【
技术领域：
】本发明属于桥梁交通
技术领域：
，具体涉及一种适用于湿热高温地区钢桥面柔性铺装结构及施工方法。
背景技术：
：随着我国交通事业的快速发展，大跨径桥梁建设越来越多，而大跨径钢箱梁桥面的铺装问题一直是桥梁建设中的技术难点与研究热点。目前钢桥面铺装结构应用比较广泛、且成熟的主要由双层改性沥青sma、改性沥青sma+浇筑式沥青混合料+双层环氧沥青混合料三种铺装结构。双层sma铺装结构虽然技术成熟、质量可控，但是密水性和抗变形能力较差；改性沥青sma+浇筑式沥青混合料铺装结构具有较好的密水性和随从变形能力，路面的抗滑效果较好，疲劳性能优良，但目前的浇筑式沥青混合料高温性能有限，施工温度高，容易出现老化现象；双层环氧沥青混合料铺装结构具体良好的高温温度性和随从变形能力，但环氧沥青混凝土的施工控制难度大，拌和、施工设备要求高，工期较普通沥青混凝土长，工程造价明显高于普通沥青混合料，环氧沥青混凝土的应用受到严重制约。目前钢箱梁大桥如虎门大桥、江阴大桥、礐石大桥等桥面铺装对以上三种铺装结构进行了尝试，但是由于交通路较大、超载车辆多、湿热多雨环境，通车不到5年，就出现了推移、拥包、车辙等病害，严重影响了其使用寿命。技术实现要素：针对目前湿热地区钢桥面铺装存在的不足，本发明提出了一种适用于湿热高温地区钢桥面柔性铺装结构及施工方法，该结构以环氧沥青混凝土为上面层，以浇筑式沥青混合料为面层的钢箱梁桥面柔性铺装设计形式，该铺装形式能够在南方湿热、高温、多雨地区钢桥面广泛使用，具有较好的高温性能、抗裂性能、耐久性、追从性、防水性。为了实现上述目的，本发明并提出具体的技术方案如下：一种适用于湿热高温地区钢桥面柔性铺装结构，包括设置在桥面板上的防水粘结层，防水粘结层上设置有铺装下面层，铺装下面层上设有铺装上面层，铺装下面层与铺装上面层之间通过层间粘接层粘接，铺装下面层采用耐高温浇筑式沥青混凝土；铺装上面层采用薄层环氧沥青混凝土。所述层间粘接层采用高粘改性乳化沥青或者环氧沥青作为粘结材料；桥面板的表面为抛丸喷砂除锈处理过的表面，其表面的清洁度至少为sa2.5级，粗糙度为50-140μm；防水粘结层包括防腐层、防水层和粘结层，防腐层涂布于桥面板上，选用环氧富锌漆，防水层选用甲基丙烯酸甲酯防水材料、gs型溶剂型粘结材料或橡胶沥青溶剂型粘结材料，粘结层采用zed90粘结剂或者薄层环氧沥青。一种适用于湿热高温地区钢桥面柔性铺装结构的施工方法，包括如下步骤：在桥面板上涂布防水粘结层，再在防水粘结层上铺设作为铺装下面层的环氧沥青混凝土，再在环氧沥青混凝土铺设层间粘接层，再在层间粘接层上铺设作为铺装下面层的浇筑式沥青混凝土。在涂布防水粘结层先对桥面板进行表面喷砂处理，使桥面板喷砂除锈处理后清洁度至少为sa2.5级，粗糙度为50-140μm。所述层间粘接层的组分包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、活化橡胶粉、增容树脂、抗氧化剂和基质沥青，以质量比计，基质沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、活化橡胶粉、增容树脂和抗氧化剂的比为100：10.6：4.1：2.8：0.5。所述防水粘结层依次包括防腐层、防水层和粘结层，防腐层使用环氧富锌漆，并涂布于桥面板表面，其干膜厚度为50～100μm，与钢板拉拔强度不小于5mpa；防水层选用甲基丙烯酸甲酯防水材料、gs型溶剂型粘结材料或橡胶沥青溶剂型粘结材料，防水层干膜厚度不小于2.0mm，防水层与底漆拉拔强度不小于2.0mpa；粘结层采用zed90粘结剂或者薄层环氧沥青，涂布量为150～200g/m2，粘结层与铺装下面层的拉拔强度不小于1.0mpa。