混凝土桥面铺装的研究

混凝土桥面铺装的研究目录混凝土桥面铺装概述1混凝土桥面铺装结构功能23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概述水泥混凝土桥面板特性桥面铺装层的要求桥面铺装体系防水性能要求水泥混凝土桥面板特性混凝土桥面板具有水泥混凝土的基本特性，存在较多的微空隙。由于混凝土在强度形成过程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微裂缝。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，侵蚀混凝土并锈蚀钢筋，降低混凝土桥梁板的使用寿命。桥面铺装层的要求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；表面还应具有一定的抗冻、抗渗、耐磨及抗滑性能;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；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。根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）的要求，高速公路、一级公路的桥面铺装厚度宜为70～100mm，二级、三级公路桥面铺装厚度宜为50～90mm。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。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8cm，且应按照要求设置钢筋网。桥面铺装体系防水性能要求水损害是水泥混凝土桥沥青铺装层破坏的主要表现形式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性能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混凝土桥面铺装结构功能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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。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铺装下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。《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）规定：桥面铺装应重视下面层的密水性和热稳性。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。混凝土桥面铺装防水粘结层混凝土桥面铺装层剪应力计算防水粘结层混凝土桥面铺装防水粘结材料选择混凝土桥面铺装层剪应力铺装层间剪应力铺装层厚度铺装层弹性模量行车荷载匝道坡度转弯及制动条件铺装层厚度及模量对层间剪应力的影响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）4cm6cm8cm10cm12cm行车荷载对铺装层受力的影响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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。0.10.150.20.250.30.350.40.4500.10.20.30.40.50.60.7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优良的适应变形的能力优良的耐高、低温性能优良抗施工损伤性能优良的层间粘结和防水性能防水粘结材料要求防水粘结层材料类型改性沥青•热融SBS改性沥青•改性乳化沥青•环氧沥青涂膜类•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其他防水粘结材料防水粘结材料性能研究防水粘结材料性能抗剪强度拉拔强度抗剪强度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。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。粘结强度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。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℃）两个温度。混凝土桥面铺装典型结构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说明：1、水泥混凝土板采用喷砂处治达到规定要求。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。特点：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。典型铺装结构（二）国产环氧沥青混凝土（EA）的的铺装结构说明：1水泥混凝土板采用喷砂处治达到规定要求。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0.5～0.7L/㎡。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5～6cm。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0.3～0.6L/㎡。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、重交通道路上得到广泛的应用。方案特点：1该国产环氧沥青沥青粘结剂具有优良的粘结性能，良好的温度稳定性。2环氧沥青混凝土用于桥面铺装，具有较高的强度、良好的温度稳定性及优良的抗疲劳性能。因此，环氧沥青混凝土具有较普通沥青混凝土更好的综合性能，并且铺装层厚度较小。3试验研究表明（复合结构疲劳试验），双层环氧沥青混凝土铺装在20℃下，可承受加载次数1200万次以上仍未破坏，抗疲劳性能好。4该结构采用薄层铺装，大幅度减轻了自重。