專利名稱：水泥混凝土橋面倒裝式瀝青混凝土鋪裝結構的制作方法
技術領域：
本發明主要應用于水泥混凝土橋面鋪裝結構，特別設計用于解決水泥混凝土橋面的平整度、抵抗車轍變形和層間破壞，屬于交通運輸工程領域。
背景技術：
橋面鋪裝是指為了保證車輛安全舒適地通過橋面，在其上鋪筑的防護面層，是橋梁結構的重要組成部分。其作用在于防止車輪直接磨耗行車道板，保護主梁免受雨水及其它有害物質的侵蝕，并起到擴散荷載的作用。橋面鋪裝質量的好壞和耐久性將直接影響到汽車的行駛質量和橋梁結構的耐久性能。水泥混凝土橋面鋪裝一般都沿用道路路面的鋪裝經驗，根據設計厚度選擇沿線路面結構的表面層和中面層結構，而中面層結構多數浙青混凝土結構，然而，調查數據表明:水泥混凝土橋的浙青混凝土鋪裝的破損率往往遠高于臨近路基段，所占比例最高的病害依次為車轍、推移和水破壞，分析原因發現，對于水泥混凝土橋橋面浙青混凝土鋪裝，由于兩種材料間存在較大的模量差，導致浙青層和水泥混凝土層之間的黏結不良，層間處于滑動脫開狀態，浙青混凝土層在行車荷載作用下處于單獨受力狀態，加之材料本身抗高溫性能不足，直接導致推移、車轍病害的出現。另一方面，由于現澆的水泥混凝土板往往平整度不良，因此，浙青混凝土鋪裝時其厚度并不均勻，而沿用道路中面層設計的浙青混凝土中集料的公稱最大粒徑一般為 19mm，這一設計導致層厚與材料的公稱最大粒徑比過小，鋪裝中出現明顯的離析，空隙偏大顯現，這一問題是導致路面水損害的誘因之一。因此，水泥混凝土橋面的鋪裝不應簡單沿用公路路面設計的方案，而應該針對其特點進行結構和材料的設計。
發明內容
本發明的目的是為了提供一種適用于水泥混凝土橋梁橋面浙青混凝土倒裝式鋪裝結構設計，能較好的解決由于現澆水泥混凝土板平整度差，浙青鋪裝層鋪裝厚度薄厚不均勻，層厚與混合料公稱最大粒徑比不合理導致的浙青鋪裝層材料離析滲水問題；以及水泥混凝土橋面鋪裝常見的由于層間黏結失效和浙青混凝土高溫穩定性不足導致的剪切推移破壞。本發明還提供該鋪裝結構的施工方法。技術方案原理:本發明提出不同于以往橋面鋪裝設計沿用公路路面結構，按照混合料表面層至下面層逐層材料公稱最大粒徑遞增的設計方法，采用材料公稱最大粒徑遞減的設計原則設計橋面鋪裝雙層鋪裝結構。水泥混凝土橋面倒裝式浙青混凝土鋪裝結構，從橋面至表層以次由如下結構層組成:水泥混凝土橋面板抗剪槽，黏結防水層，小粒徑浙青混凝土調平層，防水層和中粒徑浙青混凝土抗滑表層；所述小粒徑浙青混凝土調平層采用公稱最大粒徑為9.5mm集料的SBS聚合物改性浙青混凝土，且其中>4.75mm粒徑的集料所占集料總重量比例不低于60%，0.075mm粒徑集料所占集料總重量比例不低于9%，中粒徑浙青混凝土抗滑表層采用公稱最大粒徑為13.2mm或16mm集料的SBS聚合物改性浙青混凝土,且其中>4.75mm粒徑的集料所占集料總重量比例為65 75%，0.075mm粒徑集料所占集料總重量比例不低于7%。所述黏結防水層由1.8 2.2kg/m2SBS聚合物改性浙青膜與9.5 13.2mm單粒徑碎石復合結構組成，碎石用量為7 8kg/m2。所述防水層為0.8 1.0kg/m2乳化SBS聚合物改性浙青膜。所述水泥混凝土橋面板抗剪槽為延橋面橫向的刻制槽，間隔寬度為10 15cm，刻槽寬度為I 1.5cm，槽深度為0.5 1cm。所述小粒徑浙青混凝土調平層平均厚度為3-4cm。所述中粒徑浙青混凝土防滑表層平均厚度為4cm。