浇注式沥青混凝土在桥面铺装中的应用研究 |
来源: 发布日期:2006-7-26
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摘要:浇注式沥青混凝土有着不透水、整体性强、柔韧性好和抗老化性能优良的特点。近年来在大中型桥梁、特别是在钢桥桥面铺装中得到了较多的应用,引起了人们的关注。结合浇注式沥青混凝土在工程实践中的应用,对其基本性能作了进一步地探讨 关键词:浇注式沥青混凝土;桥面铺装;应用研究 浇注式沥青混凝土(Gussasphah)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,它属于悬浮式密实型结构的沥青混凝土。它的特点是在施工温度(220℃ ~250℃)下具有较好的流动性和施工和易性,由于沥青混合料有一定的流动性,只需要用摊铺整平机即可完成施工(不需碾压),并能达到规定的密实度和平整度。混合料本身具有细集料含量高,矿粉含量高,沥青含量高等特点,较多的沥青及矿粉含量使骨料处于悬浮状态。与热碾压沥青混凝土不同,其空隙率很小,而且内部空隙不连续,因而成型的浇注式沥青混凝土不透水,耐冻融、耐油、抗老化;同时,沥青混凝土变形能力强,整体性优良,具有优良的抗低温开裂与抗疲劳开裂性能。由于浇注式沥青混凝土这种特殊的性能,近年来在大中型桥梁、特别是在钢桥桥面铺装中的应用,引起了人们的关注。然而在我国,浇注式沥青混凝土的研究才刚刚起步,仅在某些钢桥面铺装中得以应用,例如江阴长江大桥、山东胜利黄河大桥以及安庆长江大桥。随着对浇注式沥青混凝土的优越性能的了解,预示它在今后具有较为广泛的应用前景。 1 工程概况 l.1 概述 东海大桥工程位于杭州湾北部的东海海域,大桥全长约3lkm(其桩号为K0+49.5~K31+47.929,共分为陆上段、跨海段、开山海堤段,其中陆上段(芦潮港新老大堤之间)约2.208km,跨海段(芦潮港至小洋山之间)为26.9815km,开山海堤段约1.8km。大桥总宽度为31.5m,其中沥青混凝土铺装宽度为2×13.75m,设计为6车道。 1.1.1 东海大桥的交通条件与环境条件 根据洋山深水港的货运规划与发展,预计吞吐量2005年为165万箱,2010年增加到420万箱,2020年则到1045万箱 货运主要经东海大桥进入上海,此外预计还有进出港口途径东海大桥的大客车、小汽车等客运车辆。以此计算东海大桥的交通量如表1,该交通量即为东海大桥桥面铺装设计时需要考虑的交通量。 根据表1预测的交通流量,计算得平均年交通量增长率为11。东海大桥设计为双向6车道,依据下式计算得在15年内每车道累计交通量为一般高速公路一个车道上设计的累计 标准轴次极限约(20~30)×l06,而东海大桥的交通量几乎是一般高速公路的2倍,可见交通量之大。同时从交通组成可见,大桥通行的车辆85 以上是集装箱和大中型货车,交通性质属于特重型交通。 东海大桥位于海洋之中,海洋上日照时间长,紫外线辐射强烈,同时海洋上风大浪高 海风中富含氯离子,积累的盐分对桥面铺装有一定的侵蚀作用。桥面的日常养护维修比内陆要困难得多,故特别希望桥面能具有长久的使用寿命而不产生严重损坏。 1.1.2 特定的气候交通条件下桥面沥青铺装设计的主要要求 (1)沥青铺装层要求良好的抗车辙性能。由表1可见,东海大桥交通流量非常大,且85 都是集装箱等重载车辆,通行交通属于特重交通。闲此,如何保证桥面沥青铺装层具有特别高的抗车辙性能,以期能够有效地防止或延缓沥青铺装层车辙的出现,是桥面铺装设计的技术关键。 (2)沥青铺装层要求良好的耐久性。东海大桥在海洋上日照时间长,紫外线辐射强烈,沥青铺面老化会比较快。同时海风中富含氯离子,积累的盐分对桥面铺装会产生一定的侵蚀作用。试验证明沥青混合料经受盐分长期的侵蚀,沥青要产生剥离而使性能下降。因此桥面铺装设计应考虑提高其抗老化和抗腐蚀能力。东海大桥为联接深水港与陆地交通的唯一通道,维修困难。铺装设计应尽可能考虑铺装层有良好耐久性以减少维修,同时,也应考虑减少桥面铺装结构的整体翻修。 (3)铺装层与桥面板要求良好的粘接性和抗渗性。重交通条件下,沥青铺装层与水泥混凝土桥面板要求具有良好的结合力,以防止脱层或产生剪切推移}同时又能有效地防止水的渗入,起到保护桥面板的作用。 (4)沥青铺装具有良好的抗滑性能。东海大桥是跨海桥梁,海洋型气候空气湿度大,暴雨、阵雨现象较为常见,在这种气候条件下,桥面湿滑,抗滑性能降低,而集装箱车辆行驶时虽然速度并不很快,但由于惯性大,铺面铺装设计同样应考虑保证良好的抗滑性能,以保证交通安全。 (5)沥青铺装对桥面板等结构有良好的保护作用。由于桥面板主要为现浇高性能混凝土,施工面积大,工艺较难控制,桥面板上存在干缩微裂缝问题,如果富含盐分的水渗入会腐蚀桥面钢筋及箱梁结构。因此,要求桥面铺装对桥面板等桥梁结构有良好的保护作用以确保桥梁结构的使用寿命。 1.2 桥面铺装结构 针对东海大桥所处区的气候环境和交通荷载对桥面铺装提出的特殊要求,通过深入的试验研究,采用了铺装底层为浇注式沥青混凝土的铺装结构。桥面铺装结构设计如下: 桥面沥青铺装按两层设汁,总厚度80ram,铺装下层采用GA10浇注式沥青混凝土,厚度30mm,铺装上层采用改性沥青SMA一13,厚度50mm。桥面铺装结构示意图如图1。 2 浇注式沥青混凝土 2.1 浇注式沥青结合料 下层浇注式沥青混合料所用结合料为改性沥青与湖沥青配合而成。改性沥青与湖沥青的比例为80%:20%。经掺配用于拌制浇注式沥青混合料的结合料其技术贾求列于表2。 2.2 预拌碎石 预拌沥青碎石撒布于浇注式沥青混凝土表面,并嵌入约1/2,以增强浇注式沥青混凝土与改性沥青SMA的粘结效果,增强界面的抗剪能力。主要采用5~10mm的硬质碎石与0.3 ~1.5%的AH~70 百油沥青在140℃~160℃温度下拌和而成。 预拌碎石幔 要求 表3 示。 (3)浇注式沥青混凝土的运输由于采用Cooker(密封式自动保温机),从而有效避免了沥青的运输氧化。 (4)由于浇注式沥青混凝土使用了较高的沥青结合料,在高温下施工流动性好,基本无空隙,从而长期老化不明显,水稳性能好。东海大桥桥面铺装工程正在实施中,浇注式沥青混凝土的组成和性能也尚有许多技术问题需要进一步研究。桥面铺装的使用效果也有待工程实施后更进一步的实践检验。 参考文献 [1] 肯志宏,李玉龙。陈仕周.复合式改性沥青在钢桥面浇注式沥青混凝土中的应用[A].2004年改性沥青应用技术论坛[C],2004(12). [2] 邓学钧,黄晓明.路面设计原理与方法EM].北京;人民交通出版社, 2001. [3] 李洪涛,黄卫.浇注式沥青混凝土在日本桥面铺装上的应用[J].华东公路,1999(3). [4] 村上宪同,山岸一彦.本州四国连络桥钢桥面铺装基本(草案)[M].日本:(社)日本道路协会,1984:36~40.
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