钢桥面铺装1

钢桥面铺装技术探讨一、钢桥面铺装结构组合及功能二、钢桥面铺装的性能要求三、国内外钢桥面铺装的应用效果比较四、我国钢桥面铺装的发展历程五、目前大跨径钢桥面铺装技术现状交流内容董武斌四川路桥技术质量部经理、施工专委会秘书长、教授级工程师一、钢桥面铺装结构组合及功能钢桥面铺装的重要性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。钢桥面铺装结构层位及功能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。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。钢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，一般由具有防水和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。钢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（一般采用防水粘结层代替）。钢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。•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。钢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。防腐、防水、粘结层第一层：防腐层第二层：防水层第三层：防水层第四层：粘结层颜色不同以防止漏做和检验层厚（上层颜色盖住下层）第一层：滚筒滚涂防腐漆第二层：喷涂黄色防水层第三层：喷涂白色防水层第四层：滚筒滚涂红色粘结层•二、钢桥面铺装的性能要求钢桥面系的基本特点•桥跨结构自重小、跨度一般较大；•桥面板刚度小、挠曲变形大；•正交异性钢桥面板、铺装层受力复杂；•对铺装材料和结构的要求苛刻。正交异性钢桥面板的特点正交异性钢桥面挠曲变形大钢桥面铺装基本性能要求•1．优良的使用性能，包括安全性和行车舒适性。•2．优良的防锈、防水性能，保护桥面板。•3．优良的层间结合状态。•4．优良的抗疲劳开裂性能。•5．优良的抗车辙性能。•6．对桥面变形有良好的追从性。•7．优良的抗老化能力。•8．优良的抗水损害能力。•三、国内外钢桥面铺装的应用效果比较3~4橡胶改性密级配沥青砼3~4浇筑式沥青混凝土溶剂型沥青橡胶钢板的喷砂除锈日本常用的钢桥面铺装结构如下：欧洲钢桥面铺装结构层：3~4//防水粘结体系钢板的喷砂除锈3~4浇筑式沥青混凝土()浇注式沥青混凝土（GA）组成：浇注式沥青混凝土是一种悬浮式（骨架无嵌挤作用）结构的沥青混凝土，其混合料组成特点主要是矿粉含量高（20～30%）、沥青含量高（7～10%）。矿质材料GA的组成特点（高粘性、高强）•胶泥=沥青+矿粉加热到200~250℃时的沥青富余量骨料加热到320-360出料温度220-240拌合时间2.5-3min，粘性大（每盘1.5t）带保温和搅拌的库克车四台车轮流装料：每台车分两次装满浇注式沥青混凝土的特性•它是无空隙的，无需压实便能达到其终极强度，因而不会出现因压实不足而表现出的缺陷病害。•它不透水，也不吸水，因而对诸如冻融变换、防冻滑的除冰盐溶液及经常潮气作用的影响因素几乎不敏感。•它是一种高粘弹性材料，适应结构构件在应力消减情况下的缓冲运动而不会发生损坏以及对冲击及颠簸不敏感。•它有整体性非常好和变形能力强的特点。