桥面沥青混凝土铺装技术（165页）

1、桥面沥青混凝土铺装技术主要内容桥面铺装概述水泥混凝土桥面铺装钢桥面铺装浇注式沥青混凝土铺筑技术AMP-100防水粘结材料Eliminator防水粘结体系钢桥面铺装科研案例一、桥面铺装概述一、桥面铺装概述1.1、桥面铺装的作用 为行车提供安全、快速、经济、舒适的全天候通行平台。保护桥梁结构减少降水、腐蚀介质等对桥梁结构的侵蚀作用； 减少车辆荷载对桥梁结构的冲击破坏作用。功能作用屏蔽作用1.2、桥面铺装的技术要求 铺装结构具有良好的相容性、协调性，以及足够的整体强度抗滑安全性结构要求功能要求平整舒适性 低噪性少尘性足够的强度（弯拉强度、剪切强度）材料要求透水性（上、下层有别） 可接受的变形性能（车

2、辙、平整度）面层的 构造深度、集料级配、棱角性、耐磨性OGFC、SMA橡胶沥青混凝土沥青层厚度 施工工艺技术水平 与桥梁结构保持良好、持续的界面联结。耐久性 (强度、抗变形性能、表面抗滑性能、 界面粘结、透水性能) 耐磨耗性层状结构分工协作 一、桥面铺装概述水稳定性 桥梁作为公路建设项目中的主要组成部分，其结构的耐久性及桥面的使用功能也越来越受到重视。合理和可靠的桥面铺装体系，不仅能为桥梁提供行驶性能良好而耐久的桥面，而且能作为桥面板的有效防护体系，防止水份的渗透，保证桥梁结构耐久性。1.3、桥面铺装的重要性一、桥面铺装概述 为满足桥面铺装的各种功能要求，铺装各层的性能也有所分工和侧重。一、桥

3、面铺装概述1.4、桥面铺装结构及各层位的功能 桥面铺装结构层位及功能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。根据体系的需要还将设置缓冲层。 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； 2、不能因为铺装层的高温施工而破坏； 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； 4、防水层（或缓冲层）要有足够的韧性，在桥面板为钢板时，能适应钢板变形而不产生脱层或开裂。 桥面铺装结构层位及功能粘接层指在相邻层间起粘接作用的层次，需要具有良好

4、的粘接性能。缓冲层用于反应性树脂防水层与沥青下层之间的层次，起到防水、隔热、缓冲荷载、提供施工平台等作用，可采用橡胶沥青砂胶。防水体系由相互协调一致，相互匹配的防水层（粘接层、缓冲层）和保护层组成，以起到防水隔离作用。 桥面铺装结构层位及功能保护层（铺装底层）不只是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，抗渗水性好的混合料类型。 桥面铺装结构层位及功能磨耗层（铺装面层）直接与车辆轮胎及大气接触，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抗滑功能。铺装

5、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、酸雾等接触，因此要有足够的热稳性、抗老化性能、抗水损害性能、抗裂性能等。 二 水泥混凝土桥桥面铺装 调查：190座混凝土桥梁桥面铺装收集：铺装病害类型、铺装设计与施工资料 结论: 铺装病害主要表现形式：坑凼松散、车辙推拥、开裂 对桥梁结构的保护作用: 保护作用较差，结构钢筋锈蚀 引起桥面铺装破坏的主要原因： 除桥梁结构、桥梁平纵线型、交通气候原因外， (1)桥面 铺装结构及材料原因： 厚度不当；材料性能不良；层间粘接差；铺装结构渗水; (2)施工控制的原因： 界面处理不良，施工各环节控制不当.2.1、病害调查及原因分析二 水泥混凝

6、土桥桥面铺装 2.1、病害调查及原因分析二 水泥混凝土桥桥面铺装 以往桥面铺装设计施工中的不足： 无桥梁结构保护意识，仅将铺装作为桥梁结构的磨耗层，铺装一般不设防水层 缺少防水结构体系的意识，不注重防水层材料和厚度与铺装层的匹配性，使铺装联接不良或不防水 桥面铺装厚度的确定带有随意性，没有将铺装结构、基面结构、材料的物理力学性能纳入一个严谨的设计体系中（桥梁铺装层厚度确定仅源于桥梁恒重） 对桥梁结构无针对性 对特殊桥梁和桥梁的特殊部位无特殊技术措施 2.2、设计流程二 水泥混凝土桥桥面铺装满足铺装结构弯拉和剪切应力和应变计算防水系统细部设计确定桥面铺装的防水等级（、）结 束判断应力的相符性不满

