鋼橋面環(huán)氧瀝青粘結(jié)層性能分析

1、鋼橋面環(huán)氧瀝青粘結(jié)層性能分析【摘要】粘結(jié)層材料的選擇是大跨徑鋼橋面鋪裝的關(guān)鍵之一。本文根據(jù)公路橋橋面鋪裝粘結(jié)層的設(shè)計(jì)過(guò)程和特性，對(duì)環(huán)氧瀝青粘結(jié)層的性能做了較為詳細(xì)的闡述。其成果對(duì)鋼橋面粘結(jié)層設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義?！娟P(guān)鍵詞】鋼橋面；橋面鋪裝；環(huán)氧瀝青；剪應(yīng)力；粘結(jié)強(qiáng)度Research on Performance of Epoxy Asphalt Adhesive Layer for Steel Bridge PavementZhang Jia-lin，Man Lin (Zhangjiakou city transportation bureauZhangjiakouHebei075000)

2、【Abstract】The adhesive layer material is one of the key points for the steel bridge pavement. The performance of epoxy asphalt adhesive layer is made out in particular on the basis of the design course and design properties of the LunYang large bridge over the Yangtse River. There maybe the signific

3、ance to guide the adhesive layer design for long-span steel bridge.【Key Words】Steel deck; Bridge deck pavement; Epoxy asphalt; Shear stress; Binding strength 1. 引言柔性橋梁鋼橋面瀝青鋪裝的設(shè)計(jì)與施工是一項(xiàng)難度較大的技術(shù),屬于國(guó)際橋梁界的技術(shù)難題。其中保證鋪裝與鋼板之間良好的結(jié)合是橋面鋪裝與鋼橋面板協(xié)同作用的關(guān)鍵,它直接影響到鋪裝的使用耐久性。因此，鋪裝與鋼橋面板間的粘接是鋼橋面鋪裝技術(shù)中需要研究解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)

4、的快速發(fā)展,跨越大江和海灣的大跨徑懸索鋼橋和斜拉橋大量修建,解決好這一關(guān)鍵技術(shù)難題，對(duì)于我國(guó)橋梁技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。 2. 常用粘結(jié)層材料的比選目前，應(yīng)用于正交異性鋼橋面鋪裝的粘結(jié)層材料按施工方法與材料特性的不同可分為熱固性粘結(jié)材料、熱熔性粘結(jié)材料、溶劑型粘結(jié)材料三種1。熱熔型粘結(jié)材料由瀝青摻加樹(shù)脂（如松香）和各種聚合物（如EVA、PE、SBR）等組成。這種材料具有一定的變形能力，能夠適應(yīng)在交通荷載下由于局部變形而引起的拉應(yīng)力的反復(fù)作用，也具有良好的防水封閉作用。其最大的缺點(diǎn)是在高溫下容易變軟，粘結(jié)力下降。溶劑型粘結(jié)材料一般多指乳化瀝青和可溶性的橡膠瀝青。乳化瀝青粘結(jié)層在國(guó)內(nèi)使用較多，如西

5、陵長(zhǎng)江大橋?？扇苄詾r青橡膠在日本使用較多，明石海峽大橋即采用這種材料。這種材料在高溫時(shí)容易軟化，并且材料內(nèi)部含有熱敏性物質(zhì)，遇攤鋪高溫時(shí)會(huì)釋放出氣體，從而使鋪裝層產(chǎn)生氣泡。熱固性粘結(jié)材料指環(huán)氧瀝青，它通過(guò)往瀝青中摻入一定比例的環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑與催化劑后在加熱條件下發(fā)生復(fù)雜物理化學(xué)反應(yīng)而得到。同前兩類(lèi)材料相比，這種材料無(wú)論在粘結(jié)能力、變形能力，還是在熱穩(wěn)定性方面，都具有明顯優(yōu)勢(shì)。在調(diào)查現(xiàn)有粘結(jié)層材料及其工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑、SBR改性橡膠瀝青粘結(jié)劑兩種材料進(jìn)行重點(diǎn)研究比選2。環(huán)氧瀝青粘結(jié)料的性能研究橋面瀝青鋪裝層在使用期限內(nèi)提供良好服務(wù)的關(guān)鍵之一是確保瀝青鋪裝層與鋼橋面板的粘結(jié)和共

6、同承受車(chē)輛荷載的垂直力和水平力的綜合作用。對(duì)選定的環(huán)氧瀝青粘結(jié)料必須進(jìn)行性能研究。檢驗(yàn)粘結(jié)層性能最常用的試驗(yàn)方法是剪切試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)。粘結(jié)層材料受剪性能的加載剪切試驗(yàn)裝置如圖1所示。當(dāng)對(duì)試件施加荷載P時(shí)，試件受剪切面上的剪切強(qiáng)度=P/S，其中S為試件受剪切截面積。將試件切割成一定尺寸，測(cè)試所能施加的最大破壞荷載 P。試驗(yàn)加載速度為50mm/min。 車(chē)輛在橋面行駛時(shí)對(duì)粘結(jié)層所施加的水平剪切力，最不利的情況是在高溫環(huán)境條件下。因此，本研究進(jìn)行了常溫和60的粘結(jié)層剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由有限元軟件計(jì)算所得的大橋鋪裝層和鋼橋表面層間最大剪應(yīng)力在常溫下大約為0.443MPa3。 3.2抗拉