所述环氧沥青混凝土包括环氧沥青、集料、填料和纤维，以质量比计，集料：环氧沥青：填料：纤维＝100：5～8：7～14：0～0.5；所述的环氧沥青制备通过如下方法制备：首先将基质沥青与介质材料混合，在80～100℃下搅拌10～20s，成混合物a；然后将环氧树脂和固化剂加热到60℃，搅拌10～30s，成混合物b；最后将a、b等质量混合，将该混合物在160～180℃下高速剪切150～180s，制成环氧沥青；所述环氧沥青混凝土通过如下方法制备：首先将集料、填料和纤维混合搅拌10～20s，至均匀形成混合物c，再将170～180℃的混合料c加入160～180℃下的环氧沥青中搅拌120～150s，即形成环氧沥青混凝土，环氧沥青混凝土的出料温度不低于160℃。所述环氧树脂选用双酚a型环氧树脂、酚醛环氧树脂或脂肪族环氧树脂；固化剂选用脂肪胺、聚酰胺、芳香族多胺、甲基四氢苯酐、桐油酸酐或脂肪羧酸；基质沥青为70#或者90#基质沥青；纤维选用木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维或碳纤维；集料选用玄武岩或辉绿岩，最大粒径为13.2mm，填料选用石灰石矿粉，其中粗集料在9.5～4.75mm间碎石质量比20～30％，4.75～2.36mm间碎石质量比10～15％，细集料在2.36～1.18mm间的质量为10～15％。所述浇筑式沥青混凝土包括矿料、改性沥青和外加剂，矿料包括粗集料、细集料和矿粉，其中，以质量比计，粗集料：细集料：矿粉：改性沥青：外加剂＝40～50：20～30：13～18：11～14:0～0.5；所述浇筑式沥青混凝土通过如下方法制备：，首先把矿料和改性沥青在180-210℃下拌合25-35min，再加入细集料在190-210℃下拌合20-30min，再加入外加剂搅拌在190-210℃下拌合3-5min，然后分别加入粒径为2.36～4.75mm、4.75～9.5mm和9.5～13.2mm的三档粗骨料，并进行搅拌制成浇筑式沥青混凝土，其中，三档粗骨料的搅拌温度分别为200-210℃、210-220℃和220-230℃，搅拌时间分别为15-20min、20-30min和5-10min。所述改性沥青为聚合物改性得到的硬质沥青pmb45或pmb25、针入度为60～80的壳牌基质沥青与60～80％的天然沥青掺配而成的改性沥青或70#sbs改性沥青与20～30％天然沥青混配中的一种；所述天然沥青为特里尼达湖沥青、布敦岩沥青、阿尔巴尼亚岩以及国产青川岩沥青中的一种或者几种的混合物；所述细集料为细集料a、细集料b和细集料c的混合物，其中，细集料a的粒径为0.6-2.36mm，细集料b的粒径为0.212-0.6mm，细集料c的粒径为0.075-0.212mm；所述外加剂为树脂类改性剂，其成分包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯和聚录乙烯。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的铺装下面层采用耐高温浇筑式沥青混凝土，空隙率小，粘结性能好，对钢桥面起到保护作用，能够与钢桥面板保持很好的追从性，抗疲劳性能好；耐久性好，能够保证桥面铺装15～20年的使用寿命；密度小，质轻，减少了钢桥面的受力；上面层采用薄层环氧沥青混凝土，具有强度高、韧性好、耐疲劳、粘结性强、高温稳定性好的特点，能够很好解决钢箱梁桥面铺装层推移、拥包、车辙等问题，大幅度提高桥面铺装层的使用寿命；因此本发明的铺装形式能够在南方湿热、高温、多雨地区钢桥面广泛使用，具有较好的高温性能、抗裂性能、耐久性、追从性、防水性。