝土浇注式沥青混凝土的德文为Guasphalt,其中Gu原是“河流”之意,引申为“浇注流淌”,浇注式沥青混凝土英文为Gussasphalt,简称GA。德国于1917年开始研究开发浇注式沥青混凝土,并将浇注式沥青混凝土大量应用于建筑物防水层和铺面工程中。 Mstic Asphalt与Guss Asphalt的区别Mstic Asphalt与Guss Asphalt的区别按照德国ZTV沥青规范和英国标准BS1447,可以看出

3、英国的浇注式沥青混凝土与德国的浇注式沥青混凝土的原则性区别只是沥青玛蹄脂中的粗集料在大颗粒范围内不使用分等级的颗粒,而几乎是使用单粒径的碎石。英国单层浇注式沥青混凝土,先拌和沥青、矿粉及3mm以下细集料,再掺加粗集料碎石拌和成品混合料的两阶段拌和工艺,使其级配带有断级配特征且施工效率较低(工期较长。而德国、日本等国使用的浇注式沥青混凝土,其混合料采用拌和站拌和,为一阶段拌和工艺;在运输机摊铺设备相匹配情况下,可以连续施工,效率较高。特点自流性浇注式沥青混凝土的特点是在较高施工温度(220250下具有较好的流动性和施工和易性,由于沥青混合料有一定的流动性,只需要用摊铺整平机即可完成施工,不需碾压

4、,并能达到规定的密实度和平整度。 特点密水性浇注式沥青混合料本身具有细集料含量高、矿粉含量高、沥青含量高等特点,较多的沥青及矿粉含量使骨料处于悬浮状态。与热碾压沥青混凝土不同,其空隙率很小,而且内部空隙不连续,因而成型的浇注式沥青混凝土不透水,耐冻融、耐油、抗老化。 特点 特点 抗开裂性 浇注式沥青混凝土变形能力强,整体性优良,沥青 含量高,具有优良的抗低温开裂与抗 疲劳开裂性能。 .浇注式沥青混凝土在国外桥面铺装的应用 浇注式沥青混凝土在国外桥面铺装的应用以英国为代表的MA铺装 英国道路运输研究协会在20世纪50年代早期时就对钢桥面铺装作了广泛的研究,目的是为了寻找一个合适的钢桥面铺装结构,

5、英国TRRL(运输与道路研究实验室进行大量试验研究后,结论是采用约38mm厚的单层沥青玛蹄脂铺装是最合适的,并将结论写入路桥施工手册(1964年这些结论在福斯桥的钢桥面铺装工程中得到首次采用,经过40多年实际经验的验证,这种铺面结构有超过30年的使用寿命。 英国Humber Bridge 1981年建成,该图拍摄时间为2007年6月年建该拍摄浇注式沥青混凝土在国外桥面铺装的应用以德国、日本为代表的GA铺装德国于1917年开始研发浇注式沥青混凝土,并将浇注式沥青混凝土大量应用于建筑物防水层和铺面工程中。最初,浇注式沥青混凝土在德国钢桥面铺装中的应用也较成功,通过对Oberkasseler、Mul

6、heim、Zoo等钢桥的调查发现浇注式沥青混凝土铺装的性能优异。从德国浇注式沥青混凝土的级配来看,其分为三级(0/5、0/8、0/11 (s,细级配常应用于室内防水层或屋顶防水层,中间级配多应用于屋外停车场,粗级配则应用于磨耗层或其它表面要求较粗糙的地方,因此浇注式沥青混凝土在德国的应用范围非常广泛 浇注式沥青混凝土在国外桥面铺装的应用以德国、日本为代表的GA铺装 德国Mulheim Bridge 德国Zoo-Bridge 浇注式沥青混凝土在国外桥面铺装的应用以德国、日本为代表的GA铺装德国更多的是针对防水体系的协调性要求、防水保护要求、桥面铺装温度应力大、铺装内剪切力较大以及铺装承受桥梁动荷

7、载的特点,提出相适应的铺装结构体系;此外还非常重视桥面铺装接缝处以及铺装与构造物之间的防水处置。其铺装防水体系由原来的五种缩减到现在的两种:防水卷材+浇注式沥青混凝土;液态塑料防水层+浇注式沥青混凝土,因此浇注式沥青混凝土在德国广泛应用于钢桥面铺装的下层。 浇注式沥青混凝土在国外桥面铺装的应用以德国、日本为代表的GA铺装日本使浇注式沥青混凝土及其技术得到了长足和全面深入的发展及推广。1950年日本着手研究钢桥面铺装并于1955年首先在东京都的新六桥完成两层的沥青混凝土铺装,1956年日本在从德国引进相应的技术后,以多田宏行先生为代表的铺装专家根据日本本国的特点,对德国浇注式沥青混凝土的材料组成

