b桥面铺装材料与技术研究.doc

《b桥面铺装材料与技术研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《b桥面铺装材料与技术研究.doc（37页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、西部交通建设科技项目交通编号：合同号：2002-318-000-30 单位编号：CCRDIDK2A8密 级：秘密 分 类 号：U41 桥面铺装材料与技术研究研究报告简本重庆交通科研设计院重庆渝东高速公路有限公司长安大学东南大学二00五年六月西部交通建设科技项目交通编号：合同号：2002-318-000-30 单位编号：CCRDIDK2A8密 级：秘密 分 类 号：U41 桥面铺装材料与技术研究研究报告简本重庆交通科研设计院重庆渝东高速公路有限公司长安大学东南大学二00五年六月中文题名桥面铺装材料与技术研究英文题名Research on Materials and Technologies fo

2、r Bridge Pavements 交通编号项目来源交通部单位编号CCRDIDK2A8合同号2002-318-000-30分类号U41项目起止年限2002.62005.7第一完成单位重庆交通科研设计院密级秘密项目负责人陈仕周（副研究员）报告撰写人陈仕周（副研究员）韩道均（教授级高工）项目参加人员吴光蓉（副研究员）王虎（副教授）顾兴宇（讲师）牟建波（工程师）杜国平（高工）唐智伦（高工）陈辉强（助理研究员）杜小平（高工）李玉龙（工程师）熊峰（工程师）汪成夫（工程师）胥志宏（助理研究员）张占军（高级工程师）阳君（工程师）李林波（工程师）倪富健（教授）张华（助理研究员）韩道均（教授级高工）主题词西部

3、项目、验收关键词钢结构桥面铺装 水泥混凝土桥面铺装报告摘要本课题，通过对西部地区水泥混凝土桥梁桥面铺装及我国钢桥面铺装的调查，从铺装材料、铺装结构、铺装受力（及桥梁结构）、环境气候、交通荷载、施工因素等多方面，系统分析了桥面铺装产生病害的原因，以此为基础，有针对性地深入开展了桥面铺装材料与技术研究。提出了桥面铺装材料技术标准，铺装结构的合理形式、合理厚度和结构组合，水泥砼桥梁三角垫层（调平层）合理厚度，特殊条件下桥面铺装应采取技术措施，建议了桥面铺装施工指南，建立了桥面铺装技术经济比较分析方法。基于西部地区气候特点进行了桥面铺装防水等级分类，结合桥梁设计等级及防水体系与铺装结构的匹配，在我国首

4、次系统地建立了水泥混凝土桥梁桥面铺装防水体系设计方法，和典型桥面铺装方案。针对我国钢桥面铺装早期的病害问题较严重等，提出了基于完善防水粘接体系的钢桥面铺装典型结构、材料技术标准等。首次将聚合物改性沥青浇注式沥青混凝土、薄层环氧抗滑层等本课题开发的新技术应用于桥面铺装实体工程中。采用本课题相关研究成果，三年来，铺筑了近20座钢桥和混凝土桥桥面铺装实体工程，总铺装面积达100万余平方米，取得了优良使用效果。为我国桥面铺装技术进步及实际工程技术问题的解决做出了贡献，具有显著的工程实体意义和技术经济效益。英文摘要Based on the comparative investigation of con

5、crete bridge pavements in West China and steel bridge pavements throughout China, this report systematically analyzed the causes of the distresses on bridge pavements from the points of paving materials, pavements structures, surrounding climates, traffic loads and construction factors. Then the aut

6、hor went deeply into the study of materials and structures for bridge paving, directly and profoundly. Besides the provision of standards for bridge paving materials, ideal types of pavements structures, ideal thickness and combined structures of pavements, ideal thickness of the leveling layer for

7、concrete bridge and actions taken under special situations, this report also recommended a construction manual and established technical and economical comparative analysis methods for bridge pavementsOn the basis of classifying waterproof levels of bridge pavements in West China at the standards of

8、 climatic characters and on bonding bridge design levels and waterproof systems to pavement structures, design methods for waterproof systems of concrete bridge pavements and typical paving structures are firstly and systematically introduced to China in this report. Aiming at the severity problem o

9、f early distresses on steel bridges in China, typical pavements structures for steel bridge with perfect waterproof systems and standards for materials have been provided here. And it is also the first deed in China that polymer modified gussasphalt, thin epoxy resin skid-resistance layer and some o

