
由于沥青砼具有质量轻,变形协调性好等优点,从减轻自重、经济和行车舒适等方面考虑,世界各国的钢桥面铺装一般均采用沥青砼铺装。
按照结构类型来分,目前主要有以下几种型式:
⑴双层SMA铺装体系;
⑵单层浇筑式沥青砼铺装体系;
⑶浇筑式沥青砼下面层+SMA上面层铺装体系;
⑷双层环氧沥青砼铺装体系。
双层SMA铺装体系
SMA是一种沥青玛蹄脂嵌挤碎石的骨架密实型结构的沥青砼,具有优良的高温稳定性、低温抗裂性,使用的耐久性以及明显的抗滑性和一定的降噪效果。但在作为钢桥面铺装层时其疲劳耐久性及层间粘结强度相对较差的问题却无法弥补,且其塑性变形能力有限,SMA还有易密性较差的缺点,在铺装过程中需要较高的摊铺及碾压温度,但由于钢桥面上风大,铺装层又比较薄,不利于沥青砼的保温,温度损失很快,再者,规范要求SMA不能使用轮胎压路机碾压,要保证压实度只能采用钢轮压路机开震,但在这种大跨径的桥梁结构中,开震是绝对不允许的。因此,双层SMA铺装体系现目前在国内大跨径钢桥面铺装中很少使用,但在水泥砼桥面铺装中使用频繁。
单层浇注式沥青砼铺装体系
浇注式沥青砼是一种悬浮密实型结构沥青砼,其特点是在施工温度(220~240℃)下具有较好的流动性和施工和易性,施工时只需摊铺整平机即可完成施工(不需要碾压),且能得到较好的密实度及平整度;由于砼内部孔隙小,不连通,因而成型的浇注式沥青砼不透水,具有较一般沥青砼优良的耐冻融,耐油,抗老化的特性;由于沥青、矿粉及细集料用量大,因此浇筑式沥青砼塑性变形能力强,整体性优良,具有很好的低温抗裂性与疲劳耐久性,但其高温稳定性较一般,且在作为面层时抗滑性较差,对行车安全产生不利影响。
浇筑式沥青砼下面层+SMA上面层铺装体系
这种复合式组合结构由浇注式沥青砼作为下面层及封水层的同时,还作为应力吸收层,弥补了SMA层间粘结力不足的问题,也缓解了SMA疲劳耐久性较差的问题,SMA上面层也弥补了浇注式沥青砼抗滑性不足的问题,但由于SMA在大跨径钢桥面的压实问题难以得到有效解决,最终上面层的使用寿命仍会受到影响,且经研究发现,车辙、推拥等病害的形成主要发生于面层,尤其是面层以下10cm以内,由于SMA面层的强度较低,施加荷载时变形较大,而浇注式沥青砼的高温稳定性较一般,因此,这种组合结构的长期性能也不十分理想。
双层环氧沥青砼铺装体系
环氧沥青砼不同于其它的沥青砼,一般的沥青砼都是通过升温改变沥青黏度,使砼具有和易性,在施工完成温度降低以后,砼又具有不同的路用性能;或者是在沥青中掺加挥发性溶剂并搅拌均匀,在施工后待溶剂挥发后使砼具有路用性能;这两种都是通过沥青本身的物理特性变化来实现施工时与使用时功能上的转化。而环氧沥青砼是将环氧树脂和固化剂加入沥青中,升温与集料搅拌后,经固化反应使沥青从热塑性转变为热固性,从而完成施工性能与使用性能的转变,其中不只有物理变化,还包含有化学变化,因此环氧沥青砼铺装层具有比普通沥青砼优异得多的物理、力学性能。如高强度、高粘结强度、优良的疲劳耐久性、良好的水温稳定性、较好的抗老化性能及易密性等。因此,这种桥面铺装结构虽然价格昂贵,但现目前在国内钢桥面铺装中却使用频繁。
虽然环氧沥青砼优点突出,但由于其从施工性能到路用性能的转变包含有化学变化,而化学反应的速度与温度及时间相关,所以施工时间及温度的控制相对就要严格很多,而且现目前国内多采用美国环氧沥青,其拌合温度相对较低,害怕施工前及施工过程中遇水,一旦遇水,其固化后的密实结构无排水通道,水分被封闭在铺装层中,等水分由液态转为气态,体积剧烈膨胀,会出现鼓包等缺陷,即便是施工前做了细致的准备,施工过程中执行了严格的要求,由于大面积施工过程中,在工期紧张、外部复杂的施工环境等因素的影响下,环氧沥青砼钢桥面铺装始终存在不同程度的病害。
再者,环氧沥青的高粘结强度一定是在桥面保护较好,无油污、锈斑的前提下才能实现的,否则,环氧沥青砼塑性变形能力较差的特点反而使粘结不好的部位出现应力集中,最终产生应力裂缝,如果裂缝不及时处理,由于铺装层刚度较大,且上下层材质相同,裂缝会发展很快,且会直接发展到下面层,破坏防水富锌漆,导致钢桥面锈蚀,此时若再不处理,在动水压力,桥面变形的综合作用下,最终导致桥面铺装层的崩溃性破坏,此时,若要翻修,不但失去了高强度及高粘结强度的优点,反而增加了铣刨清理的难度。即便是对缺陷进行了及时的处理,但由于受处理方法和外部环境的影响,其效果有限,处理后的缺陷部位不久就又会出现新的发展势头,且还存在修补困难,成本较高等问题。
现目前,国内的双层环氧沥青砼铺装体系在不同的大跨径钢箱梁中,由于施工水平、桥梁结构及使用环境的差异,加之养护程度的不同,其使用效果相差很大。
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