8、及相应的技术标准作了较大的调整,逐步形成了符合日本国情的一整套技术,并且在1961年沥青铺装纲要中公布了相关的钢桥面铺装技术规范。 浇注式沥青混凝土在国外桥面铺装的应用以日本、德国为代表的GA铺装日本1987年建成的东关东公路利根川叠台梁斜拉桥桥面下层,就是采用40 mm厚浇注式沥青铺装。日本对几座大桥(如尾道大挢、广岛大桥、幌向川桥、第2寝屋川桥等 下层采用浇注式沥青铺装进行调大桥、幌向川桥、第2寝屋川桥等下层采用浇注式沥青铺装进行调查发现,在经过若干年使用后,尽管上层桥面出现裂缝,但下层浇注式沥青铺装层却未见异常现象。 日本名港西大桥日本横滨海湾大桥浇注式沥青混凝土在国外钢桥面铺装的应用案

9、例浇注式沥青混凝土在国外应用于桥面铺装已有70年的历史,世界上最早采用特立尼达湖沥青修筑浇注式沥青混凝土桥面铺装的是1929年修建的苏丹尼罗河大桥。 浇注式沥青混凝土在国外钢桥面铺装的应用案例序号国家桥名建成时间备注1苏丹苏丹尼罗河大桥1929年世界上最早采用GA修筑桥面日本开始研究钢桥面铺装后实施的首个项2日本日本东京新六桥1955年目,采用双层浇注式铺装3英国River Severn Bridge1963年进行了多重铺装材料试验,最终采用了单层浇注式沥青混凝土4英国英国福斯路桥1964年英国五十年代浇注式研究成果的首次运用,即单层浇注式沥青混凝土铺装。该铺装结构被证明拥有超过30年的使用寿

10、命5德国Oberkasseler桥双层浇注式沥青混凝土土耳土耳其博斯普鲁斯海从73年至91年,GA铺装层18年基本未维修6其峡大桥1973年保养,91年采用同样的材料配比进行整修,至今铺装仍然完好如初7德国德国莱茵桥桥面高速公路和重交通街道1975年使用效果良好8瑞士瑞士国道N6号线使用效果良好浇注式沥青混凝土在国外钢桥面铺装的应用案例序号国家桥名建成时间备注9奥地利奥地利干线道路使用效果良好10瑞典瑞典斯德哥尔摩街道使用效果良好11日本日本名港西大桥1963年使用效果良好12日本东关东公路利根川1964年使用效果良好大三岛桥1979年大鸣门大桥1985年13日本以本四联络线的部分桥为例,日本

11、本四联络线上所有桥均采用GA 明石海峡大桥1998年多多罗大桥1999年来岛海峡大桥1999年14日本横滨海湾大桥1989年使用效果良好CTRL泰晤士河桥15英国伦敦CTRL 泰晤士河桥2005年采用单层GA铺装浇注式沥青混凝土在国外钢桥面铺装的应用案例 瑞典Huga Kusten Bridge 法国诺曼底大桥此外,浇注式沥青还在法国广泛的应用于城市街道人行道的铺面,在巴黎许多街道的人行道就是铺设的浇注式沥青混凝土,虽然朴实无华,但坚固耐用。 .国内浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用 浇注式沥青混凝土在国内钢桥面铺装的应用钢桥面形式钢桥面由顶板和焊接于顶板的纵向及横向加劲肋组成,顶板上设置防

12、水层和沥青混凝土铺装层,它具有自重轻、极限承载力大、适用范围广等优点,是大跨度桥梁中采用最多的结构形式。钢桥面分为采用正交异性钢桥面板的钢桁架梁桥和钢箱梁桥。 浇注式沥青混凝土在国内钢桥面铺装的应用 正交异性钢桥面板示意图 浇注式沥青混凝土在国内钢桥面铺装的应用国内浇注式沥青混凝土钢桥面铺装典型结构由于浇注式沥青混凝土密实不透水,耐久性好,同时又有极好的粘韧性.适应变形能力强,与钢桥桥面变形有很好的随从性、因而适刷于大中型桥梁,尤其是大跨度的斜拉桥和悬索桥及拱桥钢桥面铺装。根据桥梁结构、桥梁重要程度、自然环境等因素分为以下几种典型结构。 国内浇注式沥青混凝土钢桥面铺装典型结构一、涂膜类粘结剂+

