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1、分类号 U 4 1 6 密级 单位代码 1 0 6 1 8 学号1 0 9 螋 墨廑交通戈訾 硕士学位论文 论文题目:浇注式沥青混凝土热稳定性研究 R e s e a r c ho nT h e r m a lS t a b l i t yo f G u s s A s p h a l t 研究生姓名:周丽丽 导师姓名、职称: 陈仕周研究员 申请学位门类: 专业名称: 论文答辩日期: 学位授予单位: 工学 材料学 2 0 12 年0 4 月0 8 日 重庆交通大学 答辩委员会主席: 王泽民 评阅人:王泽民 2 0 12 年0 4 月 李力 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的
2、学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名:l 司丽雨 同期:力。胗年争月_ 7 日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权重 庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩 印或扫描等复
3、制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人 学位论文收录到中国学位论文全文数据库,并进行信息服务( 包括但不限于汇编、复 制、发行、信息网络传播等) ,同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名:J 划碉闹 1 ,一一 日期:如仿年争月S n 指导教师签名: 日期:沙肛年 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社C N K I 系列数据 库中全文发布,并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享受相关权 益。 学位论文作者签名:同雨雨 日强:| z 年辞马l 冬日 指导教师签名: 日期:沙亿年 摘要 浇注式沥青混凝土由于具有优良的
4、防水、抗老化,抗疲劳以及对钢桥面板优 良的追从性等特殊性能,近年来被广泛应用在钢桥面铺装中。浇注式沥青混凝土 热稳定性的好坏,对钢桥面铺装的使用品质起着重要作用。浇注式沥青混凝土的 级配组成决定了提高并保证其热稳定性则非常重要,再加上我国大部分地区夏季 温度普遍较高,因此必须重视混合料的热稳定性研究。目前,国内外对浇注式沥 青混凝土热稳定性的研究主要集中沥青的特性、沥青用量、试验温度等方面,虽 然取得了一定的成效,但并未提出提高浇注式混合料热稳定性的方法。 本文在借鉴国内外钢桥面铺装的优秀成果的基础之上,以河北省交通运输厅 2 0 1 0 年科技计划项目山区高速公路高性能路面成套技术研究之“水
5、泥混凝土 桥桥面沥青混凝土铺装体系应用研究、重庆建工集团技术创新管理项目青草背 长江大桥钢箱梁桥面铺装关键技术研究之浇注式沥青混凝土优化试验研究和中 石油浇注式沥青混凝土结合料改性沥青的开发性研究这三个课题为依托,以炎热 地区重载交通大跨径钢桥面铺装为研究背景,从级配组成、胶结料的性质、砂的 性质、矿粉的性质这几个方面对影响浇注式沥青混凝土热稳定性的因素进行了系 统的试验、分析和研究。 通过研究发现:级配组成的改变、胶结料的种类及用量不同、砂的组成改变、 矿粉材质及细度改变对浇注式沥青混凝土的热稳定性是有影响的,试验表明:降 低细集料的用量能够有效提高级配的热稳定性,粗集料部分对提高浇注式沥青
6、混 合料热稳定性不明显;不同种类的胶结料的热稳定性效果是不同的,本文采用的 l # 、2 # 、3 # 三种胶结料,l # 热稳定性效果最好,2 # 不适合拌合浇注式沥青混凝土。 同样体系的胶结料,采用软化点和粘度高的胶结料可以提高浇注式沥青混凝土的 热稳定性;加大天然砂用量,减少机制砂用量,可以提高浇注式沥青混凝土的热 稳定性;矿粉材质不同对浇注式沥青混凝土热稳定性有很大影响,石灰石矿粉效 果最好,玄武岩次之,石英岩最差。矿粉细度对浇注式沥青混凝土热稳定性也有 影响,通过比较3 种矿粉( 2 0 0 目、6 0 0 目、1 0 0 0 目) 发现6 0 0 目矿粉的浇注式沥 青混凝土高低温性
