一种可常温施工的树脂沥青混凝土铺装结构及其铺装方法

摘要

本发明公开了一种可常温施工的树脂沥青混凝土铺装结构及其铺装方法，特点是该铺装结构，包括涂覆在桥面钢板上的树脂沥青防水抗滑界面层及铺设在树脂沥青防水抗滑界面层上的冷拌树脂沥青混凝土层，树脂沥青防水抗滑界面层包括树脂沥青及均匀散布在树脂沥青上的粒径为3-5mm的小碎石，树脂沥青在桥面钢板上的涂布量为1.0-1.2kg/m2，小碎石散布量为3-5kg/m2，拌树脂沥青混凝土层由树脂沥青6-10%，级配的沙石矿料90-94%，聚酯纤维0.1-0.3%组成，树脂沥青由环氧树脂40%、石油沥青40%和改性胺固化剂20%组成，优点是具有明显的防腐防水能力和耐夏季高温能力，同时重载车长期运行无车辙病害。

说明书

技术领域

本发明涉及一种道路与桥梁的路面铺装，尤其是涉及一种可常温施工的树脂 沥青混凝土铺装结构及其铺装方法。

背景技术

车辙指沥青路面经过一定时间的运行后在车轮轮迹带位置产生不可恢复的 下凹变形。在重载车较多的炎热地区，路面车辙现象较为普遍。当车辙较深时， 因路面平整度丧失，车辆在该路面行驶的舒适性变差，表面粗糙抗滑的特性减弱， 行车安全性也降低了。同时，路面铺装的实际厚度变小，铺装层受力状态变得更 加不利，其它路面病害如泛油和开裂也接踵而来，路面使用寿命随之大幅缩短。

当前，我国道路运输成本高昂，运输管理比较困难，超载运输的现象较为普 遍，有些车辆的轴重甚至超过了25吨，对沥青混凝土路面构成了重大威胁。不 少的沥青路面使用仅一两年时间即出现了严重的车辙问题，不得不进行多次的翻 新罩面，不仅道路的维护费用高昂而且浪费了宝贵资源。有些路面铺装，例如钢 箱梁桥上的桥面铺装和重载疏港专用通道等，其使用温度和荷载条件更为恶劣， 一旦发生较大的铺装车辙和推移变形，则导致整个路面铺装层迅速崩溃。这些路 面对车辙的容忍度是很低的。因此，我们需要研究能抵抗高温重载的无车辙高级 路面的钢桥面铺装技术，满足这方面的工程需要。

现有的提高沥青路面抗车辙能力主要通过调整沥青混合料的级配和最佳沥 青用量或添加抗车辙外加剂等方法，这种常规方法在一定程度上提高了沥青混合 料的耐高温和承重能力，从而推迟车辙发生的时间，延长路面的使用寿命。但是 沥青路面出现车辙的根本原因是沥青混合料中沥青的流变特性决定的，随着使用 温度的提高和荷载的加重，沥青的流变特性愈加明显，而现有技术中通过在基质 沥青中添加橡胶或塑料等高分子聚合物来改变沥青的流变性或粘度，进而改变沥 青混合料的耐高温重载能力，这种改性仅仅是相对于基质沥青而言性能的相对提 高，其高温重载下的流变特性并未根本改变，因此温度较高或通过重载车辆时抗 车辙能力仍然较弱，，而且因大量添加聚合物材料也使得沥青混合料的拌合和摊 铺等施工温度大幅提高，施工难度大大增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以在常温下施工的质量可靠、施工 方便且综合造价相对低廉的耐高温重载的可常温施工的树脂沥青混凝土铺装结 构及其铺装方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可常温施工的树脂沥青 混凝土铺装结构，所述的铺装结构包括涂覆在桥面钢板上的树脂沥青防水抗滑界 面层及铺设在所述的树脂沥青防水抗滑界面层上的冷拌树脂沥青混凝土层。

所述的树脂沥青防水抗滑界面层包括树脂沥青及均匀散布在所述的树脂沥 青上的粒径为3-5mm的小碎石，所述的树脂沥青在所述的桥面钢板上的涂布量为 1.0-1.2kg/m²，所述的小碎石散布量为3-5kg/m²。

所述的冷拌树脂沥青混凝土层厚度为4-6cm，所述的冷拌树脂沥青混凝土层 由以下原料成分及重量百分比组成：树脂沥青6-10%，级配的沙石矿料90-94%， 聚酯纤维0.1-0.3%。上述组分在常温条件下即可发生化学的胶联固化反应，生 成具有一定强度和变形率的树脂沥青，以该树脂沥青为胶结料拌制的沥青混凝土 比传统的沥青混凝土强度高，抗车辙，耐高温。

所述的树脂沥青由以下原料成分及重量百分比组成：环氧树脂40%、石油沥 青40%和改性胺固化剂20%。

所述的改性胺固化剂为亚甲基二苯胺或多乙烯多胺。

一种可常温施工的树脂沥青混凝土铺装方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将维修车道的交通封闭，挖除损坏的原桥面铺装，重新对桥面钢板进行 抛丸除锈达到表面清洁度Sa2.5和粗糙度60～100μm的标准；