13、GA+SMA 国内浇注式沥青混凝土钢桥面铺装典型结构、涂膜类粘结剂+GA+SMA一、涂膜类粘结剂日本常用的铺装结构形式,在钢板喷砂除锈后不涂布任何防腐层,只用涂膜类粘结剂纵横各涂布一遍进行涂布进行封闭(粘结层,也不再设防水层。这与欧洲的桥面铺装体系有显著区别。该铺装结构充分利用了GA的防水性、整体性等特点,结构防水性能优良。该结构适宜于铺装厚度较薄、非重载交通下的钢桥面铺装,目前已成功应用于安徽安庆长江大桥。国内浇注式沥青混凝土钢桥面铺装典型结构二、以复合反应性树脂材料为防水层和橡胶沥青应力吸收层二以复合反应性树脂材料为防水层和橡胶沥青应力吸收层该铺装结构加强了对抗裂性能的提高,以复合反应性树

14、脂材料为防水层,具有很强的抗裂性;同时,采用了橡胶沥青砂胶/橡胶沥青应力吸收层,可起到防水、隔热、粘结及增强铺装的抗裂性等作用;且浇注式沥青混凝土本身具备优良的密水性及变形能力。因此,该铺装结构将适用于降雨量较大或冬季寒冷区的钢桥面铺装程区的钢桥面铺装工程。国内浇注式沥青混凝土钢桥面铺装典型结构三、采用了高结合力和高韧性的Eliminator防水粘结体系 国内浇注式沥青混凝土钢桥面铺装典型结构三、采用了高结合力和高韧性的Eliminator防水粘结体系由于钢板的反复变形,对铺装层与钢板的结合力要求也更高。在反复弯曲变形及振动作用下,因钢板的材料特性与铺装材料特性的不一致,模量差异大,界面上易产

15、生法向应力(易引起脱层及纵、横向剪切应力(易引起脱层及变形,这要求粘结层材料不仅须有高结合力而且要有良好韧性,以适应荷载的反复作用。因此,该铺装结构采用了高结合力和高韧性的Eliminator 防水粘结体系,Eliminator防水粘结体系兼具了防腐、防水、韧性、耐久性等性能。此方案适用气候区域广,对重载交通有良好的承载能力,此方案适用气候区域广对重载交通有良好的承载能力并且,已成功应用于国内外大量钢桥面铺装工程如美国华盛顿大桥、中国香港青马大桥及重庆朝天门大桥等。 国内浇注式沥青混凝土钢桥面铺装典型结构 美国华盛顿大桥国内浇注式沥青混凝土钢桥面铺装典型结构 中国香港青马大桥国内浇注式沥青混凝

16、土钢桥面铺装典型结构 重庆朝天门大桥浇注式沥青混凝土在中国序号时间地点工程名称铺装结构应用效果11986年台湾台湾苗栗市新东大桥浇注式沥青混凝土运营20多年,桥面状况仍然完好使用1221997年香港香港青马大桥单层浇注式(MA年,无任何破坏32000年台湾台湾高屏溪大桥浇注式沥青混凝土优良江苏扬瓜公路上的42002年江苏冻青桥维护单层浇注式(MA优良第5年表面SMA 52003年山东山东胜利黄河大桥(大修GA+SMA出现开裂,灌缝后使用情况良好62004年重庆重庆渝合高速公路西山坪隧道工程GA+SMA优良72004年山东山东平阴黄河公路大桥GA+SMA优良8云南昆石高速公路的2004年云南清水

17、沟1号和2号隧道GA+SMA优良92004年重庆重庆渝邻高速李子林隧道GA+SMA优良序号时间地点工程名称铺装结构应用效果浇注式沥青混凝土在中国102004年天津天津子牙河大桥GA+SMA优良112004年重庆重庆渝邻高速尖顶子隧道GA+SMA优良122004年安徽安庆长江大桥GA+SMA优良132005年重庆渝合高速公路北碚隧道GA+SMA优良142005年吉林国道203线松原至肇源松花江特大桥GA+SMA优良152005年上海上海东海大桥混凝土路面GA+SMA优良162005年江苏江苏省润扬长江大桥该桥梁中央分隔带采用浇注式沥青混凝土江苏省S342172006年江苏凤翔路立交A匝道GA+S

