公 路 与 汽 运 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ １４０ 第５期 ２０１１年９月 钢箱梁桥桥面铺装技术研究 谭显峰 （江西省交通工程质量监督站，江西南昌 ３３０００９） 摘要：桥面铺装是桥梁行车体系的重要组成部分，其质量好坏和使用耐久性直接影响行车的 安全性、舒适性、桥梁耐久性及投资效应。文中通过对３种桥面铺装方案和４种防水体系的性能 研究，建立４种桥面铺装组合结构方案并进行性能、经济、施工条件等比较，选择经济、合理的铺装 方案，为实体工程施工提供质量保障。 关键词：桥梁；桥面铺装；防水体系；组合结构；性能研究 中图分类号：Ｕ４４３．３３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—２６６８（２０１１）Ｏ５一Ｏ１４Ｏ—Ｏ４ 随着中国公路桥梁建造技术的日趋成熟，钢桥 面越来越多地应用沥青混合料作为铺装结构层，对 沥青铺装层原材料和混合料的抗车辙性能、抗疲劳 表１ 改性沥青性能试验结果 试验结果 试验项目 ＧＴ沥青 ＳＫ沥青 开裂性能、层间结合能力、疲劳性能、抗滑性能等的 要求高。该文根据已有研究成果和现有钢桥面铺装 使用状况，结合依托工程的使用条件，通过对３种桥 面铺装方案的力学性能试验和４种防水体系性能研 究分析，拟定４种桥面铺装组合结构方案进行性能、 经济、施工条件等比较，选择适宜、经济、合理的桥面 铺装方案。 １桥面铺装结构性能研究 对改性沥青ＳＭＡ结构、浇筑式沥青砼、环氧沥 青砼等３种铺装结构的性能进行研究，选择合理铺 装结构方案。 １．１ 改性沥青ＳＭＡ结构性能试验研究 青ＳＭＡ可以满足特殊桥面铺装的使用要求。 １．２浇筑式沥青砼性能试验研究 浇筑式沥青混合料（ＧＡ）为典型的悬浮式结构， 粗集料偏少，细集料偏多，沥青含量偏大，具有良好 采用ＳＫ成品改性沥青和高弹体改性沥青（ＧＴ 沥青）进行沥青混合料性能试验，确定适用于桥面 铺装ＳＭＡ结构的改性沥青。试验结果见表１。 的高低温抗变形、抗开裂能力和抗渗性能，而且耐疲 劳、耐低温、抗水损害、抗老化、耐久性等性能都相当 优良。 从试验结果分析，ＧＴ沥青的低温延性、常温柔 韧性、高温稳定性及耐久性等比ＳＫ沥青好，ＳＨＲＰ 的ＰＧ分级试验结果也表明ＧＴ沥青的高温性能比 ＳＫ沥青高一个等级。 采用辉绿岩和石灰石矿粉，按级配设计理论与 采用３种不同沥青胶结料进行研究分析：一是 在普通改性沥青中掺加岩沥青（ＣＴ一１），二是湖沥 青与普通改性沥青合成的胶结料（ＣＴ一２），三是德 国的ＰｍＢ２５聚合物改性沥青（ＣＴ一３）。试验结果 见表３。 从表３可以看出：ＣＴ一３沥青的针入度小，比 矿料筛分结果确定的级配组成，对油石比为６．４ 的改性沥青ＳＭＡ１０混合料进行性能试验。试验结 果见表２。 较硬，软化点相对较小，粘度低，混合料流动性较好； ＣＴ一２沥青的热稳性相对较好，粘度较大，对施工 和易性带来一定的困难；ＣＴ一１沥青的延性较好， 热稳性及粘度介于ＣＴ一２与ＣＴ一３之间。 从２种沥青混合料的试验结果分析，ＧＴ沥青混 合料的高温抗车辙性能、低温弯曲性能均优于ＳＫ沥 青，尤其是疲劳性能远远优于ＳＫ沥青。可见，ＧＴ沥 公 路 与 汽 运 总第１４６期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ １４１ 表２ ＳＭＡ１０混合料性能试验结果 表３浇筑式沥青砼用改性沥青试验结果 表４不同类型沥青ＧＡ１０混合料性能试验结果 试验结果 试验项目 ＣＴ一１ ＣＴ一２ ＣＴ一３ 优势，但ＣＴ一１、ＣＴ一２作为沥青结合料更加合理。 １．３环氧沥青砼性能试验研究 环氧沥青砼（ＥＡ１Ｏ）具有高模量、高强度的技术 特点及良好的抗疲劳、耐久性和抗老化性能。环氧沥 采用上述３种改性沥青，依照前述试验方法及 青砼施工控制及原材料要求相当高，通常，环氧沥青 配合比设计方法进行浇筑式沥青混合料配合比设 砼的最佳沥青用量为６ ～８ 。按Ｃｈｅｍｃｏ环氧沥 计，确定最佳油石比，并进行混合料性能试验。试验 青混合料试验规程，采用镇江茅迪玄武岩碎石和石 结果见表４。 灰石矿粉，对油石比分别为６．０ 、６．５ 、７．０ 的 从ＧＡ１０性能试验结果来看，３种类型沥青砼 环氧沥青砼进行马歇尔试验。试验结果见表５。 混合料性能与沥青性能有很大的相关性，特别是粘 试验结果表明：随着油石比的增加，混合料空隙 度与混合料的流动性；湖沥青ＣＴ一２沥青对应混合 率减小，稳定度增加；当油石比较小（６．０ ）时，其空 料的流动性最差；３种沥青的热稳性都比较好，其中 隙率较大，稳定度不能满足要求；当油石比为６．５ ＣＴ一２的热稳性最优，ＣＴ一３的热稳性最差；ＣＴ一 时，所检测的各项指标达到最佳，空隙率、稳定度、流 ３的最大弯拉应变最大。每种沥青都有各自的性能 值均满足规范要求，故最佳油石比确定为６．５ 。 １４２ Ｈｉ ｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 表５ ＥＡ１０马歇尔试验结果 公 与 汽 运 ２０１ １…＃－ ９月 第５期采用６．５ 的油石比制备试件进行环氧沥青混 合料性能试验，结果见表６。 表６ ＥＡ１０沥青混合料性能检验结果 马歇尔试验、７０℃车辙试验、一１Ｏ℃低温弯曲 试验、耐油腐蚀试验等结果表明，ＥＡＩＯ沥青混合料 性能均能满足环氧沥青砼技术指标要求。 ２ 防水结构体系性能研究 根据对国内钢桥面铺装病害调查分析和实体工 程的实践经验，钢桥面铺装防水粘结层应具有良好 的层间结合力和变形能力、高温稳定性和抗裂性、耐 久性、水稳性、抗化学腐蚀及防水等能力。 结合以往研究成果和工程经验，采用４种不同 防水结构体系［体系一为环氧富锌漆＋双层环氧树 脂（撒碎石）＋橡胶沥青砂胶＋溶剂型粘结剂＋ ＧＡ１０，体系二为甲基丙烯酸树脂＋ＧＡＩＯ，体系三为 溶剂型粘结剂＋ＧＡ１０，体系四为环氧富锌漆＋环氧 沥青粘结剂十ＥＡ１Ｏ］进行拉拔、抗剪、耐腐蚀性等试 验，并对其性能进行综合评价和比较分析。试验结 果见表７。 从表７可看出：防水结构体系的粘结效果各有 差异，体系二和体系四整体较佳，受温度的影响较 小；不同体系的剪切强度差异较大，特别是高温时剪 表７防水结构体系性能试验结果 材料与钢板的ｌＯ ３．２０ ４．２５ １．５３ ４．７４ 粘结强度／ＭＰａ ２５ ２．７２ ３．９４ １．５９ ４．０８ 结构体系与钢板 １Ｏ １．１２ ２．２５ １．４０ ２．５４ 的粘结强度／ＭＰａ ２５ ０．７２ １．４４ １．３０ １．４９ ｌＯ ４．６５ ３．８５ ３．０１ ３．７８ 剪切强度／ＭＰａ ２５ ２．５５ ３．１６ ２．８４ ３．０３ ６０ ０．４３ ０．８６ ０．７５ ０．５７ 切强度都较低；从低温柔性的试验结果来看，体系二 与体系四占有一定的优势。综合比较，除体系三之 外，其余几类均适应作为依托工程的防水结构体系， 其中体系二具有整体优势。 ３桥面铺装组合结构性能研究 铺装结构的整体性反映了组成铺装体系的各功 能层材料的配制、综合力学性能指标与路用性能。 