7、能及施工和易性最好。 关键词:浇注式沥青混凝土;级配;机制砂与天然砂;矿粉;超细粉;热稳定性 能研究; A B S T R A C T G u s sa s p h a l th a st h ee x c e l l e n tw a t e r p r o o f , a n t i - a g i n g ,r e s i s t f a t i g u ea sw e l l a st ot n e s t e e lb r i d g ep a n e le x c e l l e n t c h a s ef r o ms e xe t cs p e c i a lp r o p
8、e r t i e s ,l Sw i d e l y u s e dm r e c e n tv e a r si nt h es t e e lb r i d g ed e c kp a v e m e n t G u s sa s p h a l t t h e r m a ls t a b i l i t yl Sg o o d o r b a d t om e u s eo fs t e e ld e c kp l a t ep a v i n gq u a l i t yp l a y s a ni m p o r t a n tr o l e G u s sa s p h a l
9、 t g r a d i n gc o m p o n e n t s t oi m p r o v ea n d t oe n s u r et h a ti t st h e r m a ls t a b i l i t yi sv e r yi m p o r t 眦, p l u si nm o s tr e g i o n s o fC h i n as u m m e rg e n e r a l l yh i g ht e m p e r a t u r e ,s o w em u s tp a y a n e n t i o nt om eh o tm i x t u r es
10、 t a b i l i t y s t u d y A tp r e s e n t ,G u s sa s p h a l t h e a ts t a b i l i t y r e s e a r c hm a i n l y f o c u s e so nt h e c h a r a c t e r i s t i c s o ft h e a s p h a l t , a s p h a l t c o n t e n t , e x p e r i m e n tt e m p e r a t u r e ,w h i c h h a sm a d es o m ea c
11、h i e v e m e n t s ,b u t h a sn o tp r o p o s e d i n c r e a s i n gp o u r i n gt y p e m i x t u r eo ft h e r m a ls t a b i l i t ym e t h o d T h i s p a p e r f r o mt h ed o m e s t i ca n df o r e i g ni ns t e e ld e c kp l a t ep a v i n g t h eg o o dr e s u l to f t h eb a s i s t a
12、k i n gh e b e ip r o v i n c et r a n s p o r t a t i o n h a l l2 010s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yp l a n p m i e c t st h e m o u n t a i n o u sa r e ah i g h w a yp a v e m e n tc o m p l e t e s e tt e c h n o l o g y o fn l g n p e r f o r I I l a n c e o fc e m e n tc o n c r e t eb
13、r i d g e d e c ko fa s p h a l tc o n c r e t ep a v e m e n ts y s t e m a p p l i c a t i o nr e s e a r c h ,c h o n g q i n g c o n s t r u c t i o ng r o u pt e c h n o l o g yi n n o v a t i o nm a n a g e m e m p r o j e c t ”g r a s sb a c kY a n g t z e r i v e rb r i d g es t e e lb o xg