【附图说明】图1为本发明的适用于湿热高温地区钢桥面柔性铺装结构断面图。其中，1-桥面板，2-防水粘结层，3-铺装下面层，4-层间粘接层，5-铺装上面层。【具体实施方式】下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。为了现有技术中存在问题，本发明并提出具体的实施方案，包括以下步骤：1、浇筑式沥青混凝土与环氧沥青混凝土柔性铺装层设计：浇筑式沥青混凝土与环氧沥青混凝土柔性铺装层设计包括对钢箱梁桥面板进行表面喷砂除锈处理、涂布防水粘结层、浇筑式沥青混凝土铺设铺装下面层(预拌碎石)、铺设层间粘接层和环氧沥青铺设的铺装上面层。所述铺装下面层3采用2～3.5cm耐高温的浇筑式沥青混凝土，铺装上面层5采用3～5cm的薄层的环氧沥青混凝土，所述铺装层结构如下图1所示。上述铺装结构具有以下特点：1)下面层采用耐高温浇筑式沥青混凝土，空隙率小，粘结性能好，对桥面板1起到保护作用，能够与桥面板1保持很好的追从性，疲劳性能好，耐久性好，能够保证桥面铺装15～20年的使用寿命，密度小，质轻，减少了钢桥面的受力，同时浇筑式沥青混合料自流成型，加快了施工进度，避免了压实不足造成的施工质量缺陷；2)在浇筑式沥青混合料层上压如预拌碎石，不仅提高了浇筑式沥青混合料的高温性能，还有效的增加了铺装上、下面层的层间结合力；3)采用高粘度改性乳化沥青作或者环氧沥青为层间粘接材料，不但能起到很好的粘接作用，而且能够阻止水的渗入，起到保护路面结构层的作用；4)铺装上面层采用薄层环氧沥青混凝土，强度高、韧性好、耐疲劳、粘结性强、高温稳定性好，能够很好解决钢箱梁桥面铺装层推移、拥包、车辙等问题，大幅度提高桥面铺装层的使用寿命，采用单层环氧沥青混合料铺装层，减少了价格昂贵的环氧沥青混凝土用量，而且环氧沥青混凝土的施工难度降低，施工质量得到了保证；5)采用该铺装结构能够有效地改善钢箱桥面的行车舒适性与安全性；6)基于上述特点，桥面铺装结构将在其设计年限内保持其使用功能，只需定期对其进行养护，即可保持路面的长期使用性能，延长整个路面结构的使用寿命，节约经济成本。所述铺装下面层3(即浇筑式沥青混凝土)上撒布10～15mm的预拌碎石，撒布量为8～12kg/m2；预拌碎石用sbs改性或者70#基质沥青拌和，沥青用量是碎石质量的0.3～0.5％；层间粘接层4采用的高粘改性乳化沥青粘结材料，成分包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、活化橡胶粉、增容树脂、炭黑抗氧化剂和基质沥青；基质沥青、sbs、活化橡胶粉、增容树脂、抗氧化剂的质量比为100：10.6：4.1：2.8：0.5。所述的铺装层组合试件(防水粘结层+浇筑式沥青混凝土下面层+粘层+环氧沥青上面层)性能指标需满足表1，表1为组合试件的性能指标；表12、防水粘结层材料设计：防水粘结层包括依次涂布的为防腐层、防水层和粘结层，防腐层使用环氧富锌漆，在涂布环氧富锌漆前首先对钢箱梁桥面板进行表面喷砂除锈处理，防水层选用甲基丙烯酸甲酯防水材料、gs型溶剂型粘结材料或橡胶沥青溶剂型粘结材料，粘结层采用zed90粘结剂或者薄层环氧沥青。