钢桥面铺装技术的研究现状及展望

　　摘要 为了明确国内外钢桥面铺装技术的研究现状，对钢桥面铺装材料与结构、钢桥面铺装防水材料与防水体系等热点问题的研究进展进行综述和总结。文章首先对比分析浇筑式沥青混凝土类、环氧沥青混凝土类和组合铺装类三类铺装材料的特性和新型铺装材料，结果表明：浇筑式沥青混凝土类的使用效果优于其他铺装体系，该铺装体系成熟、稳定性好，对桥面的适应能力强。随后对目前钢桥面铺装使用的热熔型、溶剂型、热固性防水粘结材料的特点以及Eliminator和MMA防水粘结体系进行了简要说明。最后对钢桥面铺装技术进行总结和展望。

　　关键词 钢桥面铺装;浇筑式沥青混凝土;环氧沥青混凝土;防水粘结体系

　　0 引言

　　改革开放以来，国内的交通建设蓬勃发展，桥梁建设技术水平逐年提高，目前已经承建了许多世界级的大跨径桥梁工程。其中，钢桥面铺装技术是桥梁建设项目中的重点，受到国内研究学者的广泛关注。国外在大跨径桥梁的建设相较于国内起步较早，特别是在钢桥面铺装技术方面，积累了大量先进经验[1]，德国、日本等国家制定了钢桥面铺装规范。

　　如今的钢结构桥梁以结构复杂的正交异性桥面板结构居多，其受力和变形特点远比一般公路和混凝土桥梁的铺装复杂[2]。钢桥面铺装结构不仅能够将车辆荷载传递到钢桥受力层，同时防止钢桥面腐蚀的保护层，为行车提供舒适度的服务层。钢桥面铺装质量直接影响到行车的安全性、舒适性、桥梁结构的耐久性，以及投资效益和社会效益[3]。经过各学者30余年的不懈努力，使钢桥面铺装结构和体系逐渐完善和成熟。该文主要针对钢桥面铺装材料与结构、防水材料与防水粘结体系两个方面对国内外研究现状进行分析。

　　1 钢桥面铺装材料与结构

　　目前，沥青混合料体系仍是钢桥面铺装结构的主要体系。随着科研人员的不懈努力，研发出不同类型的改性沥青，包括浇筑式沥青混凝土GA、环氧树脂沥青混凝土、沥青混凝土MA以及改性沥青SMA等不同性能的铺装材料。依据不同的铺装材料组合形式，国内外大跨径钢桥面常用的铺装结构主要包括：浇筑式混凝土类、环氧沥青混凝土类、组合铺装结构类[4]。

　　1.1 浇筑式沥青混凝土

　　浇筑式沥青混凝土属于悬浮密实结构，拥有较小的孔隙率，在较高的施工温度下保持较好的流动性。浇筑式沥青混凝土在成型后具备较好的抗老化性能以及变形能力，能够在低温环境下保持整体性能，很少出现低温开裂等病害。此外，浇筑式沥青混凝土与钢板之间能够保持较好的粘结性，能够提升铺装路面的使用耐久性[5]。

　　浇筑式沥青混凝土按照生产工艺可分为GA和MA两种。主要区别在于沥青胶结料的配比设计，MA使用的胶结料属硬质沥青，是由高含量湖沥青和少量普通沥青混合配比而成;GA使用的胶结料配比主要分为3类，在湖沥青的基础上，配比定量的基质沥青、改性沥青或者聚合物改性沥青[6]。国内比较经典的浇筑式桥面铺装结构是在铺装面层设计SMA型路面结构，此种骨架结构的路用性能较好，在公路沥青路面设计中使用广泛，能够为行驶车辆提供较好的抗滑力，保障行车安全[7]。浇筑式桥面铺装结构造价相对经济，在20世紀引入国内，相关技术人员对浇筑式铺装技术进行了大量的研究，并在较多的桥梁建设项目工程中使用，其中的代表桥梁有重庆菜园坝长江大桥、深圳湾公路大桥等，表现出较好的使用效果。国家交通运输部在2006年制定的钢桥面铺装设计规范中，对不同工程状况下的浇筑式沥青混凝土铺装结构性能与施工标准进行了详细的介绍。而且，浇筑式沥青混凝土技术还在不断发展，最近几年修建的大跨径钢桥中也有较多使用浇筑式铺装结构，在后续的浇筑式沥青混凝土运用中，不断总结与改进浇筑式铺装工程技术，使浇筑式沥青混凝土技术逐渐完善[8]。