14、i r d e rb r i d g e d e c kp a v e m e n tk e y t e c h o l o g yo fc a s t i n gt y p e o fa s p h a l tc o n c r e t ee x p e r i m e n t a lr e s e a r c ha n do p t i m i z a t l o n o fo i l p o u r i n gt y p e a s p h a l t c o n c r e t em a t e r i a l c o m b i n a t i o n o fm o d i f i
15、e da s p h a l t d e v e l o p m e n t a lr e s e a r c h t h et h r e et o p i c sa s t r a n s p o r t a t i o nl o n g - s p a n s t e e lb r i d g ed e c k t h eb a c k i n g ,b u r n i n gh o ta r e ah e a v y 。l o a d p a v e m e n t f o rr e s e a r c hb a c k g r o u n d ,f r o m g r a d i n
16、 gc o m p o n e n t s ,c e m e n t a t i o n ,t h e n a t u r eo ft h em a t e r i a l ,t h en a t u r eo f t h es a J l d ,o r e p o w d e rp r o p e r t y t h i sa s p e c t so ft h ei n f l u e n c eo f t h e r m a ls t a b i l i t yo fG u s sa s p h a l tf 搬o r s o ft h es y s t e m t e s ta n d
17、a n a l y s i sa n d r e s e a r c h T 1 1 r o u g ht h e r e s e a r c hf o u n dt h a t t h ec h a n g eo fg r a d i n gc o m p o n e n t s ,c e m e n t i n g m a t e r i a lv a r i e t i e sa n dd o s a g e ,t h ec o m p o s i t i o n o fd i f f e r e n ts a n dc h a n g e ,k u a n g t e n m a t
18、e r i a la n dj f i n ed e g r e ec h a n g eo n G u s sa s p h a l tt h e r m a ls t a b i l i t yi s a ni n f l u e n c e ,t e s t s h o w 山a tr e d u c et h ed o s a g eo f f i n ea g g r e g a t et oe f f e c t i v e l yi m p r o v et h e d l s t r i b u t i o nm t h et h e n n a ls t a b i l i
19、吼c o a r s ea g g r e g a t e t oi n c r e a s i n gG u s sa s p h a l tt h e r m a ls t a b i l i t y I Sn o t o b v i o u s ,D i f f e r e n tk i n d so fc e m e n t i n g m a t e r i a lt h e r m a ls t a b i l i t yo f t h ee f f e c ti sd i f f e r e n t , t h i sp 即e rU S E St h e 1 , 2a n d f
20、 3t h r e ec e m e n t i n gm a t e r i a l ,1j | j t h e r m a ls t a b i l i t y t h e b e s te f f e c t 2 | d o e s n t f i ta sa s p h a l tc o n c r e t ep o u r i n gt y p e T h e s a m es y s t e mo ft h e c e m e n t i n gm a t e r i a l ,U S E St h es o f t e n i n gp o i n ta n dv i s c o
