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水泥混凝土桥面薄层抗滑层技术的研究与应用

1 前言
随着高等级公路建设的发展,在车流量大量增加,载重标准不断提高的情况下,水泥混凝土桥面铺装的抗滑问题越来越引起人们注意,据初步调查,沈山高速公路现有8座工字梁桥,桥面铺装为水泥混凝土铺装层,铁四高速公路也有多座,经行车使用已严重磨光,表面构造丧失,抗滑性能降低,雨天高速行车出现水漂和溅水影响司机视线,造成交通事故。严重影响了车辆在高速公路上安全、快速、畅通的行驶,因此改善和提高水泥混凝土桥面的抗滑性能已迫在眉睫。
狗g官网进行了广泛调研并开展了大量室内试验,提出薄层抗滑层这种新型抗滑技术,并在铁四高速公路两座水泥混凝土桥面上进行了铺筑,提出一套较为完整的施工工艺。
2 薄层抗滑层介绍
混凝土桥面的破坏主要是由于大量使用防水剂引起的钢筋混凝土中钢筋的电化腐蚀。狗g官网采用的薄层抗滑层是用聚氨酯环氧改性焦油沥青做胶结材料,选择抗滑性耐磨性能较好的花岗岩或玄武岩石屑做骨料,对现桥面稍作处理后铺筑3-5mm的抗滑表面。达到抗滑及防止盐类腐蚀和水渗透的作用,同时不增加桥梁恒载和承载层厚度。
该技术新加坡太平洋公司和北京市公路局五年前已在北京公路上应用,经过五年的行车使用效果良好。在美国,一些交通部门已通过测试聚酯面层证实,大多能提供卓越的粘合强度,美国测试和材料组织制定了《混凝土环氧树脂基结合层标准规范》(ASTMC881-87)。这种新型环氧面层系统已成功地应用于高等级面层,ASTMC881规范,已成为指导未来环氧桥面系统的准则。

在我省是首次尝试研究并应用此项新技术,一些技术指标和施工工艺还在不断探索中

3 原材料选择及性质
  A.煤焦油沥青,煤沥青是由煤干馏的产品-煤焦油加工而成。和石油沥青一样,也是复杂的胶体分散系,与石油沥青相比与矿质集料的粘附性较好,可以改善与水泥混凝土桥面板的粘附性,同时提高抗紫外线辐射能力。
B.聚氨脂环氧胶,胶粘剂是一类具有优良粘接性能,能将各种材料牢固粘接成一体的物质,一般由基料、固化剂、填料等成分组成。试验所选用的聚氨脂环氧铺面材料,具有强度好、弹性好、耐磨、耐低温、耐冲击、耐腐蚀等特点。考虑到水泥混凝土的膨胀率系数为10-14×10-6(20℃),所以选用这种具有较好弹性的聚氨脂环氧胶。

C.无机集料,拟选用玄武岩或花岗岩石屑,粒径为3-5mm,耐磨性好,表面有一定粗糙度,易于与粘接料结合。
4 室内试验及配比选择
4.1 试验设计
为模拟这种薄铺面层与水泥混凝土桥面板的粘接性及抵抗车辆的制动力及高低温性能,狗g官网做了如下试验项目:
抗拉强度:检验这种胶粘剂与水泥混凝土的粘接能力;抗剪强度:检验抵抗行车荷载产生剪切力能力;剥离强度:是胶层从水泥混凝土板上剥离时所用的力;撕裂强度:完全撕开标准规定的直角型试样所需要的最大负荷;拉伸强度:试样拉伸至断裂时的最大拉伸应力。(剥离、撕裂、拉伸强度均参照橡胶制品试验方法)。高低温性能:将试件放入80℃烘箱中保温检验高温性能;做冻融循环试验(-30℃~-5℃),检验低温性能。
4.2 试验结果
(1)改性焦油(比例1)与其它沥青材料抗拉、抗剪强度对比,结果见表1。

4.3 试验分析
根据附着系数对路面的要求,行驶车辆(30-60km/h)刹车时对沥青路面产生的磨擦系数为f=0.6-0.8,狗g官网取0.8,规范规定标准轴载P(双轮组单轴载)BZZ-100为100kN,则单轮对路面产生的制动力F=f×P=0.8×100kN=80kN
单轮传压面当量圆直径d=21.30cm,面积s=0.0356m2,对路面产生的剪应力为80000/0.356/4=0.56Mpa
比例1 改性焦油层7d抗剪强度(1.13MPa) 车辆产生的剪应力(0.56MPa)
比例2 改性焦油层3d抗剪强度(1.2MPa) 车辆产生的剪应力(0.56Mpa)通过上面的试验研究,可以得到,改性焦油沥青表面处治从理论上能够满足路面行车要求。从强度增长趋势及经济、施工等方面考虑,最合理配方为比例2

5 试验路铺筑
2000年8月18日铺筑铁四高速公路青洋河大桥南行2700m2试验路,之后经过观测,对存在问题进行分析研究,在大量室内试验基础上对掺配比例及施工工艺进行不断完善,2000年9月又在铁四高速公路青洋河大桥北行、北第大桥铺筑了1.3万平方米薄层抗滑层桥面。
5.1 水泥混凝土桥面薄层抗滑层施工工艺
(1)施工前准备
做好施工工具、设备及原材料的准备工作。
(2)施工工序
A.桥面处理:封闭交通后,对桥面进行全面处理。在洒布粘结混合液之前要求桥面干燥、洁净、质密、局部平整。
B.掺配工艺:掺配工艺应由专门技术人员负责指导,并指定专人负责此项工作。各种原料在使用前均应检查,粘结混合液必须严格按设计掺配比例及掺配顺序进行掺配,搅拌均匀,掺配好的混合液必须在一定时间之内完成摊铺作业,防止固化。
C.薄层抗滑层摊铺作业:摊铺作业应有专人负责摊铺面积、厚度、平整度等。纵向接缝应放在车道间的划线位置。将掺配好的粘结混合液泼洒在待摊铺处,用胶皮刮板在一定面积内把混合液刮抹均匀,人工洒布细集料,要求细集料洒布平整均匀,覆盖严密;待表面干燥后用扫帚将表面多余的石屑清扫干净。
D.细部处理:摊铺后要仔细检查,发现有局部未粘好处,要用小刷做局部修补。
(3)开放交通时间
结合工程实际及施工时温度,按照要求在一定时间后,全面检查路面状况后,可以开放交通。
5.2 通车后观测
清洋河大桥南行是狗g官网第一座施工的桥面,通车后5d出现了局部石屑脱落的现象,狗g官网认真查找原因,进行了大量的室内试验,解决了较为关键的技术问题,调整配方,修改施工工艺后,于2000年9月18日、9月30日、10月13日又分别对其他桥面进行了薄层抗滑层施工。通车后一个月观测,青洋河大桥北行完好,北第大桥有三个施工块有脱落现象,分析原因是施工时配料问题,其它均保持良好状态。狗g官网于2001年3月再次对桥面进行观测,经过一个冬天的考验,桥面状况良好,石屑粘结牢固,抗滑性能良好,完全达到了使用要求。


6 结束语

薄层抗滑层技术施工简单,铺筑后基本上不改变原有路面标高,既能与水泥混凝土很好结合,又能达到路面抗滑要求;施工温度范围较宽(5℃以上均可施工);该技术可用于对水泥混凝土桥面、隧道、停车场做防滑处理。其工程造价要比国内及国外同类产品低得多,具有广阔的应用推广前景

 

来源:   发布时间:2016.06.11