7、足恒载、舒适性、施工性能等对厚度的要求，调平层最小厚度要求、沥青层与调平层厚度比初选材料 、初拟防水结构体系、面层类型和防水层厚度、以及桥面混凝土界面处理方案等铺装材料的性能检测、防水结构体系的防水性检测、层间抗拉、剪测试防水层的最小厚度、防水结构体系的层间容许剪应力和容许拉拔应力。沥青桥面铺装设计流程特点防水结构体系各层具有匹配性沥青层与垫层厚度的确定具有系统性材料性能具有对桥梁的针对性 桥梁所处环境的气候不同，水对桥梁结构的侵蚀和对铺装的破坏也不同，对桥面铺装的防水性能要求也不同。 为此，桥面铺装防水体系应与桥梁设计安全等级及气候环境条件相适应，桥梁安全等级越高，对桥面铺装防水层的要求越高

8、。2.3、铺装结构防水等级二 水泥混凝土桥桥面铺装 防水等级环境气候桥梁类别级CO2的雨水除冰盐或工业酸雾冰冻区特大桥、重要桥梁级 CO2的雨水除冰盐或工业酸雾冰冻区大桥、中桥、重要小桥CO2的雨水非冰冻区特大桥、重要桥梁级 CO2的雨水除冰盐或工业酸雾冰冻区小桥、，涵洞CO2的雨水非冰冻区大桥、中桥、重要小桥 级CO2的雨水非冰冻区小桥、涵洞 对特大桥、重要大桥等的桥面铺装应进行专项设计。 1 特大桥、重要大桥宜选择浇注式沥青混凝土、或沥青玛蹄脂、或涂膜等防水层，下面层宜用浇注式沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石(SMA)组成防水体系。 2 桥面铺装应检验各结构层间的抗剪强度和抗拔强度。 适合于特大

9、桥、重要大桥梁铺装结构 2.4、典型铺装结构二 水泥混凝土桥桥面铺装 高速公路、一级公路的桥面铺装厚度宜为70100mm，二级、三级公路桥面铺装厚度宜为5090mm。表面层厚度不小于30mm。若桥面铺装为单层时，厚度不宜小于50mm。 1 对高速公路、一级公路的大、中、小桥的下面层结构、厚度，为了便于连续施工，可与两端路线的路面结构相同，但应选用防水效果良好、施工方便、质量可靠的防水层。 2 各级公路的大、中、小桥宜用沥青砂、涂膜、热融沥青碎石、稀浆封层、卷材等做防水层，并视具体情况设置专门的底涂层加强联接作用。下面层是防水体系的重要组成部分，可选用密级配沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石(SMA )

10、等组成防水体系。应严格控制沥青混合料的现场空隙率。 3 表面层必须用密实性沥青混合料，在多雨潮湿地区、纵坡大于3.5%或设计车速大于50km/h的桥面应铺设粗糙表面层。 典型铺装结构 材料技术要求热拌沥青混凝土空隙率要求 气候区项目SMAAC保护层 冰冻区现场空隙5.05.0设计空隙2.03.02.03.0非冰冻区现场空隙率630 最高气温2030 最高气温30203030 3020 -9-9-21.5303020-9-9-21.5303020-9-9-21.5 抗车辙对低温性能没有不利影响可降低拌和温度约 30 C这对钢桥面铺装来讲很重要，起到保护桥面板防锈涂层的作用减少纵向膨胀。 浇注式沥

11、青混合料试验 流动性试验 静贯入度及其增量试验 动态贯入度及其增量试验 低温弯曲试验 疲劳试验 浇注式沥青混合料试验流动性试验 浇注式沥青混合料试验静贯入度试验 浇注式沥青混合料试验动态贯入度试验 浇注式沥青混合料试验低温弯曲试验 浇注式沥青混合料试验疲劳试验 浇注式混凝土施工混合料运输 浇注式混凝土施工混合料摊铺 浇注式混凝土施工混合料摊铺 浇注式沥青混凝土的施工工艺与传统的热拌沥青混凝土的施工有本质的区别，因此其在施工中也有其特殊的要求：（2）厚度控制（3）行车道摊铺（1）边侧限制边 侧 限 制浇注式沥青混凝土施工浇注式沥青混凝土 碎石撒布车撒布预拌碎石后的 效 果预拌碎石的撒布山东东营胜

