混凝土桥面铺装的研究

1、混凝土桥面铺装的研究目 录混凝土桥面铺装概述混凝土桥面铺装概述1 混凝土混凝土桥面铺装结构功能桥面铺装结构功能23混凝土桥面铺装典型结构混凝土桥面铺装典型结构4混凝土桥面铺装防水粘结层混凝土桥面铺装防水粘结层混凝土桥面铺装概述混凝土桥面铺装概述v水泥混凝土桥面板特性水泥混凝土桥面板特性v桥面铺装层的要求桥面铺装层的要求v桥面铺装体系防水性能要求桥面铺装体系防水性能要求水泥混凝土桥面板特性水泥混凝土桥面板特性v 混凝土桥面板具有水泥混凝土的基本特性，混凝土桥面板具有水泥混凝土的基本特性，存在较多的存在较多的微空隙微空隙。由于混凝土在强度形成过程。由于混凝土在强度形成过程中产生较大的水化热，引起混

2、凝土的收缩应力使中产生较大的水化热，引起混凝土的收缩应力使混凝土内部产生较多的混凝土内部产生较多的微裂缝微裂缝。这些空隙和裂缝。这些空隙和裂缝将给侵蚀物质提供进入混凝土内部的通道，侵蚀将给侵蚀物质提供进入混凝土内部的通道，侵蚀混凝土并锈蚀钢筋，降低混凝土桥梁板的使用寿混凝土并锈蚀钢筋，降低混凝土桥梁板的使用寿命。命。 桥面铺装层的要求桥面铺装层的要求v 具有足够的抗压、抗弯强度，防止在轮载与温度应力的共具有足够的抗压、抗弯强度，防止在轮载与温度应力的共同作用下产生裂缝；同作用下产生裂缝；v 表面还应具有一定的抗冻、抗渗、耐磨及抗滑性能表面还应具有一定的抗冻、抗渗、耐磨及抗滑性能; ;v 桥面必

3、须是防水的，防水层与面层需确保在使用期内的强桥面必须是防水的，防水层与面层需确保在使用期内的强度与稳定性；度与稳定性；v 沥青混合料经常需具备高温、低温性能、水稳性、耐久性、沥青混合料经常需具备高温、低温性能、水稳性、耐久性、抗滑性等性能。抗滑性等性能。v 根据根据 公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006JTG D50-2006）的要）的要求求 ，高速公路、一级公路的桥面铺装厚度宜为，高速公路、一级公路的桥面铺装厚度宜为7070100mm100mm，二级、三级公路桥面铺装厚度宜为二级、三级公路桥面铺装厚度宜为505090mm90mm。表面层厚度。表面层厚度不小于不小

4、于30mm30mm。若桥面铺装为单层时，厚度不宜小于。若桥面铺装为单层时，厚度不宜小于50mm50mm。v 当混凝土桥面板需要设置调平层时，混凝土调平层厚度不当混凝土桥面板需要设置调平层时，混凝土调平层厚度不宜小于宜小于8cm8cm，且应按照要求设置钢筋网。，且应按照要求设置钢筋网。桥面铺装体系防水性能要求桥面铺装体系防水性能要求v水损害是水泥混凝土桥沥青铺装层破坏的主要表水损害是水泥混凝土桥沥青铺装层破坏的主要表现形式现形式v水分和盐分是引起桥面沥青混凝土水损害和主梁水分和盐分是引起桥面沥青混凝土水损害和主梁钢筋腐蚀的主要原因钢筋腐蚀的主要原因v性能优良的防水粘结层和防水体系是保证桥面铺性能