国内外钢桥面铺装应用效果比较•发达国家：日本、英国、欧洲大陆等•采用以上铺装结构实施的钢桥铺装在铺装的使用期内基本没有出现破坏•发展中国家：泰国、越南、中国等•钢桥面铺装在使用期内出现大量的各种形式的破坏，如泰国的九皇桥等四、我国钢桥面铺装的发展历程我国钢桥面铺装的发展历程•第一阶段（1995-2002年）：引进、消化吸收国外桥面铺装技术•这一阶段，主要以引进国外先进钢桥面铺装技术为主，这一阶段铺装的大量钢桥，多以双层SMA、浇筑式沥青混凝土、环氧沥青混凝土铺装为主，除香港青马大桥等少数桥梁外，其他桥梁均出现了较多的破坏。•1、采用在桥面板上焊横向钢筋以增强桥面的抗剪切能力•典型桥梁有：天津大沽桥、广东北江马坊桥、山东胜利黄河大桥（沥青混凝土中设钢筋网）等•2、双层SMA铺装•典型桥梁有：厦门海沧大桥、武汉军山大桥、武汉白沙洲大桥、汕头礐石大桥、重庆鹅公岩大桥、天津海河大桥等厦门海沧大桥、武汉军山大桥•铺装结构：钢桥面喷砂除锈+防腐层+改性沥青碎石封层（1kg改性沥青+3~5mm的预拌沥青碎石）+双层SMA•注：厦门海沧大桥采用无机富锌漆，武汉军山大桥采用电弧喷锌防腐层•以上两座桥梁在通车后不到2年的时间均出现了脱层和推移病害。厦门海沧大桥厦门海沧大桥混合料松散推移、裂缝武汉军山大桥武汉白沙洲大桥、汕头礐石大桥•铺装结构（同海沧、军山）：钢桥面喷砂除锈+无机富锌漆防腐层+改性沥青碎石封层（1kg改性沥青+3~5mm的预拌沥青碎石）+双层SMA•以上两座桥梁在通车后３年出现了病害。•与厦门海沧大桥和武汉军山大桥的桥面板为焊接不同的是，以上两座桥的桥面板结构为拴接。汕头礐石大桥裂缝桥面板积水及混合料松散重庆鹅公岩大桥、天津海河大桥•铺装结构（同海沧、军山）：钢桥面喷砂除锈+无机富锌漆防腐层+改性沥青碎石封层（1kg改性沥青+3~5mm的预拌沥青碎石）+双层SMA•以上两座桥梁在通车后的较长时间内，适用状况良好。重庆鹅公岩大桥在通车后的第５年（2005年）出现了开裂、纵向裂缝、局部脱层、推移病害，并进行了维修；天津海河大桥目前使用状况良好。重庆鹅公岩大桥重庆鹅公岩大桥3.美国环氧沥青铺装南京长江二桥•铺装结构：钢桥面喷砂除锈+环氧富锌漆+环氧沥青粘结剂+双层（5cm）环氧沥青混凝土•该桥于2000年通车至今，使用状况良好，但出现了有规律的小型环状裂缝。4.英国浇注式（MasticAsphalt）沥青混凝土江阴长江大桥•铺装结构：钢桥面喷砂除锈+环氧富锌漆+沥青码蹄脂防水层+5cmMasticAsphalt沥青混凝土（采用70%的天然沥青与30%SHLL沥青组成胶结料）•通车后即出现大量的车辙、开裂。江阴长江大桥纵向裂纹横向裂纹香港青马大桥铺装结构：钢桥面喷砂除锈+电弧喷锌防腐层+2.0mmEliminator防水粘结体系+38mmMasticAsphalt沥青混凝土该桥除防水层以外，其余铺装材料与江阴大桥完全相同，通车后曾经有鼓包破坏，处治后使用至今效果良好。因为工人汗水滴在里面，造成鼓包破坏。香港青马大桥香港青马大桥我国钢桥面铺装的发展历程第二阶段（2002-2006年）：结合我国钢桥面铺装的一阶段经验和教训，开始进行创新性探索，现在仍在进行中。我国钢桥面铺装的发展历程•第二阶段的主要桥梁结构和典型桥梁•1、双层改性沥青SMA铺装•典型桥梁有：上海卢浦大桥、广西红光大桥、虎门大桥的维修、上海西大盈港桥。•2、浇注式沥青混凝土+SMA（用得最多）•根据防水体系的不同，典型桥梁有：山东胜利黄河大桥（维修）、重庆石板坡长江大桥、天津子牙河大桥、安徽安庆长江大桥、长沙三汊叽大桥、重庆菜园坝长江大桥、贵州北盘江大桥、上海闵浦二桥等。