12、利黄河大桥施工现场铺筑浇注式沥青层铺筑浇注式沥青层浇注式沥青混凝土用于桥面浇注式沥青混凝土是密闭而不透水的施工不损伤防水层防水层AK_01水随着沥青混凝土表面流动普通沥青混凝土是渗水的普通沥青混凝土用于桥面防水层AK_03 五 AMP-100防水粘结体系 防水粘结不良引起的破坏网裂推移波浪与开裂渗水引起的梁提破坏 桥面防水粘结材料的研究 水分和防冻盐是桥面混凝土冻融破坏和主梁钢筋腐蚀的主要原因, 这就促使开始提高和改进公路工程中的混凝土质量, 增厚钢筋混凝土中钢筋的保护层, 甚至要求对桥面板采取其它专门的保护措施。于是, 防水膜(柔性防水材料敷设于桥面板形成不透水层统称为防水膜) 开始广泛应用

13、于桥面铺装。 增强界面之间的粘结防止水分进入桥面板或路面基层提高桥面和路面的使用寿命防水粘结材料的作用 优质防水粘结材料必须具备的要素优质防水粘结材料优良的粘结性能优良的防水性能优良的施工性能 优质防水粘结材料必须具备的要素序号项目PBPUJS型型150剪切强度 MPa 0.15 0.20 0.20 250粘结强度 MPa 0.050 3热碾压后抗渗性0.1MPa，30min不透水4接缝变形能力10000次循环无破坏a供需双方根据需要可以采用其它温度JC/T975-2005防水涂料性能标准 常用防水粘结材料的种类卷材类：APP、PVC、CPE沥青混合料类：砂胶类、稀浆封层、SAMI涂膜类：AM

14、P-100 、FYT、GS 常用涂膜类防水粘结材料渗透型：封水效果好、粘结能力差水溶型：粘结力好、施工方便，抗剪、抗刺破能力差溶剂型：粘结力好、施工方便，抗剪、抗刺破、防水性能差反应型：粘结力好、防水性能好，成本高、施工工艺复杂 AMP-100二阶反应型防水粘结材料集合上述材料的优势 AMP-100的作用机理单组份黑色粘稠液体中含有渗透性材料，可以渗透到水泥混凝土毛细孔5mm-15mm深度，充分与水泥混凝土中碱物质与气体产生固化反应；修复水泥混凝土微缺陷，堵塞渗水孔，起到好的防水效果；与界面防水粘结层形成钉子效应，提高粘结、剪切强度 。 高渗透固化作用： AMP-100的作用机理形成弹性胶质防

15、水粘结层，使防水粘结层本身形成初步的内聚力；有效抵抗防水粘结层的脱层、起皮以及车辆碾破；同时要求防水粘结层不会完全固化反应，否则容易导致与面层沥青混凝土难以粘结。 一阶反应过程 AMP-100的作用机理初步固化的防水粘结层在高温（高于100）沥青混凝土的作用下产生微溶化分布，在碾压作用下骨料大颗粒嵌入防水粘结层中，形成均匀分布的剪力键；高温加速反应进行，使面层沥青混凝土与水泥混凝土之间形成良好的防水粘结层，剪切力、粘结力同时达到1.0Mpa以上，甚至达到或接近热拌沥青混凝土内聚力大小。 二阶反应过程： AMP-100二阶反应过程示意图 AMP-100技术指标项目技术指标外观固化前黑色粘稠液体固

16、化后弹塑性层有效物质含量72延弹性6.0mm低温柔韧性，-252无断裂纹粘结强度1251.0MPa600.4MPa剪切强度2251.0MPa600.4MPa干燥性25表干4h实干12h不透水性，0.3MPa 30min不渗水耐热性一阶固化后1602，无流淌和滑动二阶固化后1802，无流淌和滑动抗冻性，-2020次不开裂抗刺破及渗水暴露轮碾试验（0.7 Mpa，100次）后0.3 Mpa水压下不渗水注：测试的是新鲜水泥混凝土与密级配沥青混凝土之间的粘结、剪切强度。 AMP-100与水性沥青基防水涂料性能比较项 目AMP-100防水粘结材料水性沥青基防水粘结材料代表产品AMP-100FYT、JBS

17、、AWP2000等综合描述以化学活性反应物质改性弹性体的天然沥青和石油沥青以乳化沥青为基料的防水涂料，主要为氯丁胶乳或其他化学乳化剂配置外观单组分黑色粘稠的液体黑色水性的涂料水分0.255渗透性渗透深度约5mm15mm堵塞毛细孔无渗透固化作用过程涂上混凝土界面后即发生一阶固化反应，生成高弹性体；热沥青混合料铺筑时发生二阶固化反应，生成弹塑性防水粘结层水分蒸发形成沥青防水膜即完成 AMP-100与水性沥青基防水涂料性能比较项 目AMP-100防水粘结材料水性沥青基防水粘结材料代表产品AMP-100FYT、JBS、AWP2000等有效物含量7243抗车辆、石料破坏能力难于刺破弹性体可以恢复容易刺破