为了确定适合于依托工程的铺装组合结构，根据试 验结果和国外钢桥面铺装技术，采用下面４种组合 结构方案进行比较：方案一为环氧富锌漆＋环氧树 脂（撤碎石）＋橡胶沥青砂胶＋３５ ｍｍ改性沥青 ＳＭＡ１０＋３５ ｍｍ改性ＳＭＡ１０；方案二为环氧富锌 漆＋环氧树脂（撒碎石）＋橡胶沥青砂胶＋３５ ｍｍ 浇筑式沥青砼ＧＡ１０＋３５ ｍｍ改性ＳＭＡ１Ｏ；方案三 为甲基丙烯酸树脂防水体系＋３５ ｍｍ浇筑式沥青 砼ＧＡ１０＋３５ ｍｍ改性ＳＭＡ１０；方案四为环氧富锌 漆＋环氧粘结剂＋２５ ｍｍ环氧沥青砼ＥＡ１０＋２５ ｍｍ环氧沥青砼ＥＡ１０。 按照德国的试验标准，试验温度为（２０±３）℃， 试验荷载以裸板变形０．５ ｍｍ来确定，标准试验荷 载为２．６～１７．６ ｋＮ，重载试验荷载为４．２～２８．２ ｋＮ，对上述４种铺装组合结构进行疲劳性能测试。 结果见表８。 公 路 与 汽 运 总第１４６期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 万次 表９桥面铺装方案性能对比分析 １４３ 表８ 不同荷载条件下桥面铺装结构疲劳试验结果从表８可以看出：１）方案一的疲劳性能劣于其 他几种结构，其疲劳次数最低；在标准荷载条件下， 方案二、三、四都能满足要求；在重载条件下，方案 二、三、四的疲劳性能相当，方案三相对较好。２）４ 种结构的破坏面都出现在铺装下层与防水粘结层之 间，在层间出现了脱层破坏。３）由于环氧砼的刚性 较大，在荷载加大到标准试验的２倍之后，层间出现 瞬间开裂，值得重点关注。分析比较，方案三的疲劳 性能具有整体优势。 ４桥面铺装方案比较 在对桥面铺装实际使用条件分析、各结构层及 组合结构性能研究、施工条件及成本分析的基础上， 通过铺装结构性能综合比较来确定合理且经济的桥 面铺装方案。 拟定下面４种铺装方案及防水体系进行综合比 较以确定适合于依托工程的桥面铺装方案：方案一 为双层ＳＭＡ结构；方案二为环氧树脂（撒碎石）４－ ＧＡ１０＋ＳＭＡ１０；方案三为甲基丙烯酸树脂体系＋ ＧＡ１０４－ＳＭＡ１０；方案四为双层环氧沥青砼结构。 其性能试验结果见表９。 通过对４种铺装方案的性能、施工条件、经济性 进行综合比较分析，结合依托工程的使用条件要求 和各铺装方案在国内外的应用情况，确定方案三即 甲基丙烯酸树脂体系＋ＧＡ１Ｏ－４－ＳＭＡ１０结构为首选 铺装方案。在经济、工期允许的情况下，可选择方案 四即双层环氧沥青砼结构作为铺装方案。 ５ 结论 通过对钢桥桥面铺装材料与结构的系统研究， 得到如下结论： （１）对于改性沥青ＳＭＡ１０结构，通过对不同改 性沥青混合料试验的对比分析，ＧＴ沥青的性能已 达到进口成品改性沥青的性能。 （２）４种防水结构体系粘结性能、抗剪性能、低 温柔性等试验结果表明，采用甲基丙烯酸树脂体系 和环氧沥青粘结剂与铺装各结构层有很好的粘结效 果，整体性强，相对于其他结构，具有明显的优势。 （３）４种铺装方案的组合结构疲劳性能试验结 果表明，ＧＡ１０－４－ＳＭＡ１０结构和双层环氧沥青砼结 构具有一定的优势。 （４）根据４种铺装方案应用工程的使用情况及 其性能、经济性、施工条件等的综合比较，依托工程 桥面推荐采用丙烯酸树脂体系４－ＧＡＩＯ４－ＳＭＡ１０铺 装方案。 参考文献： ［１］杨青．钢桥的ＳＭＡ１０改性沥青桥面铺装施工［Ｊ］．广州 大学学报：自然科学版，２００５，４（３）． ［２］裴建中．桥面防水材料路用性能［Ｊ］．交通运输工程学 报，２００１，１（４）． ［３］叶亚平，孙长新，仰建岗，等．中山一桥钢桥面铺装结构 设计优化［Ｊ］．广东公路交通，２００４（４）． ［４］刘江涛．环氧沥青砼＋ＳＭＡ钢桥面铺装的应用Ｉ－Ｊ］．公 路与汽运，２０１０（５）． ［５］陈春红，陈浩锋．环氧沥青混凝土钢桥面铺装疲劳寿命 研究［Ｊ］．中外公路，２０１０，３０（３）． 收稿日期：２０１１—０６—２３