上述鋪裝結構的施工方法，包括如下步驟:(I)在水泥混凝土橋面刻槽，清除雜物并干燥橋面；(2)在干燥的橋面按照1.8 2.2kg/m2劑量灑鋪聚合物改性浙清膜，然后按照7 8kg/m2的劑量撒9.5 13.2mm單粒徑碎石，形成黏結防水層；(3)在黏結防水層上鋪筑3-4cm厚公稱最大粒徑為9.5mm的SBS聚合物浙青混凝土調平層；(4)灑鋪0.8 1.0kg/m2乳化SBS聚合物改性浙青膜防水層；(5)在防水層上鋪筑4cm厚公稱最大粒徑為13.2mm或16_的聚合物改性浙青混凝土抗滑表層；(6)養生12h,開放交通。所述步驟(I)利用小型銑刨機延橋面橫向方向按照10 15cm間隔進行刻槽，槽寬I 1.5cm,槽深度為0.5 Icm,然后用高壓水將表面碎塊沖洗干凈,晾至干燥。采用銑刨機直接刻制在水泥混凝土橋面板或水泥混凝土過渡層上，起到增加水泥混凝土板與浙青混凝土連結的作用，減小水平剪切力導致的層間黏結失效。本發明的從表面層至下面層，混合料的最大公稱粒徑遞減，即小粒徑集料層位于下面層，而發明的小粒徑浙青混凝土調平層采用平均3-4cm厚公稱最大粒徑為9.5mm的SBS聚合物浙青混凝土，且其中>4.75mm粒徑的集料所占集料總重量比例不低于60%,0.075mm粒徑集料所占集料總重量比例不低于9%。鋪筑在黏結防水層后可使黏結層的單粒徑碎石和混合料中部分碎石壓入水泥混凝土板抗剪槽中。而在表面層即中粒徑浙青混凝土防滑表層采用平均4cm厚公稱最大粒徑為13.2mm或16mm的SBS聚合物改性浙青混凝土,且其中>4.75mm粒徑的集料所占集料總重量比例為65 75%，0.075mm粒徑集料所占集料總重量比例不低于7%。黏結防水層采用1.8 2.2kg/m2SBS聚合物改性浙青膜與9.5 13.2mm單粒徑碎石復合結構，起到防水和增強黏結雙重作用。與現有技術相比，本發明鋪裝結構的優勢特征1、均勻性好本發明采用上粗下細的倒裝式結構，有效解決了由于現澆水泥混凝土板的平整度差，在下面層施工中如采用較大公稱粒徑浙青混凝土將會出現的按照平均厚度控制施工，出現的局部鋪裝厚度過薄，厚度與材料最大公稱粒徑比不合理導致的混合料離析，空隙過大，滲水破壞的問題。2、抗剪切推移性能好本發明在水泥混凝土板表層設置橫向抗剪槽，提高水泥混凝土板與浙青混凝土層之間的黏結力，緩解由于水泥混凝土橋面與浙青混凝土鋪裝兩層材料異性導致的應力、應變不連續出現的層間剪切型破壞。3、抗高溫變形能力強本發明在表面層和中面層材料均采用SBS聚合物改性浙青膠結料，并控制其粗集料(>4.75_)的含量，形成骨架密實性的浙青混凝土結構，提高了結構在荷載作用下的抗高溫變形能力，避免小粒徑浙青混凝土高溫抗變形能力不足的隱患。
圖1.橋面設置剪切槽效果圖2.橋面拉拔力檢測結果
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例1某位于河北省的水泥混凝土橋橋面鋪裝工程，主橋采用跨徑為138m+138m的獨塔單索面鋼箱疊合箱梁斜拉橋，水泥混凝土橋面為現澆成型，橋面采用浙青混凝土鋪裝。設計為城市主干路I級。根據該工程的具體條件，進行如下設計:1.1結構設計水泥混凝土橋面板設計有抗剪槽,槽間隔為10 15cm,槽寬為I 1.5cm,槽深度控制在0.5 1cm。如圖1所示。
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采用倒裝式浙青混凝土,表面層為骨架密實型AC-13改性浙青混凝土,厚度4mm,下面層為骨架密實型AC-10改性浙青混凝土，厚度為3.5mm，黏結防水層浙青灑鋪量為1.8 2.2kg/m2，碎石為13.2mm單粒徑石灰石，防水層為乳化改性浙青，灑布量為0.8