10、ther new techniques developed in this report have been applied into engineering practice In three years time, nearly 20 bridges, including both steel bridges and concrete bridges, were paved as the projects related to the report, with a total area of 1million square meters. All have been resulted in

11、 good effects. This report makes great contributions to the advancement of bridge paving technologies in China and the realization of solutions to technical problems in projects, making remarkable sense to both engineering practice and economic.项目研究报告辑要目 录1 前言12 项目主要研究成果23 研究技术路线34 项目研究的关键技术65 水泥砼桥梁

12、桥面铺装材料与技术研究76 钢桥桥面铺装材料与技术研究197 实体工程实施和施工工艺研究288 项目的经济、社会效益分析及推广应用前景299 建议需要进一步研究的问题3010 致谢31indicate the direction of the arrow mark; a variety of emergency lights, emergency response time of not less than 45min. 5. protective grounding (1) electrical equipment for metal housings, metal frame, metal

13、 wiring pipes and accessories, cable protection tubes, metal sheath of the cable, such as charged bare metal parts shall be grounded or neutral. (2) electrical equipment and fittings of dedicated ground wire should be singled out and grounding line or the zero connection protection line (network) co

14、nnected to electrical wiring work in the zero line should not be used as protective earthing wire. (3) electrical equipment and earthing connection, use multiple soft stranded wire, their copper wire minimum area shall not be less than 4mm2, vulnerable to mechanical damage of parts should be install

15、ed in protection tubes. (4) electrical device for armored cable and ground or neutral wire should be connected to the equipment grounding bolts inside, steel and metal casing should be connected to the equipment grounding bolt. (5) grounding bolts should have a locking device or petty, before fasten

16、ing the grounding line, on its ground terminal and . Project organization. Project organization is composed of three layers: the core layer, management and operational level. 1. core layer: formed by the project manager, Assistant Project Manager, responsible for construction work, materials and equ

17、ipment, management and coordination. 2. Management: engineering, technology, finance and budget31桥面铺装材料与技术研究1 前言1.1 概况随着西部大开发战略计划的实施，我国西部地区公路建设事业得到了大规模发展。桥梁作为公路建设项目中的重要组成部分，其结构的耐久性及桥面使用功能也越来越受到重视。合理和可靠的桥面铺装体系，不仅能提供行驶性能良好而耐久的桥面，而且能作为桥面的有效防护体系，防止水份的渗透，保证桥梁结构的耐久性。我国西部地区幅员辽阔，空间跨度大，气候分区复杂；且平原较少，山区为主，地形复杂

18、；桥梁结构型式也多种多样，一些弯坡斜桥、高墩桥、急弯坡桥、长上下坡桥梁等也在线型设计受限时不得不采用，跨大江大河及大峡谷时，也采用了许多大跨径钢桥等等，这使得西部地区桥梁建设难度较大。桥面铺装也因气候条件复杂多变，受力条件较复杂而具有相当难度，成为西部公路建设中不得不重点解决的突出问题。为此，交通部结合西部公路建设，专门设立“桥面铺装材料与技术研究”（2002-2005）科研项目对此展开研究。1.2 目标和意义在现有桥面铺装研究成果和工程应用实例基础上，进一步通过理论与试验研究，系统开展水泥混凝土桥梁桥面铺装和钢结构桥梁桥面铺装材料和技术研究，逐步完善现有桥面铺装材料及结构体系，并开发研究新的

19、铺装技术，形成不同体系的桥面铺装成套技术。以解决我国西部地区的混凝土桥及钢桥的桥面铺装结构、材料、施工工艺为目标，并以形成适用于我国西部不同地区气候，交通状况的桥面铺装成套技术为最终目标。切实提高我国西部地区桥梁桥面铺装铺筑水平，延长桥面铺装使用寿命，防止早期病害的发生，取得显著技术、经济效益。使我国的桥面铺装技术达到国际先进水平。本研究的意义在于研究提出桥面铺装适宜结构组合和材料技术标准，解决西部建设中桥面铺装早期损坏等工程技术问题，延长桥面铺装使用寿命，有效保护桥面板及桥梁结构，延长桥梁使用寿命，同时为相关规范的制订打下坚实的基础。2 项目主要研究成果本项目主要研究成果有以下四个方面：1