　　1.2 环氧式沥青混凝土

　　环氧沥青混凝土EAC是在沥青中添加环氧树脂和固化剂。环氧树脂作为新兴路面材料，近些年在公路工程中广泛应用，在添加路面基本铺筑材料，并经过一段时间的养护之后，树脂胶浆中会出现一些细小的孔洞结构，而且强度较高，适合作为混合料胶结材料。环氧沥青混凝土作为一种优良的热固性铺面材料，在建设完成后具备较高的强度和耐久性，能够承受行车荷载施加的疲劳荷载。环氧沥青混凝土类典型铺装结构一般采用双层环氧沥青混凝土，其中，某些大跨径桥梁也有采用在环氧沥青混凝土上层加铺改性沥青混凝土的结构形式。这两种结构在国内桥梁建设中均得到了成功应用，武汉兴州长江大桥、天津国泰大桥设计使用的环氧沥青混凝土铺装结构运营多年，仅进行了少量修补，可见环氧式沥青混凝土类型的可靠性[9]。

　　目前，依据施工时桥面摊铺温度的不同，环氧式沥青混凝土主要可以分为冷拌、温拌，以及热拌3种类型。其中，环氧式沥青混凝土常用冷拌类型铺装结构，根据各功能层具体作用分层设计，各层功能明确，在铺装完工之后具有较好的使用性能，特别是在交通量较大的桥梁使用过程中，环氧沥青混凝土能够较好地抵抗车辆荷载的剪切作用，减少路面裂缝的产生，提升铺装层的使用寿命，因此得到了国内外许多桥梁设计人员的认可[10]。此外，环氧式桥面铺装结构施工便捷，对于桥梁所处的气候环境具备较高的适应阈值，后期维修较为方便。

　　1.3 组合铺装结构

　　组合铺装结构在前两种结构形式基础上发展而来，充分考虑结构层材料特点进行桥面铺装，一般为两种以上不同材料进行组合铺装，组合设计形式多样，能够在最大程度上提升桥面铺装的设计使用年限。组合铺装在国内外均有大范围推广应用，其中国外钢桥梁设计中多在不同材料粘结层之间添加强度较大的钢板，同时在铺装材料中添加石英矿粉等材料，提升材料的整体刚度，与钢板紧密结合共同形成桥面铺装体系，不过此种方法造价昂贵，在铺装设计过程中应根据桥梁所在地区的环境气候，选择合适的粘结剂，避免结构层出现空隙，影响铺装层的性能，使其服务寿命大打折扣[11]。组合铺装结构在国内钢桥梁铺装设计中的应用近年来逐渐增多，国内科研人员考虑使用有机纤维代替石英矿粉等材料，提升铺装材料的粘结强度，降低造价的同时能够减小桥面的重量，增加桥梁的稳定性[12]。目前沥青路面裂缝自愈合研究火热，添加不同性质的纤维材料，在桥面铺装中使用自愈合技术，当铺装层在行车荷载反复磨耗之下出现微小的裂缝时，桥面沥青路面裂缝能够自主修复，减轻桥梁的养护工作强度，在国内非常具有推广价值。

　　推荐阅读：桥梁桩基论文文献3篇

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 钢桥面铺装技术的研究现状及展望

文章地址： http://www.qikanvip.com/luqiaojianshe/61825.html