所述对钢箱梁桥面板喷砂除锈处理后清洁度至少为sa2.5级，粗糙度为50-140μm；所述防腐层使用环氧富锌漆，具体抗腐蚀性，隔离钢板与空气，防止钢板被氧化，底漆干膜厚度为50～100μm，底漆与钢板拉拔强度大于或等于5mpa；所述防水层选用甲基丙烯酸甲酯防水材料，能够使用eliminator、topever、matacryl三种材料，是一种粉末催化剂固化施工，不含溶剂，直接通过化学反应，形成固态；防水层干膜厚度大于等于2.0mm，防水层与底漆拉拔强度大于或等于2.0mpa；所述防水层采用的溶剂型防水粘结材料，使用gs型溶剂型粘结剂或橡胶沥青溶剂型粘结材料；所述粘结层采用zed90粘结剂或者薄层环氧沥青，涂布量为150～200g/m2，粘结层与铺装下面层的拉拔强度不小于1.0mpa；所述粘结层与铺装下面层的拉拔强度大于或等于1.0mpa；3、环氧沥青混凝土的制备：环氧沥青混凝土的成分包括环氧沥青、集料、填料和纤维，其中，以质量比计，集料：环氧沥青：填料：纤维＝100：5～8：7～14：0～0.5，制备环氧沥青混凝土时首先将集料、填料、纤维混合搅拌10～20s，并使物料混合均匀，再加入环氧沥青的主剂和固化剂搅拌20～30s，最后加入基质沥青搅拌120～150s；环氧沥青混凝土拌和温度155～170℃，其中主剂和固化剂加热至50～70℃后加入混合物料搅拌，基质沥青加热到160～180℃后加入混合物料搅拌，集料加热到170～180℃后加入混合物料，环氧沥青混凝土的出料温度不低于160℃。所述环氧沥青制备时，首先将基质沥青与介质材料混合，在80～100℃下搅拌10～20s，形成混合物a；然后将环氧树脂和固化剂加热到60℃，搅拌10～30s，成混合物b；最后将a、b等质量混合，将该混合物在160～180℃下高速剪切150～180s，制成环氧沥青；所述环氧树脂，选用双酚a型环氧树脂、酚醛环氧树脂或脂肪族环氧树脂，性能指标需满足表2；所述固化剂，选用脂肪胺、聚酰胺、芳香族多胺等胺类和甲基四氢苯酐、桐油酸酐、脂肪羧酸等酸类固化剂，性能指标需满足表2，表2为环氧沥青各组分技术指标；表2所述环氧沥青的性能指标需满足表2，所述养生是指环氧沥青在160℃下恒温箱中放置60min，在60℃恒温箱中放置4t，最后常温放置24h；所述基质沥青为70#或者90#基质沥青；所述介质材料选用富芳香分焦油；所述纤维选用木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维或碳纤维。所述环氧沥青混凝土的级配需满足表3，集料选用玄武岩或辉绿岩，最大粒径13.2mm，填料选用石灰石矿粉，其中粗集料粒径在9.5～4.75mm间碎石质量比20～30％，粒径在4.75～2.36mm间碎石质量比10～15％，细集料粒径在2.36～1.18mm间的质量为10～15％；表3为环氧沥青混合料的级配；表3所述环氧沥青混凝土的性能指标需满足表4，表4为环氧沥青混凝土性能指标；表44、浇筑式沥青混凝土的制备：浇筑式沥青混合料由矿料、改性沥青和外加剂组成，其中，以质量比计，粗集料：细集料：矿粉：改性沥青：外加剂＝40～50：20～30：13～18：11～14:0～0.5，拌合工艺见下表，按照a→b→c→d→e→f的步骤，出料温度不低于220℃；表5为浇筑式沥青混合料拌合工艺：表5所述改性沥青为聚合物改性得到的硬质沥青pmb45或pmb25、针入度为60～80的壳牌基质沥青与60～80％的天然沥青掺配而成的改性沥青或70#sbs改性沥青与20～30％天然沥青