21、 s i t yo ft h ec e m e n t i n gm a t e r i a l h i g h C a r li m p r o v eG u s sa s p h a l tt h e r m a ls t a b i l i t y ;N a t u r a ls a n di n c r e a s ed o s a g e ,r e d u c e t h ed o s a g eo fs a n dm e c h a n i s m ,C a n i m p r o v eG u s sa s p h a l tt h e r m a ls t a b i l i
22、t y ;O r ep o w d e r m a t e r i a lo fd i f f e r e n tt y p eo fG u s sa s p h a l th o ts t a b i l i t yh a sag r e a ti n f l u e n c e ,l i m e s t o n e O r ep o w d e rt h eb e s te f f e c t ,b a s a l t ,i st h es e c o n ds m a l l e s t ,a n dq u a r t z i t ei st h ew o r s t O r e p o
23、 w d e rf i n e n e s so f G u s sa s p h a l th e a ts t a b i l i t ya l s oh a v ei n f l u e n c e ,b yc o m p a r i n gt h r e e p o w d e r e do r e ( 2 0 0e y e ,6 0 0e y e ,1 0 0 0e y e ) f o u n dt h a t6 0 0m e s ho r ep o w d e ro fG u s s a s p h a l th i g h l o w t e m p e r a t u r ep
24、 e r f o r m a n c ea n d c o n s t r u c t i o nw o r k a b i l i t yi st h eb e s t K E YW O R D S :G u s sa s p h a l t ;T h e g r a d a t i o n ;M e c h a n i s ms a n da n dn a t u r a ls a n d ; K u a n g f e n ;S u p e r f i n ep o w d e r ;R e s e a r c ho nt h e r m a ls t a b i l i t y ; 目
25、录 第一章绪论1 1 1 概述1 1 2 研究背景与目的1 1 3 国内外浇注式沥青混凝土的研究概况7 1 3 1 国内研究概况7 1 3 2 国外研究概况1 0 1 4 主要研究内容及技术路线1 2 1 4 1 主要研究内容1 3 1 4 2 技术路线1 4 1 5 本章小结1 4 第二章浇注式沥青混凝土热稳定性分析及评价方法的确定1 5 2 1 概述1 5 2 2 浇注式沥青混凝土的组成结构1 5 2 2 1 浇注式沥青混凝土组成结构的现代理论雎1 5 2 2 1 浇注式沥青混凝土组成结构类型1 6 2 3 浇注式沥青混凝土的强度形成原理1 8 2 4 浇注式沥青混凝土的热稳定性影响因素2
26、 1 2 5 浇注式沥青混凝土热稳定评价方法的确定2 2 2 5 i 国内外浇注式沥青混凝土热稳定性试验评价方法陆们瞄7 | 2 2 2 5 2 评价沥青混合料热稳定性试验方法的原则2 5 2 5 3 本文浇注式沥青混凝土热稳定性评价方法2 5 2 6 本章小结2 6 第三章试验方案、方法及原材料技术性能研究2 7 3 1 概述2 7 3 2 试验方案2 7 3 2 1 原材料性质测试试验2 7 3 2 2 沥青混合料试验2 7 3 3 试验方法2 8 3 3 1 沥青结合料试验2 8 3 3 2 粗、细集料及矿粉试验2 9 3 3 3 浇注式沥青混和料试验2 9 3 4 浇注式沥青混凝土原材