2）将树脂沥青按1.0-1.2kg/m²的涂布量刮涂在处理后的桥面钢板上，然后 将粒径为3-5mm的小碎石按3-5kg/m²的量散布在树脂沥青表面，经固化3天后 形成抗拉拔能力大于10MPa的树脂沥青防水抗滑界面层；

3)将冷拌树脂沥青混合料浇筑在树脂沥青防水抗滑界面层上，固化养生4-5 天后形成4-6cm厚的冷拌树脂沥青混凝土层，即完成无车辙钢桥路面的铺装。

所述的冷拌树脂沥青混合料由以下原料成分及重量百分比组成：树脂沥青 7-10%、沙石矿料90-93%及聚酯纤维0.1-0.3%。

所述的树脂沥青由以下原料成分及重量百分比组成：环氧树脂40%、石油沥 青40%和改性胺固化剂20%。

所述的改性胺固化剂为亚甲基二苯胺或多乙烯多胺。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种可常温施工的树脂沥青混 凝土铺装结构，该铺装结构包括涂覆在桥面钢板上的树脂沥青防水抗滑界面层及 铺设在树脂沥青防水抗滑界面层上的冷拌树脂沥青混凝土层，该树脂沥青防水抗 滑界面层包括树脂沥青和用于抗滑的小碎石，该树脂沥青由环氧树脂、石油沥青 和改性胺固化剂组成，环氧树脂和石油沥青等大分子物质通过改性胺固化剂在常 温条件下即可发生化学的胶联固化反应，生成具有一定强度和变形率的树脂沥 青，该树脂沥青比普通改性沥青具有明显的粘结强度和耐温度能力；并且本发明 该树脂沥青增加了石油沥青用量，减小树脂沥青混合料中的空隙，使铺筑的路面 完全防水；冷拌树脂沥青混合料按树脂沥青6-10%、沙石矿料90-94%及聚酯纤维 0.1-0.3%组成，在保证路面强度的同时，克服了普通沥青路面因沥青用量多而出 现的路面泛油问题；本发明树脂沥青胶无毒无味，不含甲苯或二甲苯等有害溶剂， 对环境友好。

综上所述，本发明采用的铺装结构和技术属于钢桥面铺装的薄层无车辙结 构，比改性沥青混凝土铺装具有明显的防腐防水能力和耐夏季高温能力，同时重 载车长期运行无车辙病害，不仅适用于新建钢桥的桥面铺装，还可以用来对破损 的旧桥面铺装进行维修更换。本发明的树脂沥青可在常温下发生化学胶联固化反 应，不同于从国外引进的热固性环氧沥青混凝土。冷拌树脂沥青混合料铺装桥面 可在常温条件下施工，不需要大型的热拌沥青混凝土拌和站，施工及后期维护十 分简便。

附图说明

图1为本发明可常温施工的树脂沥青混凝土铺装结构结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本发明一种可常温施工的树脂沥青混凝土铺装结构，该铺装结构包括涂覆在 桥面钢板1上的树脂沥青防水抗滑界面层2及铺设在树脂沥青防水抗滑界面层2 上的冷拌树脂沥青混凝土层3，按施工顺序，该铺装组合结构共分两层：

第一层：树脂沥青防水抗滑界面层2

将维修车道的交通封闭，挖除损坏的原桥面铺装，重新对桥面钢板进行抛 丸除锈达到表面清洁度Sa2.5和粗糙度60～100μm的标准；然后立即在其表面上 刮涂一层混合好的树脂沥青，刮涂量一般为1.0-1.2kg/m²，然后在刮涂好的胶 面上均匀洒布一层3-5mm粒径的小碎石4，撒布量一般为3-5kg/m²。待树脂沥青 固化后形成不透水的防水树脂沥青膜，隔绝外界空气与钢板的接触防止钢板锈 蚀。该树脂沥青膜对钢板粘结牢固，且表面粘结有均匀撒布的小碎石，用于防止 桥面铺装层在车轮剪切作用下滑动。该界面层为树脂沥青防水抗滑界面层。其中 树脂沥青由环氧树脂40%、石油沥青40%和改性胺固化剂20%组成，改性胺固化 剂为亚甲基二苯胺或多乙烯多胺等，上述组分在常温条件下即可发生化学的胶联 固化反应，生成具有一定强度和变形率的树脂沥青，其性能指标应满足表1的要 求。在常温下（10-40℃）树脂沥青的表干时间大于5小时且小于24小时。

表1树脂沥青技术指标要求

第二层：冷拌树脂沥青混凝土层3

冷拌树脂沥青混凝土层铺装厚度为4-6cm，其由树脂沥青、沙石矿料及聚酯 纤维等按设计的比例混合配置而成，在铺装混合料拌合生产时将树脂沥青作为沥 青混凝土的胶结材料，将级配好的沙石料和聚酯纤维等材料固结在一起，生成有 别于常规的耐高温重载的特殊沥青混凝土（如热拌沥青混凝土和热固性环氧沥青 混凝土），我们称树脂沥青混凝土为RA（Resin Asphalt）。RA后面的数字表示级 配石料的最大粒径。

