桥面铺装材料结构组合与防水粘结层性能研究

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1、桥面铺装材料结构组合与防水粘结层性能研究第1章绪论1.1课题研究背景及意义随着我国公路交通事业的快速发展，桥梁的数量逐渐增多，为交通运营的安全顺畅发挥了重要作用。作为桥梁的重要组成部分，桥面铺装可以减轻行车载荷对桥面板的冲击，能够保证行车的舒适性和安全性[1]。所以，桥面铺装层的质量和耐久性越来越受到人们的关注和重视。调查发现，高速公路上桥梁等构造物的长度较普通路段短的多，但却是沥青面层病害的多发区[2]。特别是当大跨径和超大跨径桥梁结构的铺装层发生破坏时，其维护和重铺过程都会造成重大的社会效益和经济效益损失。1980年美国州际公路桥梁的面层重铺和升级改造花费就超过20亿美元。所以，研究

2、路用性能和耐久性良好的桥面铺装结构和材料具有重要意义和实际价值。众所周知，桥面铺装与路面铺装有很大不同，桥面铺装层是直接在水泥混凝土桥面上铺设的，在行车载荷、气候环境和地质因素的综合作用下，其变形与受力远比公路路面复杂，因而对铺装材料的强度、稳定性、疲劳耐久性等都有更高的要求。桥面铺装材料是桥面铺装中最活跃的因素，因为沥青混凝土的原材料和混合料的组成结构具有很大的变异性，材料的力学性能很大程度上影响铺装层的受力状态，进而影响桥梁结构的使用寿命。由于超载、重载现象严重，在夏季高温情况下，容易造成车辙等路面高温失稳损坏形式，车辆荷载的反复作用使桥面铺装层产生横纵应变，增大了铺装层产生疲劳裂缝

3、的可能性[3]。在东北地区，冬季严寒的气候条件下，对桥面铺装材料的低温稳定性有了更高的要求，铺装层开裂，融雪剂等渗入到铺装层与桥面板之间，不仅加速铺装层材料的破坏，更对桥梁主体结构带来危害；铺装层受到车辆载荷与渗入水反复作用，容易产生坑槽、面层松散等破坏[4]。所以这就对铺装层沥青混合料各项路用性能提出了更高要求，应该通过试验研究对铺装材料的组成、级配及性能进行调整、优化，结合季冻区气候环境特点和工程实际应用合理的选择防水粘结层的类型，以满足桥面铺装使用性能的要求。.1.2国内外研究现状桥面铺装作为桥梁结构的附属部分，与桥梁建设及交通运输的发展是紧密结合在一起的。在一些发达国家，其交通建

4、设发展较早，在桥面铺装方面技术较成熟。随着我国桥梁建设的发展，桥面铺装技术的研究也逐渐受到重视，并逐渐开展了广泛而深入的研究。各国道路工主要从铺装结构分析、材料设计、及施工等方面进行桥面铺装的研究工作。通过桥面铺装结构力学分析明确铺装层结构的受力状态，进而确定铺装层材料的性能指标要求。按照铺装层材料刚度桥面铺装可分为刚性桥面铺装和柔性桥面铺装。刚性桥面铺装主要是水泥混凝土桥面铺装；柔性桥面铺装主要是沥青混凝土桥面铺装。普通水泥混凝土桥面铺装抗裂性能、行驶舒适性、韧性及耐久性较差，加之维修不方便，目前主要用于小型桥梁的桥面铺装。沥青混凝土桥面铺装相对水泥混凝土桥面铺装，具有良好的柔韧性、抗

5、裂抗疲劳性能及行驶舒适性，且具有维修方便、自重轻等优点，在大中型桥梁桥面铺装中应用较多[5]。..第2章桥面沥青铺装层原材料性能研究2.1原材料基础性能沥青混凝土主要由沥青、集料、矿粉按照一定的掺配比例所组成，为了提升其路用性能，还可添加SBS、橡胶等化学或物理改性剂。基本材料性能的不同对沥青混凝土性能有着极大的影响，因此有必要对桥面沥青铺装层原材料性能进行研究，使其能满足桥面铺装层力学性能与承载要求。沥青是沥青混凝土中最基本也最为重要的原材料，沥青自身性能的好坏对沥青混凝土的性能有着极大的影响。作为沥青混凝土中的胶结料，沥青不仅决定了沥青路面的高低温稳定性与水稳定性，还直接影响这沥青路

6、面的施工难以程度。本文所选基质沥青为盘锦90#沥青，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中相关测试方法对基质沥青基本性能指标进行测试，试验结果如表2.1所示。由表2.1中数据可知，基质沥青基本性能指标满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中对于道路石油沥青90号沥青的要求，可用于桥梁铺装层沥青路面工程。规范关于集料的技术要求中，按其性质可分为两类：资源特性和加工特性。集料的资源特性即料源特性，它是石料产地所决定的，如密度、压碎值、磨光值等；而加工特性反映了石料的加工水平，包括级配组成、针片状颗粒含量、棱角性、含泥量等指标。显然,集料的岩性品质和物理力学指标方面的差

7、异，对混合料的使用性能有很大的影响。首先，集料的岩性在很大程度上影响着其与沥青的粘附性以及路面的抗滑性能。其次，集料的表面粗糙度和颗粒形状同表层抗滑能力及混合料的结构稳定性关系密切。.2.2改性沥青性能研究桥面铺装层对于沥青混合料的路用性能与耐久性能有较高要求，SBS改性沥青是目前国内外应用最为广泛的改性沥青，并且实践证明SBS改性沥青具有较好的高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性。因此本文通过掺入SBS改性剂改善基质沥青性能，使其性