7、拔性能。選擇實(shí)際橋面鋼板(16Mnq)，經(jīng)噴砂除銹、防銹涂裝處理后，在其上鋪裝瀝青混合料，空隙率控制在3% 以?xún)?nèi)。待試件完全固化后，用鉆芯機(jī)在試件上鉆取直徑為50mm的芯樣，用快凝環(huán)氧樹(shù)脂將一個(gè)帶有拉桿、直徑為50mm的圓形鋼板粘貼在芯樣表面。待環(huán)氧樹(shù)脂完全固化后，將芯樣放于拉力試驗(yàn)儀中，以100200N/s的速度對(duì)拉桿加力，直至芯樣破壞。除了能檢驗(yàn)鋼板和粘結(jié)層間的粘結(jié)強(qiáng)度外，同時(shí)也能反映兩層瀝青混合料鋪裝間的粘結(jié)能力以及防銹涂裝層和鋼板之間的粘結(jié)能力。 針對(duì)潤(rùn)揚(yáng)大橋可能采用的三種鋪裝材料，在常溫（23）時(shí)環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑與三種混合料的進(jìn)行了拉拔試驗(yàn)。環(huán)氧瀝青具有較強(qiáng)的粘結(jié)力，而三種混合料中，環(huán)

8、氧瀝青混合料的抗拉能力最強(qiáng)，SMA最差，澆注式瀝青混合料的抗拉能力比環(huán)氧瀝青低，但仍滿(mǎn)足技術(shù)要求。 鋪裝材料內(nèi)部鋪裝材料內(nèi)部鋼板與粘結(jié)劑界面鋪裝材料內(nèi)部鋪裝材料內(nèi)部拉頭脫開(kāi)鋪裝材料內(nèi)部鋼板與粘結(jié)劑界面鋪裝材料內(nèi)部環(huán)氧瀝青作為粘結(jié)劑，可以滿(mǎn)足潤(rùn)揚(yáng)大橋擬用環(huán)氧瀝青混合料（上層）和澆注式瀝青混合料（下層）這種鋪裝結(jié)構(gòu)的要求。 5. 環(huán)氧瀝青粘結(jié)料用量和環(huán)境變化對(duì)粘結(jié)層的影響研究粘結(jié)料的用量和環(huán)境變化對(duì)粘結(jié)層會(huì)產(chǎn)生如何的影響是決定粘結(jié)層施工計(jì)劃的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，針對(duì)以下幾種情況，進(jìn)行了復(fù)合梁拉拔試驗(yàn)，以得出兩者對(duì)粘結(jié)層的影響關(guān)系。（1）以正常用量撒鋪下層粘接料，自然養(yǎng)護(hù)兩天鋪混合料；（2）下層粘接料用

9、量較少（只刷一薄層）,自然養(yǎng)護(hù)兩天鋪混合料；（3）以正常用量撒鋪下層粘結(jié)料后，2小時(shí)后在粘結(jié)層表面灑水，自然養(yǎng)護(hù)兩天，用電吹風(fēng)吹干水分后（目測(cè)）鋪混合料；（4）以正常用量撒鋪下層粘結(jié)料，自然養(yǎng)護(hù)72小時(shí)后鋪混合料；（5）以正常用量撒鋪下層粘結(jié)料后，即在粘結(jié)層表面撒石屑，自然養(yǎng)護(hù)兩天鋪混合料；復(fù)合梁成型后，所有試件在相同的環(huán)境下，放置45天后進(jìn)行了拉拔試驗(yàn)。 由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，高溫時(shí)，粘結(jié)料用量較少情況下的粘結(jié)強(qiáng)度比正常用量的要高；常溫時(shí)，兩者相當(dāng)。是否可減少粘結(jié)層的用量，還應(yīng)進(jìn)行多方面試驗(yàn)與研究，要慎重對(duì)待4。粘結(jié)層施工后的較短時(shí)間內(nèi)遇雨，雨停后，若能充分排干水分，不進(jìn)行粘結(jié)料的補(bǔ)灑，在48

10、小時(shí)內(nèi)（以粘結(jié)層完工后計(jì)時(shí)）鋪筑混合料，此時(shí)的粘結(jié)強(qiáng)度與正常情況下的強(qiáng)度，高溫時(shí)兩者相當(dāng)，常溫時(shí)有所降低。由室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，在粘結(jié)層不被沖刷的情況下，可不進(jìn)行補(bǔ)灑；如鋼板有裸露部分，則一定要進(jìn)行補(bǔ)灑。因此，實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況確定是否要補(bǔ)灑和具體的補(bǔ)灑量。 下層粘結(jié)層與混合料間由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，超過(guò)規(guī)定時(shí)間不進(jìn)行補(bǔ)灑即鋪筑混合料，混合料與鋼板間的粘結(jié)強(qiáng)度，在常溫時(shí)不能滿(mǎn)足技術(shù)要求(2.75MPa)。為防止料車(chē)打滑，在環(huán)氧瀝青粘結(jié)料表面撒布石屑時(shí)，混合料與鋼板間的粘結(jié)強(qiáng)度，在高溫時(shí)不能滿(mǎn)足技術(shù)要求（1.75MPa）。因此，在瀝青混合料橋面鋪裝的施工中，應(yīng)盡量避免這兩種情況的發(fā)生。 6. 結(jié)論（1）環(huán)氧瀝青作為粘結(jié)層材料完全符合各項(xiàng)指標(biāo)，可以推薦作為大橋鋪裝粘結(jié)劑。（2）鋼橋面鋪裝粘結(jié)層作為影響橋面鋪裝成敗的關(guān)鍵技術(shù)，必須引起橋梁工作者的高度重視，對(duì)該技術(shù)的研究還需要不斷深入和完善。參考文獻(xiàn)1黃衛(wèi),等.鋼橋面環(huán)氧混凝土鋪裝技術(shù)及應(yīng)用R，2