5、优良的防水粘结层和防水体系是保证桥面铺装耐久性的重要条件装耐久性的重要条件 混凝土混凝土桥面铺装结构功能桥面铺装结构功能v铺装结构示意图铺装结构示意图表 层沥青混凝土防水粘接层防水体系水泥混凝土板v防水层保护桥面板不受路表水的侵害，并与桥面板和相邻铺装层形成抗剪连接的各层组合体，一般由具有防水、粘接性能的层次组成。v 1、防水层不只是要与粘接层结合牢固，而且要与铺装层材料相容；v 2、不能因为铺装层的高温施工而破坏；v 3、在铺装层需要碾压成型时，防水层也不能因为碾压而刺破，也不能因为碾压推挤而导致防水层与粘接层（或桥面板）粘接力丧失v 铺装下层铺装下层不只是要有良好的承重和传递荷载的性不只是

6、要有良好的承重和传递荷载的性能，需要有良好的热稳性、抗水损害性能、适应能，需要有良好的热稳性、抗水损害性能、适应桥梁结构变形的能力等，还要有良好的密水性。桥梁结构变形的能力等，还要有良好的密水性。一般情况下，保护层应采用空隙率小，抗渗水性一般情况下，保护层应采用空隙率小，抗渗水性好的混合料类型。好的混合料类型。公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006JTGD50-2006）规定：桥面铺装应重视下面层的）规定：桥面铺装应重视下面层的密水性和热稳性。密水性和热稳性。v磨耗层（铺装面层）磨耗层（铺装面层）直接与车辆轮胎及大气接触，直接与车辆轮胎及大气接触，需提供平整、抗滑、耐

7、久的行驶表面。因此，铺需提供平整、抗滑、耐久的行驶表面。因此，铺装表面层应粗糙，有足够的纹理以提供长期的装表面层应粗糙，有足够的纹理以提供长期的抗抗滑功能滑功能。铺装表面层也是在高温天气直接承受阳。铺装表面层也是在高温天气直接承受阳光照射，温度也最高，也直接与雨水、酸雾等接光照射，温度也最高，也直接与雨水、酸雾等接触，因此要有足够的触，因此要有足够的热稳性热稳性、抗老化性能抗老化性能、抗水抗水损害性能损害性能、抗裂性能抗裂性能等。等。混凝土桥面铺装防水粘结层混凝土桥面铺装防水粘结层 混凝土桥混凝土桥面铺装层剪应面铺装层剪应力计算力计算防水粘结层防水粘结层 混凝土桥混凝土桥面铺装防水粘面铺装防水

8、粘结材料结材料选择选择混凝土桥面铺装层剪应力混凝土桥面铺装层剪应力铺装层间剪铺装层间剪应力应力铺装层厚度铺装层厚度 铺装层铺装层弹性模量弹性模量行车荷载行车荷载匝道坡度匝道坡度转弯及制转弯及制动条件动条件铺装层厚度及模量对层间剪应力的影响铺装层厚度及模量对层间剪应力的影响v 混凝土桥沥青铺装层的参数主要包括铺装层的厚度和铺装层的弹性模量。沥青混凝土材料正趋于多样化，材料不同，模量和强度差异很大。沥青混凝土铺装层模量的改变影响到整个复合结构的受力情况。0.30.320.340.360.380.45001000150020002500模量（MPa）最大剪应力（MPa）4cm6cm8cm10cm12

9、cm行车荷载对铺装层受力的影响行车荷载对铺装层受力的影响v 近年来，超载现象在我国十分严重，且屡禁不止。超载作用会加大主梁的承载力，加快裂缝的发展，增加主梁挠度，对桥梁的正常使用造成很大的破坏。同时也对桥面铺装造成很大的影响0.30.350.40.450.50.550.60.650.50.70.91.11.31.5荷载（MPa）最大剪应力（MPa）1000MPa1400MPa2000MPa匝道坡度对铺装层受力的影响匝道坡度对铺装层受力的影响v 匝道是城市快速路高架桥梁的主要集散通道，车辆在匝道上的行驶状态往往是均速、慢行。因此，在分析匝道处桥面铺装结构的力学响应时应与一般的正线桥面铺装结构有所