27、料主要技术性能3 2 3 4 1 改性沥青口5 1 3 3 3 4 2 矿料3 9 3 4 3 沥青添加剂呻7 1 4 2 3 5 本章小结4 5 第四章浇注式沥青混凝土的级配研究4 6 4 1 概述4 6 4 2 国内外浇注式沥青混合料设计概况4 6 4 3 浇注式沥青混合料级配研究5 2 4 3 1 级配分析5 2 4 3 2 贝雷设计法5 3 4 3 3 浇注式沥青混合料级配试验5 5 4 4 本章小结6 2 第五章不同沥青及用量对浇注式混凝土热稳定性影响研究6 3 5 1 概述6 3 5 2 不同改性沥青胶结料热稳定性能的对比6 3 5 2 1 国外浇注式所用胶结料特点6 3 5 2
28、2 国内常用浇注式胶结料的特点6 4 5 2 3 本文胶结料的选取及试验研究6 5 5 3 本章小结6 9 第六章砂的组成对浇注式沥青混凝土热稳定性的影响研究7 0 6 1 概述7 0 6 2 细集料的组成特点7 0 6 3 机制砂与天然砂不同组合比例进行贯入度试验7 0 6 3 1 以往的研究成果n 引7 0 6 3 2 本研究方案的设计7 2 6 3 3 低温弯曲性能检验7 5 6 4 本章小结7 5 第七章矿粉对浇注式沥青混凝土热稳定性的影响研究7 6 7 1 概述7 6 7 2 矿粉材质对浇注式沥青混凝土热稳定性的影响7 6 7 2 1 国内研究现状7 6 7 2 2 不同材质的4 种
29、矿粉浇注式沥青混凝土热稳定性能研究7 7 7 3 矿粉细度对浇注式沥青混凝土热稳定性研究7 9 7 3 1 超细粉等比表面积和等质量替换对浇注式沥青混凝土热稳定性的影 响7 9 7 3 2 不同细度的矿粉对浇注式沥青混凝土热稳定性的影响8 2 7 3 4 低温性能检验8 4 7 4 本章小结8 5 第八章结论与展望8 6 8 1 概述8 6 8 2 研究的主要结论8 6 8 3 进一步研究展望8 7 致谢8 9 参考文献9 0 在学期间发表的论著及取得的科研成果9 4 第一章绪论 1 1 概述 第一章绪论 浇注式沥青混凝土是沥青混凝土按照施工工艺作为分类标准确定的一种沥青 混凝土,它属于悬浮密
30、级配沥青混凝土。浇注式沥青混凝土是指在高温( 2 2 0 一 2 6 0 ) 下拌和,依靠混合料自身的流动性摊铺成型,无须碾压的一种高沥青含量 与高矿粉含量、空隙率小于1 的沥青混合料u 儿。浇注式沥青混凝土在德国及日 本被称为摊铺地沥青,英文名称为G u s sA s p h a l t ,也可简称为G u s s 、G A 等( 以下 简称G A ) H 1 。英国将G A 称作沥青玛蹄脂混合料( M a s t i cA s p h a l t ,简称为M A ) 。 欧洲是桥面铺装研究最早,也是应用最为成熟的地区,其中以浇筑式沥青混 凝土为主体的桥面铺装是其典型的铺装方案,占有其8 0
31、 以上桥梁结构。中国以 及其它国家的浇筑式沥青混凝土铺装技术都来源于欧洲,在引进和应用的过程中 结合本国的国情,进行了调整和改进,形成了适应不用条件的典型铺装结构。在 引入中国后,形成了浇筑式沥青混凝土为铺装下层( 保护层) 、热拌沥青混凝土为 面层( 磨耗层) 的典型铺装方案,热拌沥青混凝土一般采用改性沥青S M A 。 伴随着国内对大跨径桥梁桥面铺装的探索的深入,从江苏江阴大桥、山东胜 利黄河大桥、香港青马大桥,到安徽安庆大桥,再到我国第一座跨海大桥东海大 桥,浇注式沥青混凝土技术的应用日益广泛,探索性能优良、适合我国恶劣气候 和繁重交通的浇注式沥青混凝土桥面铺装迫在眉睫。由于我国规划建设
32、或正在建 设的大跨径钢桥大多分布在长江中下游,该区域夏季气温普遍较高,这些钢桥面 铺装所在地区绝大部分的最高气温都在3 6 以上,部分达到4 4 5 ,因此在该区 域的钢桥上应用浇注式沥青混凝土时,必须高度重视混合料的热稳定性。 1 2 研究背景与目的 浇注式沥青混凝土铺装在我国应用经历了三个阶段,从第一阶段的纯粹引进 国外技术,到第二阶段的结合我国使用条件改进优化,最后到第三阶段的创新优 化趋于完善。不同阶段的使用阶段,浇注式沥青铺装反映出不用的使用效果,通 过对各个阶段应用情况调查发现,浇注式沥青混凝土铺装典型病害主要表现为: 车辙、裂缝、层间滑移等。 第一阶段引进吸收( 1 9 9 7
33、2 0 0 2 年) ,浇注式沥青混凝土在我国应用的初 期,借鉴国外的经验,采用的是单层的英国M a s t i c A s p h a l t 浇注式沥青混凝土,胶 2 第一章绪论 结料由天然湖沥青T L A ( 7 0 ) 与硬质沥青( 3 0 ) 复合而成,期间建设的桥有香 港青马大桥和江苏江阴长江大桥。 第二阶段改进优化( 2 0 0 3 2 0 0 7 年) ,结合我国钢桥的使用条件以及气 候环境,对浇注式沥青混合料进行了改进。胶结料采用聚合物改性沥青( 8 0 - 8 5 ) 与T L A ( 1 5 2 0 ) ( 称为T L A 改性沥青) 掺配而成的复合改性沥青,并且提高了