其中树脂沥青混合料的配置百分比如下：（重量百分比）树脂沥青6-10%； 级配的沙石矿料90-94%；聚酯纤维0.1-0.3%，由表2可见本发明冷拌树脂沥青 混合料RA与普通改性沥青混凝土的显著区别，不像普通沥青混凝土那样在高温 重载下容易变软。冷拌树脂沥青混合料的矿料级配可参照下表3所示

表2冷拌树脂沥青混合料力学性能要求

表3RA13矿料级配范围

实施例2

浙江某新建斜拉桥主桥跨径680米，采用钢箱梁结构，钢箱梁顶板厚14mm， 桥面铺装要求限重每平方米不大于200kg，铺装厚度不大于8cm。该桥梁是连接 港口的重要通道，预计每日集装箱重车超过20000辆，该桥梁所处地区高温多雨， 夏季最高气温可达41℃。设计单位经方案比选，决定采用本发明树脂沥青混凝 土（ER）作为钢桥面铺装结构。铺筑设计厚度为60mm，具体设计方案如下：

1、桥面钢板1经抛丸除锈后表面清洁度达到Sa.2.5级，粗糙度达到60～ 100μm，然后刮涂树脂沥青1.0-1.2kg/m²，撒布3-5mm粒径小碎石4为4kg/m²， 经固化3天后形成树脂沥青防水抗滑界面层2，其对桥面钢板1的抗拉拔能力大 于10MPa，其中树脂沥青由环氧树脂40%、石油沥青40%和改性胺固化剂20%组成， 改性胺固化剂为亚甲基二苯胺；

2、树脂沥青混凝土级配选用RA13，树脂沥青用量选用7.2%，5mm长聚酯纤 维用量为0.2%，其余为级配的沙石矿料，合计为100%。混合料拌合采用JS750 通用的水泥混凝土拌和机搅拌，采用通用的沥青混凝土摊铺机和压路机进行摊铺 碾压作业，固化养生4天后形成达到设计强度要求的冷拌树脂沥青混凝土层3。 试验结果见下表4所示。经大型足尺加速加载试验机检验，未见不良病害出现。

表4RA13树脂沥青混凝土性能检测结果

  试验项目   技术要求   试验方法   马歇尔稳定度kN（70℃）   ≥50   50次击实   流值0.1mm   22   T 0702-2000   击实孔隙率%   0～2   T 0702-2000   车辙动稳定度次/mm（70℃）   ≥50000   T0719   水稳定性:残留马歇尔稳定度%   ≥90   T0790   冻融劈裂试验残留强度比%   ≥90   T0729   -10℃低温弯曲极限应变×10^-6  ≥7000   T0728

实施例3

江苏XX大桥是主跨为1590米的钢箱梁悬索桥，原桥面铺装为国外引进的 5.5cm厚的热固型环氧沥青混凝土双层铺装结构。经5年运行后，原钢桥面铺装 出现多处裂缝和坑洞，地表水通过裂缝进入到铺装层底部钢板位置，导致桥面钢 板出现锈蚀，铺装层在水的作用下破坏更加严重。虽采用普通改性沥青混凝土和 环氧混凝土对破坏部位进行多次维修，但仍不能消除桥面铺装的病害。2011年， 决定采用树脂沥青混凝土ER铺装结构对原桥面破损严重的重载车道进行维修。

具体实施步骤为：

1、封闭要维修车道的交通，挖除损坏的原桥面铺装，重新对桥面钢板进行抛 丸除锈达到Sa2.5和粗糙度60～100μm的标准；

2、在处理后的桥面钢板1上刮涂树脂沥青1.0-1.2kg/m²，撒布3-5mm粒径小 碎石4为5.0kg/m²，经固化3天后形成树脂沥青防水抗滑界面层2，其对桥面钢 板1的抗拉拔能力大于10MPa，其中树脂沥青由环氧树脂40%、石油沥青40%和 改性胺固化剂20%组成，改性胺固化剂为多乙烯多胺；

3、树脂沥青混凝土级配选用RA13，树脂沥青用量选用7.5%，5mm长聚酯纤 维用量为0.2%，其余为按表1-4级配的沙石矿料，合计重量为100%，混合料拌 合采用JS750型通用的水泥混凝土拌和机搅拌，采用通用的沥青混凝土摊铺机和 压路机进行摊铺碾压作业，铺筑好的路面经固化养生5天后形成达到设计强度要 求的冷拌树脂沥青混凝土层3，重新恢复交通通行。

采用ER方式修复的桥面铺装经接近一年的实际重载运行，目前桥面铺装修复 效果良好，未见类似先前病害再次发生。

本发明决不局限于上述的优选实施方式，而是在不背离本发明的精髓和范围 的前提下，可以在这个优选实施方式中作出各种修改和变化，而本发明的范围仅 由所附的权利要求书所限定。