18、易产生脱层、蜕皮破坏水破坏能力与水不亲和不会脱层与水亲和易产生脱层、蜕皮破坏层间稳定性粘结强度25，1.0MPa25，约0.3 MPa 左右60，0.4MPa60，约0.1 Mpa 左右剪切强度25，1.0MPa25，约0.3 Mpa 左右60，0.4MPa60，约0.1 Mpa 左右耐久性15年8年涂布量0.30.6Kg /m21.5 2.5Kg/m2 AMP-100与水性沥青基防水涂料性能比较评价桥面防水粘结材料两项最重要指标：由以上图表不难得出：抗剪切性能AMP-100均高于水性沥青基防水涂料AMP-100综合性能优于水性沥青基类防水涂料粘结性能 AMP-100施工AMP-100施工过程

19、基面处理产品施工（人工施工）产品施工（机械喷涂）水泥混凝土或其它基面要求强度达到设计标号，表面不得有松散浮浆、掉皮、空鼓和严重开裂现象，对于油污要用溶剂清除，表层要干燥、干净。本品为单组粘稠的黑色液体，施工前，将其倒入适当大小的容器中，轻微搅拌3-5min，由操作人员用滚筒将其均匀地涂布于水泥混凝土或其它处置基面上。对于油污要用溶剂清除，表层要干燥、干净。由操作人员手持喷枪，均匀地涂布。涂布完要清洗管道，注意使用大桶时必须防止空气倾入。 AMP-100施工人工滚涂 AMP-100施工机械喷涂 AMP-100工程案例编号项目时间备注1重庆鹅公岩大桥2000年钢桥面状况良好2广东马坊大桥2002年

20、3上海卢浦大桥2002年4广西柳州红光大桥2003年5上海高速高架桥面2000年水泥混凝土桥面状况良好6重庆大佛寺大桥2001年7重庆万梁高速公路某大桥2002年 六 Eliminator防水粘结体系 防水粘结材料 Eliminator防水粘结层Eliminator防水粘结层采用甲基丙烯酸类树脂及系列材料作为防水粘结层材料，包括Zed S94底涂层、Eliminator防水层（两层）和Tack Coat No.2胶粘剂。 Eliminator 防水组成 Zed S94底涂层钢板浇注式沥青混凝土Tack Coat No.2胶粘剂第2层甲基丙烯酸类树脂第1层甲基丙烯酸类树脂 Eliminator相

21、关各层的技术参数试 验 项 目要 求Zed S94底涂层施工温度 -1040干膜厚度 m50Eliminator防水层拉伸强度 MPa11.8断裂延伸率 130粘结强度（钢）(25) MPa5低温柔性(-20，20mm弯曲，900)无裂纹Tack Coat No.2胶粘剂干固时间(23) h1活化温度 85粘结强度（摊铺浇注式后）(25) MPa1.0 防水粘结层拉拔试验图片 防水粘结材料破坏强度及破坏面特征防水材料类型试验温度/拉拔强度/MPa破坏面情况描述溶剂型橡胶沥青粘结剂 （GS）02.57GS与钢板间100%拉脱102.08GS与钢板间100%拉脱253.66GS内部80%,GS与钢

22、板间20%700.24GS与钢板间100%拉脱Eliminator015.00Eliminator膜内聚破坏2511.10Eliminator膜内聚破坏702.17Eliminator膜内聚破坏双层环氧树脂 （DER）02.75环氧树脂内部85%,碎石内15%103.2环氧树脂内部85%,碎石内15%255.88环氧树脂内部90%,碎石内10%701.59环氧树脂内部100%环氧沥青粘结剂 （EA）09.9EA与钢板间100%拉脱108.58EA与钢板间100%拉脱257.08EA与钢板间100%拉脱701.38EA与钢板间90%,EA内部10% 防水粘结材料破坏强度常温条件下，拉拔强度的大小

23、顺序：EliminatorEADERGS ；高温条件下，拉拔强度的大小顺序： EliminatorDEREAGS ；两种温度条件下，Eliminator的优势较明显。 Eliminator防水体系Eliminator防水体系由防水粘结层（Zed S94底涂层、两层Eliminator防水层和Tack Coat No.2胶粘剂）+浇注式沥青混凝土（GA)组成。 防水体系拉拔粘结强度试验图片 防水体系拉拔粘结强度防水体系试验温度/拉拔强度/MPa破坏面情况描述GS02.12GS内聚破坏101.4GS内聚破坏251.39GS内聚破坏Eliminator03.48胶粘剂2号内部80%,与GA层间20%