混配中的一种，性能指标需满足表6所示，表6为改性沥青指标要求；表6所述天然沥青为特里尼达湖沥青(tla)、布敦岩沥青、阿尔巴尼亚岩或国产青川岩沥青中的一种或者几种的混合物；所述细集料包括细集料a(粒径为0.6-2.36mm)、细集料b(粒径为0.212-0.6mm)、细集料c(粒径为0.075-0.212mm)三种，筛分指标要求需满足表7所示，表7为细集料颗粒筛分指标要求；表7所述浇筑式沥青混凝土制备时首先需要进行me组成设计，组成比例需要满足表8所示，表8为me组成；表8所述me组成设计时以25℃硬度值设计指标(1.5～2.5mm)，将加热到190～210℃的改性沥青加入细集料和矿粉拌合60min，然后成型试件测量其硬度值；所述浇筑式沥青混合料的配合比需满足表9所示，表9为浇筑式沥青混合料级配比；表9所述浇筑式沥青混合料性能指标需满足表10所示，表10为浇筑式沥青混合料性能指标；表10所述浇筑式沥青混合料外加剂为成分包括聚乙烯(pe)、聚苯乙烯(ps)、聚丙烯(pp)和聚录乙烯(pvc)的树脂类改性剂，能够改善沥青和混合料问高温抗车辙性能、柔韧性。为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1：本实施例包括如下步骤：1、防水粘结层材料设计：选用甲基丙烯酸甲酯防水(mma)粘结层和gs型溶剂型粘结剂，防水层与底漆拉拔强度5.2mpa，粘结层与下面层的拉拔强度2.3mpa；2、环氧沥青混凝土的制备：以质量比计，环氧沥青混凝土选用的环氧沥青：集料：填料：纤维＝100：7：12：0.3；环氧沥青中主剂和固化剂先按照53：47配合比例混合，该混合物再与70#基质沥青按照50：50的比例混合；主剂选用双酚a型环氧，固化剂选用树脂芳香族多胺，纤维选用木质素纤维；集料选用玄武岩，填料选用石灰石矿粉；环氧沥青制备时，首先将基质沥青与介质材料混合，在90℃下搅拌15s，形成混合物a；然后将环氧树脂和固化剂加热到60℃，加入到搅拌器中搅拌20s，成混合物b；最后将a、b等质量混合，将该混合物在170℃下高速剪切160s，制成环氧沥青；性能指标检测见下表1-1，表1-1为环氧沥青各组分技术指标；表1-1环氧沥青混凝土制备时，首先将集料、填料、纤维混合搅拌15s，加入剂和固化剂搅拌25s，最后加入基质沥青搅拌135s；环氧沥青混凝土拌和温度为160℃，其中主剂和固化剂加热至60℃后加入混合物料，基质沥青加热到170℃后加入混合物料，集料加热到180℃后加入混合物料，环氧沥青混凝土的混合料级配见表1-2，表1-2为环氧沥青混合料的级配；表1-2环氧沥青混凝土混合料性能见表1-3，表3为环氧沥青混凝土性能指标；表1-33、浇筑式沥青混凝土的制备：浇筑式沥青混合料中，以质量比计，粗集料：细集料：矿粉：改性沥青：外加剂＝45：26：15：14：0.2；改性沥青为针入度为70的壳牌基质沥青与80％的天然湖沥青掺配而成；外加剂选用crp改性剂；集料选用玄武岩，填料选用石灰石矿粉；me组成设计如表1-4，表1-4为me组成设计，25℃硬度值为2.0mm；浇筑式沥青混合料的配合比如1-5所示，表1-5为浇筑式沥青混合料级配比；表1-4表1-5浇筑式沥青混合料的制备首先把矿粉和沥青加入到拌锅中在180℃下拌合30min，加入细集料在190℃下拌合25min，再加入外加剂搅拌5min，然后分别加入三档粗骨料在220℃分别拌合20min、20min、10min，制成浇筑式沥青混合料，其性能指标如表1-6，表1-6为