20、解决了我国钢桥面铺装脱层、推移的早期破坏病害问题，形成了钢桥面铺装典型结构，提出了关键材料技术标准。 研究开发了钢桥面铺装反应性树脂粘接材料、溶剂型沥青橡胶粘接材料、橡胶沥青砂胶缓冲层材料，完善了双层改性沥青SMA铺装体系，并在工程实际应用中证明解决了脱层推移的早期病害问题。 研究了聚合物改性沥青浇注式混凝土的组成与性能。其性能全面超过德国、日本等常用浇注式砼性能（贯入度及贯入度增量指标值不变，试验温度提高了20等），解决了浇注式沥青混凝土对我国复杂地区气候的适应性问题。 首次应用时程分析方法进行了桥面铺装动力分析，提出了桥面铺装力学参数的动力系数。2 研究并提出了基于不同地区气候和桥梁设计的

21、桥面铺装防水等级分类，建立了砼桥梁桥面铺装结构组合体系、设计方法，形成了数种适应于不同条件的铺装典型结构和材料关键技术指标。 采用打砂方法清理桥面，采用下封闭层及防水层的防水体系，解决了桥面铺装防水粘接问题。 提出了砼桥桥面铺装结构设计方法，铺装各层厚度组合（含三角垫层最小厚度建议）。 提出了桥面铺装各层材料技术要求，除规范规定以外，提出了多种防水体系材料性能指标、层间粘接力及抗剪强度指标等，形成了铺装材料技术指标（要求）体系。 提出了特殊条件下的技术措施。如研制开发了薄层环氧抗滑层材料以解决特殊路段桥面抗滑问题。3 完成了实体工程铺筑和施工工艺研究，提出了砼桥梁桥面铺装和钢桥桥面铺装施工指南

22、。4 建立了桥面铺装经济效益分析方法，以采用课题研究成果处治的桥面铺装工程为实例，分析了本研究成果的社会经济效益。3 研究技术路线不管是混凝土桥面还是钢桥面，其铺装技术问题的解决，均需结合桥面板的结构受力特点、地区气候条件及交通荷载情况等不同的铺装使用条件，开展系统的研究工作。每一类型的铺装方案均为完整的铺装体系，应充分注意研究工作的系统性和完整性。研究的技术路线见流程图：（主要研究内容分类框图）桥面铺装材料与技术研究水泥混凝土桥梁桥面铺装钢结构桥梁钢桥面铺装（重点研究内容）沥青混凝土桥面铺装（重点研究内容）水泥混凝土桥面铺装图3.1 桥面铺装材料与技术研究流程图桥面铺装材料与技术研究之一水泥

23、混凝土桥梁桥面铺装技术研究不同结构桥梁桥面铺装受力机理分析西部地区桥面铺装使用情况调查及病害原因分析（20座以上桥梁）沥青混凝土桥面铺装薄层抗滑磨耗层（厚度聚丙烯纤维网混凝土钢纤维混凝土防水混凝土普通混凝土。具体运用可按下表选用。表5.1 水泥混凝土铺装材料及其适用性序号铺装结构体系组成防水效果所适用的防水等级1聚合物水泥混凝土+粘结层调平层优适于级防水的桥梁2合成纤维混凝土+粘结层调平层良适于级防水的桥梁3钢纤维混凝土粘结层+调平层适于非冰冻区级防水的桥粱4防水混凝土+粘结层调平层中适于级防水的桥梁5普通混凝土+粘结层调平层次适于级防水的桥梁5.4 桥面铺装的防排水体系 1 公路桥梁防排水体

24、系的研究，应从整体性、主动性防排水加以解决。要充分分析桥梁类型、结构、等级以及所处环境进行桥面铺装的防排水设计与施工。2 对公路桥梁桥面铺装表面排水的设计需要从桥梁所处公路的等级、车辆限制速度、地区雨量、安全性水膜深度要求、桥梁结构设计尺寸和铺装结构水力糙度等各个方面着手，进行验算与分析来选择铺装材料和设计桥梁排水系统设施结构尺寸。对桥面铺装一些诸如伸缩缝、防水层、排水孔等特殊防水部位，要进行专门的防排水设计。5.5 桥面铺装用水泥混凝土材料技术标准总结已有施工经验，参照相关技术规范和研究成果，提出纤维增强混凝土桥面铺装材料技术要求，聚合物改性混凝土桥面铺装材料技术要求。5.6 桥面铺装防水层