1.0kg/m2。5.2材料設計1.浙青表1.SBS聚合物改性浙青技術要求
權利要求
1.水泥混凝土橋面倒裝式浙青混凝土鋪裝結構，從橋面至表層以次由如下結構層組成:水泥混凝土橋面板抗剪槽，黏結防水層，小粒徑浙青混凝土調平層，防水層和中粒徑浙青混凝土抗滑表層；所述小粒徑浙青混凝土調平層采用公稱最大粒徑為9.5mm集料的SBS聚合物浙青混凝土，且其中>4.75mm粒徑的集料所占集料總重量比例不低于60%,0.075mm粒徑集料所占集料總重量比例不低于9%，中粒徑浙青混凝土抗滑表層采用公稱最大粒徑為13.2mm或16mm集料的SBS聚合物改性浙青混凝土,且其中>4.75mm粒徑的集料所占集料總重量比例為65 75%，0.075mm粒徑集料所占集料總重量比例不低于7%。
2.根據權利要求1所述的鋪裝結構，所述黏結防水層由1.8 2.2kg/m2SBS聚合物改性浙青膜與9.5 13.2mm單粒徑碎石復合結構組成,碎石用量為7 8kg/m2。
3.根據權利要求1所述的鋪裝結構，所述防水層為0.8 1.0kg/m2乳化SBS聚合物改性浙青膜。
4.根據權利要求1所述的鋪裝結構，所述水泥混凝土橋面板抗剪槽為延橋面橫向的刻制槽，間隔寬度為10 15cm，刻槽寬度為I 1.5cm，槽深度為0.5 1cm。
5.根據權利要求1所述的鋪裝結構，所述小粒徑浙青混凝土調平層平均厚度為3-4cm。
6.根據權利 要求1所述的鋪裝結構，所述中粒徑浙青混凝土防滑表層平均厚度為4cm。
7.權利要求1所述的水泥混凝土路面倒裝式浙青混凝土鋪裝結構的施工方法，包括如下步驟:(I)在水泥混凝土橋面刻槽，清除雜物；(2)在干燥的橋面按照1.8 2.2kg/m2劑量灑鋪聚合物改性浙清膜，然后按照7 8kg/m2的劑量撒9.5 13.2mm單粒徑碎石，形成黏結防水層；(3)在黏結防水層上鋪筑3-4cm厚公稱最大粒徑為9.5mm的聚合物浙青混凝土調平層；(4)灑鋪0.8 1.0kg/m2乳化SBS聚合物改性浙青膜防水層；(5)在防水層上鋪筑4cm厚公稱最大粒徑為13.2mm或16_的聚合物改性浙青混凝土抗滑表層；(6)養生12h,開放交通。
8.根據權利要求7所述的施工方法，所述步驟(I)利用小型銑刨機延橋面橫向方向按照10 15cm間隔進行刻槽，槽寬I 1.5cm，槽深度為0.5 1cm，然后用高壓水將表面碎塊沖洗干凈，晾至干燥。
全文摘要
本發明涉及水泥混凝土橋面倒裝式瀝青混凝土鋪裝結構，從橋面至表層以次由如下結構層組成水泥混凝土橋面板抗剪槽，黏結防水層，小粒徑瀝青混凝土調平層，防水層和中粒徑瀝青混凝土抗滑表層。本發明的從表面層至下面層，混合料的最大公稱粒徑遞減，即小粒徑集料層位于下面層，按照該方案進行設計的橋面瀝青混凝土鋪裝檢測結果表明該技術方案具有良好的高溫、密實性，其黏結防水層具有較高的拉拔強度，可有效避免瀝青混凝土層在車輛荷載作用下的剪切推移破壞。
文檔編號E01D19/12GK103243648SQ201310193869
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月23日 優先權日2013年5月23日
發明者王旭東, 張蕾, 周興業, 曾峰, 肖倩, 張宇, 張晨晨, 單伶燕 申請人:交通運輸部公路科學研究所, 中路高科(北京)公路技術有限公司