•3、环氧沥青混凝土铺装（养护期较长7-28d）•分为进口环氧铺装与国产环氧铺装，进口环氧铺装典型桥梁主要有南京长江三桥、苏通大桥、杭州湾大桥、润扬大桥以及江阴长江大桥的维修等，国产环氧铺装的典型桥梁主要有天津富民桥、武汉天兴洲长江大桥等。上海卢浦大桥、广西红光大桥•铺装结构：钢桥面喷砂除锈+环氧富锌漆+双层环氧树脂（撒小碎石）+3～5mm沥青码蹄脂缓冲层+双层SMA•至今使用状况良好广东虎门大桥（维修）-05年广东虎门大桥-09年山东胜利黄河大桥（维修）•（维修）铺装结构：钢桥面喷砂除锈+环氧富锌漆+双层环氧树脂（撒小碎石）+3～5mm橡胶沥青砂胶+4cmGA+3.5cmSMA•该桥2002年修补实施后曾出现纵向裂缝，经灌缝处理后，至今使用状况良好山东胜利黄河大桥天津子牙河大桥、重庆石板坡长江大桥、长沙三汊叽大桥•铺装结构：钢桥面喷砂除锈+环氧富锌漆+双层环氧沥青粘结剂（撒小碎石）+3.5cmGA+3.5cmSMA•天津子牙河大桥2004年通车至今，除出现少量轻微车辙外，至今使用状况良好；重庆石板坡长江大桥2006年通车至今，使用状况良好。重庆菜园坝长江大桥、无锡342省道跨线桥•铺装结构：钢桥面喷砂除锈+Eliminator防水粘结体系+GA+SMA（高弹改性沥青）•重庆菜园坝长江大桥与无锡342省道跨线桥2007年建成通车，目前使用状况良好。Eliminator防水粘结体系用于钢桥面的防水粘结材料主要有橡胶沥青粘结剂、环氧沥青粘结剂、环氧树脂粘结剂、Eliminator材料。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ZedS94底涂层、Eliminator防水层（两层）和TackCoatNo.2胶粘剂。ZedS94底涂层钢板浇注式沥青混凝土TackCoatNo.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上海卢浦大桥无锡342省道Eliminator施工中贵州北盘江大桥沈阳尚小桥进口环氧铺装结构•典型桥梁：南京长江三桥、江苏苏通大桥、浙江杭州湾大桥、武汉阳逻大桥、江苏润扬大桥、北京昌平南环路大桥、广东佛山平胜大桥•铺装结构：钢桥面喷砂除锈+环氧沥青粘结剂+双层5cm～6cm环氧沥青混凝土进口环氧铺装结构•典型桥梁：江苏江阴长江大桥的维修•铺装结构：5或6cm双层环氧沥青沥青砼•浇注式沥青混凝土+环氧沥青混凝土•5cm单层聚合物改性浇注式沥青砼悬索桥环氧沥青混凝土铺装病害斜拉桥环氧沥青混凝土铺装病害环氧沥青混凝土铺装裂缝病害发展照片单裂缝→伴随性开裂→网裂→脱层→坑槽纵向施工缝病害环氧沥青混凝土铺装坑槽修补修补周围仍然出现大量裂缝国产环氧铺装结构•典型桥梁：武汉天兴洲长江大桥、天津海河富民桥•铺装结构：钢桥面喷砂除锈+环氧沥青粘结剂+双层5cm环氧沥青混凝土•武汉天兴洲长江大桥于2008年底建成通车，天津海河富民桥于2007年底建成通车。我国钢桥面铺装的发展历程•第三阶段（2006年至今）：重载交通钢桥面铺装沥青砼技术研究•以江苏江阴长江大桥的维修进行科研为标志五、目前大跨径钢桥面铺装技术现状以浇筑式铺筑的江阴长江大桥由于重载交通，通车后不久即出现了铺装层破坏；采用进口环氧沥青铺装的润扬长江大桥有重载交通的桥面铺装产生了破坏；国内早期铺筑的钢桥面，除个别交通量特别小外，均出现了破坏，近年施工的刚桥面其耐久性已得到提高，但还需长时间的检验。