34、混合料的高温性能,即提高了贯入度及贯入度增量的试验温度。 第三阶段趋于完善( 2 0 0 8 年至今) ,开发适应中国国内复杂交通气候 条件下的浇注式沥青混凝土成套技术,浇注式沥青混凝土胶结料选用新型的聚合 物改性沥青,S M A 面层结合料采用高弹改性沥青。 表1 1 钢桥面浇注式铺装结构病害信息统计表 T a b l e1 1S t e e lb r i d g ed e c kG u s sa s p h a l tp a v e m e n ts t r u c t u r a ld i s e a s es t a t i s t i c si n f o r m a t i o n
35、 铺装典型病害 总体铺装铺装序 桥梁名称 阶段结构号 裂缝车辙层间滑移 评价 1 青马大桥完好完好完好优良 第一阶段 M A 2 江阴大桥纵向裂缝严重严重差 3 重庆石板坡长江大桥完好完好完好优良 4 重庆菜园坝大桥完好完好完好优良 5 长沙三汉矶大桥完好完好完好优良 6 安庆长江大桥一条裂缝局部泛油完好良好 G A + S M A 重车道一轻微划线 第二阶段 7 汕头磐石大桥( 翻修)完好一般 般车辙扭曲 8 山东胜利黄河大桥纵向裂缝完好完好一般 江苏省$ 3 4 2 主线上 9 完好完好完好优良 跨互通钢桥 M A + S M A 1 0 深圳湾大桥完好完好完好优良 l1 赣州飞龙岛大桥完
36、好完好完好优良 1 2 赣州赣江公路大桥完好完好完好优良 1 3 赣州章江大桥完好完好完好 优良 G A + S M A 1 4 江两南吕英雄大桥完好完好完好 优良 第三阶段 1 5 江西南昌洪都大桥完好完好完好优良 1 6 重庆朝天门大桥完好完好完好优良 M A + S M A1 7 昂船洲大桥完好完好完好优良 G A + G A1 8 江阴大桥( 试验段)完好完好完好优良 第一章绪论 3 裂缝病害形成原因分析 目前,国内钢桥面铺装使用浇注式沥青混凝土铺装体系出现裂缝病害的桥梁 有3 座:江阴长江大桥、山东胜利黄河大桥( 维修) 、安庆长江大桥,如图1 1 和 图1 2 所示。 图1 1 山
37、东胜利黄河大桥面层大量纵向裂缝图1 2 安庆长江大桥面层1 条纵向裂缝 F i g u r e 1 1 S h a n d o n gv i c t o r yo f t h eY e l l o wR i v e r b r i d g es u r f a c el o n g i t u d i n a lc r a c k s F i g u r e1 2A n q i n gY a n g t z e r i v e rb r i d g es u r f a c ea r t i c l e1 l o n g i t u d i n a lc r a c k s 江阴长江大桥建成初
38、期铺装方案为“沥青砂胶+ M A ”,M A 所采用沥青为7 0 天 然湖沥青与3 0 基质沥青的掺配物,该沥青结合料的抗裂性能严重不足,加上江阴 大桥恶劣的使用条件( 桥面系刚度低、交通量大、超载车辆多、冬季低温等) ,M A 短时间即出现大量纵向开裂,属于典型的材料疲劳开裂。2 0 0 7 年7 月,重庆鹏方 路面工程技术研究院承担江阴大桥改性沥青浇注式混凝土铺装技术研究课题,并 于2 0 0 9 年7 月在江阴大桥西侧重车道铺筑了2 5 0 m 2 试验段,方案为“E 1 i m i n a t o r 防水粘结层+ 双层聚合物改性沥青浇注式混凝土,至今使用满2 年,未发现车辙 和纵向裂
39、缝病害,整体使用状况良好。 山东胜利黄河大桥( 维修) 钢桥面铺装方案为“环氧树脂( 撒碎石) + 沥青砂 胶+ G A + S M A “ ,面层开裂后经过灌缝处理,病害均未继续发展,开裂未发展至底层 浇注式。山东胜利黄河大桥面层S M A 所用改性沥青为普通S B S 改性沥青,其抗裂 性能与当前的高弹改性沥青S M A 相差甚远,钢桥面系反复挠曲变形导致面层S M A 出现大量纵向裂缝。 安庆长江大桥钢桥面铺装方案为“溶剂型粘结齐I J + G A + S M A “ ,面层S M A 采用高 粘度改性沥青,相比普通S B S 改性沥青,其抗裂性有了定的提高,且该桥交通 荷载更加有利,多