18、MA优良182006年江苏江苏省S342主线上跨西互通钢箱梁桥面GA+SMA优良192006年湖南长沙环线三汊矶大桥GA+SMA优良序号时间地点工程名称铺装结构应用效果浇注式沥青混凝土在中国202006年重庆重庆石板坡长江大桥GA+SMA优良云南省昆明市朱家村立交212006年云南跨线桥GA+SMA优良222007年重庆重庆菜园坝长江大桥GA+SMA优良232007年广东广东汕头礐石大桥(翻修GA+SMA优良242008年江西江西省贵溪大桥GA+SMA刚通车252008年四川四川省成都市某市政立交桥GA+SMA刚通车该桥梁中央分隔262008年广州广州珠江黄埔大桥带采用浇注式沥青混凝土2720

19、08年贵州贵州省沪瑞高速公路GA+SMA刚通车北盘江大桥浇注式沥青混凝土在中国序号时间地点工程名称铺装结构应用效果282008年辽宁辽宁沈阳尚小桥GA+SMA刚通车292008年山东山东省青岛海湾大桥(实验段GA+SMA未开放交通302008年重庆重庆嘉华嘉陵江大桥GA+SMA刚通车该桥梁中央312008年湖北武汉天兴洲长江大桥分隔带采用浇注式沥青混凝土322009年江西江西省南昌洪都大桥GA+SMA刚通车332009年江西江西省南昌英雄大桥GA+SMA刚通车342009年重庆重庆朝天门长江大桥GA+SMA刚通车上海长江大桥352009年上海(上海桥隧工程崇明岛至长兴岛混凝土桥面GA+SMA施

20、工中 .中国钢桥面铺装浇注式沥青混凝土的意义 我国钢桥面铺装的特点一、我国钢桥面铺装的特点我国钢桥面铺装的历史和技术发展与世界各国发展情况相似,但相对滞后。桥面铺装的建设主要集中在改革开放后10多年这段时期,由于时间短,新问题出现不少,到放后10多年这段时期由于时间短新问题出现不少到目前为止,该技术还不完全成熟,特别是大跨径钢桥桥面铺装的研究也就是近几年的事情,从设计到施工仍然存在一些技术难题困扰着广大桥面铺装工程师。些技术难题困扰着广大桥面铺装工程师。 二、我国钢桥面铺装的研究历程第一阶段(1995-2002年引进、消化吸收国外桥面铺装技术;第二阶段(2002-2006年结合我国钢桥面铺装的

21、阶段经验和教训,开始进行创新结合我国钢桥面铺装的一阶段经验和教训开始进行创新性探索,现在仍在进行;第三阶段(2006年至今重载交通钢桥面铺装沥青砼技术研究,以江苏江阴长江大桥的维修进行科研为标志桥的维修进行科研为标志。 三、钢桥面铺装常用沥青混凝土在我国的应用现状 双层SMA在我国钢桥面铺装的应用现状环氧沥青混凝土在我国钢桥面铺装的应用现状 浇注式沥青混凝土在我国钢桥面铺装的应用现状 1.双层SMA 在我国钢桥面铺装的应用现状第阶段双层的应用因缺乏经验失败的案例较多部分工程第一阶段双层SMA 的应用因缺乏经验,失败的案例较多,部分工程通车不到2年的时间均出现了脱层和推移病害。 厦门海沧大桥混合

22、料松散厦门海沧大桥推移、裂缝 1.双层SMA 在我国钢桥面铺装的应用现状第二阶段对双层SMA 结构的材料体系进行改进,调整沥青防水层的性能及厚度,增强下层SMA 的防渗性。改进后的双层SMA 结构适用于结构刚度大、超载车不严重的钢桥面铺装工程。 上海卢浦大桥广西柳州红光大桥桥面 2. 环氧沥青混凝土在我国钢桥面铺装的应用现状第一阶段环氧沥青混凝土铺装应用于南京长江二桥,这一阶段的环氧沥青还只是停留在进口环氧沥青。目前,南京长江二桥出现了有规律的小型环状裂缝。第二阶段环氧沥青混凝土铺装分为进口环氧铺装与国产环氧铺装,进口环氧铺装典型桥梁主要有南京长江三桥、苏通大桥、杭州湾大桥、润扬大桥以及江阴长江大桥的维修等,国产环氧湾大桥润扬大桥以及江阴长江大桥的维修等国产环氧铺装的典