浇筑式沥青混合料性能指标；表1-6检测项目单位技术要求60℃马歇尔稳定度kn11空隙率％0.8240℃流动性s1235℃硬度0.1mm2060℃动稳定度次/mm82515℃冲击韧性n·mm5884、浇筑式沥青混凝土与环氧沥青混凝土柔性铺装层设计：铺装下面层采用3.0cm浇筑式沥青混凝土，上面层采用4.0cm的环氧沥青混凝土，下面层浇筑式沥青混凝土上撒布10～15mm的预拌碎石，预拌碎石用sbs改性沥青拌和，沥青用量是碎石质量的0.4％，层间粘接层采用乳化高粘度改性沥青粘结材料，组合试件的性能指标如表1-7表7为组合试件的性能指标；表1-7实施例2：本实施例包括如下步骤：1、防水粘结层材料设计：选用甲基丙烯酸甲酯防水(mma)粘结层和橡胶型溶剂型粘结剂，防水层与底漆拉拔强度4.8mpa，粘结层与下面层的拉拔强度3.2mpa；2、环氧沥青混凝土的制备：以质量比计，环氧沥青混凝土选用的环氧沥青、集料、填料、纤维＝100：8：15：0.3；环氧沥青中主剂和固化剂先按照57：43配合比例混合，该混合物再与70#基质沥青按照50：50的比例混合；主剂选用双酚a型环氧，固化剂选用树脂芳香族多胺，纤维选用木质素纤维；集料选用玄武岩，填料选用石灰石矿粉；环氧沥青制备时，首先将基质沥青与介质材料混合，在90℃下搅拌20s，形成混合物a；然后将环氧树脂和固化剂加热到60℃，加入到搅拌器中搅拌20s，成混合物b；最后将a、b等质量混合，将该混合物在160℃下高速剪切160s，制成环氧沥青，性能指标检测见下表2-1，表2-1为本实施例环氧沥青各组分技术指标；表2-1环氧沥青混合料制备时首先将集料、填料、纤维混合搅拌15s，加入剂和固化剂搅拌25s，最后加入基质沥青搅拌135s；环氧沥青混凝土拌和温度160℃，其中主剂和固化剂加热至60℃，基质沥青加热到170℃，集料加热到180℃，混合料级配见表2-2，表2-2为环氧沥青混合料的级配，混合料性能见表2-3，表2-3为环氧沥青混凝土性能指标；表2-2表2-33、浇筑式沥青混凝土的制备：浇筑式沥青混合料中以质量比计，粗集料：细集料：矿粉：改性沥青：外加剂＝49：26：11：14：0.2；改性沥青sbs与20％的天然湖沥青掺配而成；外加剂选用crp改性剂；集料选用玄武岩，填料选用石灰石矿粉；me组成设计如表2-4，表2-4为本实施例的me组成设计，25℃硬度值为2.5mm；浇筑式沥青混合料的配合比如2-5所示，表2-5为本实施例的浇筑式沥青混合料级配比；表1-4表1-5浇筑式沥青混合料的制备首先把矿粉和沥青加入到拌锅中在180℃下拌合30min，加入细集料在190℃下拌合25min，再加入外加剂搅拌5min，然后分别加入三档粗骨料在220℃分别拌合20min、20min、10min，制成浇筑式沥青混合料，其性能指标如表2-6，表2-6为本实施例浇筑式沥青混合料性能指标；表1-6检测项目单位技术要求60℃马歇尔稳定度kn12.3空隙率％0.9240℃流动性s935℃硬度0.1mm2260℃动稳定度次/mm79815℃冲击韧性n·mm5554、浇筑式沥青混凝土与环氧沥青混凝土柔性铺装层设计：铺装下面层采用3.5cm浇筑式沥青混凝土，上面层采用3.5cm的环氧沥青混凝土，下面层浇筑式沥青混凝土上撒布10～15mm的预拌碎石，预拌碎石用壳牌70#基质沥青拌和，沥青用量是碎石质量的0.35％，层间粘接层采用乳化高粘度改性沥青粘结材料，组合试件的性能指标如表2-7，表2-7为本实施例组合试件的性能指标；表1-7当前第1页12