25、材料技术标准1 卷材和涂膜防水材料高温性能以不同条件下的最低发粘温度、铺筑沥青混合料过程中防水层的顶峰温度大于材料的最低流淌温度为主要指标如下表：表5.2 卷材和涂膜防水材料的高温性能指标气候区平均最高气温30 最高气温2030 最高气温205h不发粘温度（）807060耐热度普通沥青混凝土100140改性沥青混凝土150100140浇注式沥青混凝土1502 参照我国沥青材料路用性能的气候分区，卷材和涂膜防水层材料的低温性能采用低温柔度指标评价如下表：表5.3 不同气候区的卷材和涂膜防水材料低温柔度指标（试验温度）气候区年极端最低气温沥青面层厚度(cm)510冬严寒区-37.0-30-25冬寒

26、区-37.0-21.5-30-25冬冷区-21.5-9.0-15-10冬温区-9.0-10-53 防水卷材的抗拉伸性能指标用防水材料的纵、横向最大拉力和破断伸长率表征，涂膜的拉伸性能以材料的伸长量表征，如下表：表5.4 防水卷材和涂膜的其它性能指标指标卷材纵、横向最大拉力400N纵、横向伸长率2涂膜20拉伸性5.5cm吸水率指标7抗施工机械损伤线压力300N/cm的轮碾，运行160次不破损60，0.7Mpa，碾压200次抗热集料刺破损伤140铺筑AC20并呈型碾压中等数量，颜色较浅，比较分散的黑斑（1020处）或更好4 防水卷材和涂膜的的厚度大小与抗损伤能力密切相关，防水层厚度不足是抗施工损伤

27、能力低的主要原因之一，应根据抗施工损伤性能的高低来确定卷材和涂膜防水层的最小厚度，结合防水材料和防水层的其它性能试验，认为涂膜类防水层厚度应不小于1.21.5mm，卷材类防水层厚度应不小于3mm。6 对于沥青砂胶防水层，采用贯入度5及其增量1.5指标值评定沥青砂胶的热稳性，但规定不同的试验温度进行试验。30的气候区采用35作为试验温度。7 对于沥青砂防水层，以空隙率2.5作为沥青砂的防水性能标准，为保证低空隙率沥青砂的热稳性，沥青砂所使用的改性沥青等级应比当地沥青混合料用改性沥青等级提高一级，并满足以下要求如下表。表5.5 沥青砂的动稳定度指标气候条件与技术指标相应于下列气候分区所要求的动稳定

28、度（次/mm）七月平均最高气温（）及气候分区30203030的气候区桥面铺装用粘结层沥青用D（）或 D（）表示，其技术指标与2005年的公路沥青沥青路面施工技术规范的不同主要反应于下表所示：表5.7 超出规范等级的改性沥青技术标准SBS类D(+)SBR类-C（）PE,EVA类D（）针入度25 0.1mm205040602040延度5 cm1030软化点 655565135运动粘度 pa.s310 桥面铺装防水体系层间连接性能要求：防水层与沥青层之间或防水层与混凝土板之间的25冻融循环后的抗剪强度应大于0.4Mpa，25冻融循环后的抗拔强度也应大于0.4Mpa。11 桥面铺装防水体系的防水性要求

29、：防水层上铺筑沥青混凝土后，以防水层作为迎水面，在5m水头压力的水压下，防水层能保持1min的持续时间而不透水。5.7 沥青混合料的技术指标1 沥青混合料的热稳性指标：桥面铺装沥青层比路面铺装沥青的温度略高，在荷载作用下桥面铺装层内所产生的剪应力比路面铺装沥青层的要大，因此桥面铺装沥青混合料的的热稳性要求比路面的要高，宜采用改性沥青作为铺装层结合料，且动稳定度应达到下表中的要求。表5.8 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求气候条件与技术指标相应于下列气候分区所要求的动稳定度（次/mm）七月平均最高气温（）及气候分区302030201.夏炎热区2.夏热区3.夏凉区1-11-21-31-42-12-22-32-43-2不小于250030002000250020002 沥青混合料的抗裂性指标：用15、50cm/min的冲击试验的粘韧性来评定桥面铺装沥青混合料的抗裂性，并以粘韧性35000N.m作为桥面铺装用沥青层抗开裂的指标值。3 沥青混凝土的抗水损坏指标:抵御沥青混凝土桥面铺装的水损坏应结合桥面铺装的防水保护功能，重点考虑沥青混凝土的防水性，并赋予现行规范中的沥青混合料的水稳定性指标，综合防止沥青混凝土桥面铺装的水损坏。 具有一定防水