10、不同。0.350.360.370.380.390.40.410.420.430.440.45012345678匝道坡度（%）最大剪应力（MPa）1000MPa1200MPa1400MPa1600MPa1800MPa2000MPa转弯及制动条件下铺装层的力学响应分析转弯及制动条件下铺装层的力学响应分析v 车辆在经过互通式立交跨线桥时转弯的情况。这种情况下，车辆进入弯道时产生的水平荷载包括两个部分：一部分是由于车辆减速制动产生的沿行车方向的水平制动力；另一部分是由于进入弯道产生的离心力沿径向的水平分力。0.10.150.20.250.30.350.40.4500.10.20.30.40.50.60

11、.7横桥向水平力系数纵桥向水平力系数最大剪应力（MPa）0.10.20.30.40.50.6混凝土桥面铺装防水粘结材料混凝土桥面铺装防水粘结材料优良的适应变形的能力优良的适应变形的能力优良的耐高、低温性能优良的耐高、低温性能优良抗施工损伤性能优良抗施工损伤性能优良的层间粘结优良的层间粘结和和防水防水性能性能防水粘结材料要求防水粘结材料要求防水粘结层材料防水粘结层材料类型类型改性沥青改性沥青热融SBS改性沥青改性乳化沥青环氧沥青涂膜类涂膜类聚合物水泥基防水涂料AMP-100二阶反应型防水粘结材料卷材类卷材类其他其他防水粘结材料防水粘结材料防水粘结材料性能研究防水粘结材料性能研究防水粘结材料性能防

12、水粘结材料性能抗剪强度抗剪强度拉拔强度拉拔强度v抗剪强度抗剪强度v 桥面铺装处于复杂的应力和应变状态中，同时，车辆在大纵坡的桥面上行驶以及在车辆的频繁起动、制动引起的水平力作用下，铺装层与桥面板之间产生了较大的剪应力。v室内试验采用斜剪试验测试防水粘结材料的抗剪强度，测试的温度分别为常温（25）和高温（50）两个温度。v 粘结强度粘结强度v良好的粘结性能，不仅可以提高防水粘结层结构的抗剪切与抗拉伸性能及抗疲劳开裂性能，而且不容易发生撕裂等破坏，防水性能也得到了一定的保障。v 采用拉拔试验来确定防水粘结层与桥面板和沥青混凝土的粘结力状况。拉拔试验的测试温度同样分别为常温（25）和高温（50）两个

13、温度。混凝土桥面铺装典型结构混凝土桥面铺装典型结构v典型铺装结构（一）典型铺装结构（一）采用聚合物水泥基的防水粘结体系的铺装结构采用聚合物水泥基的防水粘结体系的铺装结构 水泥混凝土板 喷砂处治防水粘结层 聚合物水泥基防水涂料沥青铺装层 改性沥青混合料v 说明：说明：v 1、水泥混凝土板采用喷砂处治达到规定要求。v 2、此应用中，聚合物水泥基防水涂料既有水泥类胶凝材料强度高、易与潮湿基面粘结的优点，又兼有聚合物涂膜弹性大、防水性好的特点。v 特点：特点：v 该铺装结构的特点是防水层的防水效果及耐久性好，并且层间结合力强。v典型铺装结构（二）典型铺装结构（二）国产环氧沥青混凝土（国产环氧沥青混凝土（EA）的的铺装结构）的的铺装结构 v说明：说明：v 1 水泥混凝土板采用喷砂处治达到规定要求。v 2 混凝土板与铺装下层之间的粘结层采用国产环氧沥青粘结剂，是混凝土桥面铺装专用粘结剂，兼具防水层功能，用量为0.50.7L/。v 3 铺装面层和铺装下层均采用国产环氧沥青混凝，铺装上下层总厚度为56cm。v 4 环氧沥青混凝土铺装层间的粘结层采用环氧沥青粘结剂，用量为0.30.6L/。v 5 该方案所采用的环氧沥青为东南大学等机构研发的多组分环氧沥青。环氧沥青混凝土作为一种具有优异路用性能的铺筑材料逐渐在桥面铺装、重交通