40、为中交通、重载情况,因此裂缝病害并不严重,全桥仅发现一 条纵向裂缝。面层开裂后经过灌缝处理,病害均未继续发展,说明开裂未发展至 底层浇注式。 2 0 0 7 年以来,浇注式沥青混凝土铺装体系所用S M A 采用高弹改性沥青,抗裂 性能极大提高,未再出现纵向开裂病害。 4第一章绪论 车辙病害形成原因分析 浇注式沥青混凝土铺装体系出现车辙病害的桥梁有2 座:江阴大桥( 早期) 和汕头暑石大桥( 维修) 。 浇注式沥青混凝土铺装体系车辙病害的成因如下: 1 ) 浇注式沥青混凝土所用沥青高温性能不足时或浇注式沥青混合料沥青含量 过大时,均可以导致铺装体系出现车辙病害,汕头磐石大桥( 维修) 的车辙更多
41、 是由于施工条件差,施工质量未得到有效控制而产生。 2 ) 防水粘结层采用沥青砂胶时,沥青砂胶过软或过厚时,均可以导致铺装体 系出现车辙病害。 随着研究的不断深入和施工技术的不断提高,E l i m i n a t o r ( 甲基丙烯酸甲脂树 脂类) 防水粘结层与聚合物改性沥青浇注式混凝土组合铺装体系,室内试验结果 显示出较好的高温稳定性,国内在重载交通下使用经验已达5 年,未发现任何热 稳性病害。 层间推移病害形成原因分析 浇注式沥青混凝土铺装体系出现层间推移病害的桥梁有1 座:汕头磐石大桥 ( 维修) ,如图1 3 所示,层间推移的主要原因是防水粘结层粘结力不足或失效。 汕头磐石大桥(
42、维修) 采用“溶剂型粘结剂+ 浇注式混凝土+ S M A “ 方案,溶 剂型粘结剂用量多大或溶剂型粘结剂基材质量缺陷,在高温和车辆荷载作用下, 极易造成铺装层推移,出现划线扭曲等现象。 图1 3 暑石大桥上坡段层问滑移导致划线扭曲 F i g u r e1 3B e t w e e nl a y e r so nt h eQ u e s h ib r i d g ef o rs l i d i n gl e a dt oac r o s s e dd i s t o r t i o n 目前国内外常用的钢桥面铺装结构主要包括双层改性沥青S M A 铺装体系、浇 注式沥青混凝土铺装体系和环氧沥青
43、混凝土铺装体系,各类铺装结构在发达国家 均有良好的整体使用情况,部分铺装方案在我国钢桥上使用后,出现了不同程度 的早期病害,相对而言,浇注式沥青混凝土铺装体系和环氧沥青混凝土铺装体系 第一章绪论 5 在大跨径钢桥面铺装中的使用效果要更好一些。由于浇注式沥青混凝土具有优良 的防水、抗老化性能,抗疲劳性能以及对钢桥面板优良的追从性,因此在钢桥面 铺装中得到了广泛的应用。 浇注式沥青混凝土最初用在道路或桥梁铺面中不易摊铺或不易碾压或人工击 实的区域,后来发现其具有良好的防水性及与钢板具有较高的变形追从性,而被 广泛应用于钢桥面铺装中。如英国的H u m l e r 桥( 恒文伯桥) 、丹麦的G r
44、e a tB e l t E a s t 大贝尔特桥、土耳其的博普鲁斯I 、I I 桥等均采用了浇注式沥青混凝土铺装、 我国的香港青马大桥、江阴长江公路大桥也采取了这种铺装材料。江阴长江公路 大桥建成通车几个月后,铺装层即出现较为明显的车辙等高温稳定性病害,而国 外的浇注式钢桥面铺装也或多或少存在高温稳定性问题u 。据联邦德国亚琛理工大 学( A A C H E N ,I E c ) 道路研究所的调查结果,联邦德国境内的大部分浇注式混凝土铺 装都存在车辙病害。因此,浇注式沥青混凝土的高温稳定性问题是需要我们亟待 解决的问题。 表1 2 不同沥青混合料基本路用性能比较 T a b l e1 2D
45、 i f f e r e n tb a s i cr o a da S p h a l tm i x n l r ew i t hp e r f o r m a n c ec o m p a r i s o n 浇注式高弹改性沥青环氧 混合料类型 沥青混凝土 S M A 沥青混凝土 高温性能低良优 水稳定性优优优 密水性优 良优 表面构造良优低 高弹改性沥青S M A 是一种骨架一密实结构的沥青混和料,它的热稳定性主要取 决于石料之间的嵌挤,然后胶结也有一定的影响,用不同的改性沥青热稳定性可 能有一些差别。与普通的沥青混凝土相比,具有较好的高温稳定性、耐久性、低 温抗裂性抗滑性,但是空隙率一般在3 5 之间,因此在使用过程中对桥面防排水 工作要求很高。 环氧沥青混凝土是在沥青中加入环氧树脂,并经过固化反应,使沥青性质由 热塑性转化为热固性,从而使该材料具有很多优良的性能,固化反应后生成了另 外一种胶结料,这种胶结料和沥青有点不一样,强度和模量都比较高,所以它的 热稳定性基本没有。环氧沥青混凝土具有很高的强度,其马歇尔稳定度是一般沥 青混凝土的3 5 倍,并且有很好的耐疲劳性能,良好的耐腐蚀性,但是抗滑性能 较差,养护期较长。 而浇注式沥青混凝土属于悬浮密实型结构的沥青混凝土,骨架基本上没有嵌 6第一章绪论 挤,热稳定性主要依靠2 个方面,一个是沥青
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