24、102.25胶粘剂2号内部30%,与GA层间70%251.78胶粘剂2号内部50%,与GA层间50%DER01.92GS与缓冲层间破坏5，GS与环氧碎石间破坏95101.12GS与缓冲层间破坏15，GS与环氧碎石间破坏85250.79GS与缓冲层间破坏50，GS与环氧碎石间破坏50EA03.24钢板与EA间10%，GA底部内聚破坏90%102.52钢板与EA间10%，GA底部内聚破坏90%251.59钢板与EA间10%，GA底部内聚破坏90% 防水体系拉拔粘结强度低温条件下，Eliminator 防水体系0的粘结强度超过了3.0Mpa；高温条件下的粘结强度均不高，从结合面破坏情况看，估计与材料

25、有关。 防水体系剪切强度试验图片 防水体系剪切强度材料类型试验温度（）抗剪强度（Mpa）破坏表面情况描述溶剂型橡胶沥青粘结剂(GS)252.43GS与GA界面间100%600.46GA底部结合料20%，GS与GA界面间800%Eliminator252.28GA与胶粘剂2号之间100%600.55GA底部结合料30%，GA与胶粘剂2号界面间70%双层环氧树脂(DER)252.1溶剂型粘结剂破坏，与环氧碎石间破坏80%以上600.32缓冲层、溶剂型粘结剂破坏，与环氧碎石间破坏90%以上环氧沥青粘结剂(EA)252.13GA与EA之间90%，GA内部10%600.27GA与EA之间90%，GA内部

26、10% 防水体系剪切强度常温条件下，抗剪强度的大小顺序：GSEliminator EA DER；高温条件下，抗剪强度的大小顺序： Eliminator GS DER EA；两种温度条件下，Eliminator防水体系和GS防水粘结层表现出优异的界面抗剪强度。 Eliminator防水粘结材料在中国的应用香港青马大桥广东虎门大桥（修复）江苏312国道钢桥面重庆菜园坝长江大桥港深西部通道深圳湾大桥 七 钢桥面铺装科研案例 江阴大桥钢桥面铺装概况1999年竣工通车，采用英国Masticasphalt技术，通车不久即出现大量病害；2003年，采用多种方案完成钢桥面铺装大修工程，病害现象依然严重；200

27、4年，采用改性浇注式沥青混凝土铺筑试验路，至今使用效果良好。 江阴大桥钢桥面铺装病害 江阴大桥钢桥面铺装病害 改性浇注式沥青砼在江阴大桥中的应用目前使用状况良好，仅有轻微裂缝 江阴大桥钢桥面铺装病害分析江阴大桥钢桥面铺装为什么会出现如此多的早期病害？桥面系刚度不足恶劣的使用条件超载！极端高温！铺装材料的性能及其与钢桥面板的适应性江阴大桥等钢桥面铺装技术研究任重而道远！ 改性浇注式沥青砼钢桥面铺装材料浇注式沥青混凝土（Gussasphalt）防水性能好、抗裂性好、耐久性好热稳性需要通过掺加聚合物、纤维等措施得到保证 改性浇注式沥青混凝土在江阴长江大桥等钢桥面铺装中得到实践检验铺装病害易于修复 改

28、性浇注式沥青混凝土成为最有可能解决重载交通钢桥面铺装问题的铺装材料之一 项目研究的目的及目标目的：解决我国重载交通钢桥面铺装耐久性及铺装维修养护技术问题目标：五年内基本不产生破坏、八年内不翻修 主要研究内容（1）界面粘接材料选择及工艺研究 通过高强度、高韧性防水粘接材料的选择，解决铺装与钢板的有效粘接和持久粘接问题。（2）改性浇注式沥青混凝土材料开发及性能研究 通过改性沥青材料的开发研究，拌制出性能更加优良的浇注式沥青混合料，在浇注式沥青混凝土的施工条件下，寻求铺装层热稳性和抗裂性的相互平衡。（3）适宜浇注式沥青混凝土铺装结构组合及模拟疲劳性能研究 不同组合结构铺装疲劳性能研究，可以综合检验铺装层耐疲劳性能、层间粘接抵抗反复弯曲所产生剪应力的能力，找出铺装结构组合中最薄弱环节。同时可以预估铺装疲劳寿命。（4）桥面铺装隔