CN114808690A - 一种钢桥面铺装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢桥面铺装结构，包括在钢桥面板上依次铺设的防腐层、弹性过渡层、粘结层、高分子预制型材层和抗滑层；弹性过渡层采用反应型树脂与粒径小于5mm的填料共混制得，反应型树脂为聚氨酯、改性环氧树脂、甲基丙烯酸树脂、液体硅橡胶、液体聚硫橡胶中的一种或多种组合或其改性物；高分子预制型材层采用拼接式结构，高分子预制型材层是采用热塑性树脂或热固性树脂或其改性物预制的型材层；抗滑层采用反应型树脂与集料共混制得。本发明钢桥面铺装结构不仅具有非常优异的抗低温开裂性以及抗疲劳性能，而且具有优异耐磨性能和抗折性能，还具有优良的高稳定性和抗载荷变形能力，真正意义上实现了超薄型钢桥面铺装结构的长寿命。
Description
技术领域
本申请属于202010635098.3的分案申请。
本发明属于钢桥面铺装技术领域，具体涉及一种钢桥面铺装结构。
背景技术
在钢桥面铺装技术领域，开发超薄超轻型的钢桥面铺装结构一致是本领域研究的热点。
现有技术中，文献CN207331448U提供了一种长效耐疲劳钢桥面铺装结构，自上而下依次包括柔性混凝土磨耗层、刚性混凝土结构层和柔性混凝土保护层，柔性混凝土磨耗层安设在刚性混凝土结构层上，刚性混凝土结构层安设在柔性混凝土保护层上，柔性混凝土保护层用于安设在钢桥面板上，即三层复合式铺装采用柔+刚+柔体系，柔性混凝土磨耗层为功能层，满足排水、行车舒适性要求，刚性混凝土结构层为结构层，提高桥面系刚度，降低应力水平，柔性混凝土保护层为保护层，吸收应力、追随钢桥面板变形，还可以连同防水粘结层组成防水体系。然而，如前所述的钢桥面铺装结构虽然能够实现超薄型铺装，但其耐磨性能和抗折性能有待进一步优化，且其在冬季使用过程中的抗低温开裂性能较差。
发明内容
本发明目的在于提供一种耐磨性能和抗折性能优异且抗低温开裂性能好的超薄型钢桥面铺装结构。
为了实现上述目的，本发明采用了如下所述技术方案。
一种钢桥面铺装结构，包括在钢桥面板上依次铺设的防腐层、弹性过渡层、粘结层、高分子预制型材层和抗滑层；弹性过渡层具有自流平性能且其弹性回复率不小于98％、压缩比不大于4％，弹性过渡层采用反应型树脂与粒径小于5mm的填料共混制得，反应型树脂为聚氨酯、改性环氧树脂、甲基丙烯酸树脂、液体硅橡胶、液体聚硫橡胶中的一种或多种组合或其改性物；粘结层采用树脂粘接剂；高分子预制型材层采用拼接式结构，相邻预制模块采用搭接或卡接的方式连接，且连接后的不同预制模块表面位于同一水平面；高分子预制型材层是采用热塑性树脂或热固性树脂或其改性物预制的型材层；抗滑层采用反应型树脂与粒径为2-10mm的集料共混制得，集料为无机矿料与有机材料的共混物。
作为优选方案，防腐层厚度为0.03-0.1mm，弹性过渡层厚度为2-20mm，高分子预制型材层厚度为10-50mm，抗滑层厚度为2-10mm。作为更优选方案，防腐层厚度为0.05-0.8mm，弹性过渡层厚度为5-10mm，高分子预制型材层厚度为30-35mm，抗滑层厚度为4-6mm。
作为更优选方案，反应型树脂为改性环氧树脂，其粉胶比为粉：胶＝65-85：35-15，
更优选为粉胶比为粉：胶＝75:25，集料为铁钢砂：金刚砂：橡胶粉按质量比为2:2:1的混合物。
进一步地，高分子预制型材层的中空率为30-70％。
作为优选方案，高分子预制型材层采用改性ASA、ASA合金、PA合金或PVC合金。
有益效果：
1)本发明钢桥面铺装结构不仅具有非常优异的抗低温开裂性以及抗疲劳性能，解决了钢桥面铺装结构在冬季使用过程中的低温开裂难题，而且具有优异耐磨性能和抗折性能，还具有优良的高稳定性和抗载荷变形能力，在不采用环氧沥青混合料和混凝土的情况下还能够兼顾环氧沥青混合料铺装结构和混凝土铺装结构的优点，真正意义上实现了超薄型钢桥面铺装结构的长寿命；
2)采用本发明钢桥面铺装结构，使用过程中，无论是因桥面动载变换或是因风力引起的钢桥本身扰动，都不会造成钢桥面扭曲变形和翘曲变形，巧妙地解决了超大跨径钢桥面在使用过程中发生扭曲变形和翘曲变形的问题；
3)相比于现有常规钢桥面沥青混凝土铺装结构，采用本发明钢桥面铺装结构，可减少钢桥面铺装恒载30％-60％，从本质上降低了超大跨径钢桥的承载要求和施工难度；在满足钢桥同等承载要求的情况下，采用本发明钢桥面铺装结构可大幅提高超大跨径钢桥的安全系数；
4)本发明钢桥面铺装结构强度高、模量适中、结构巧妙，能彻底隔绝水分，形成了粘结、防水、缓冲、耐磨耗的一体化功能层，保证了钢桥路面铺装的防水性能，延长了钢桥路面铺装结构的使用寿命，降低了维护费用；
5)本发明钢桥面铺装结构施工工艺非常便捷，铺装主体材料可工厂预制，现场拼装。
附图说明
图1是本发明实施例1中钢桥面铺装结构示意图；
图2是实施例1中钢桥面铺装结构的高分子预制型材层平面示意图；
图3是实施例1中相邻的高分子预制型材层连接部位示意图；
图4是本发明实施例2中钢桥面铺装结构示意图；
图中，1-钢桥面板(钢板)、2-防腐层、3-弹性过渡层、4-高分子预制型材层、5-抗滑层、6-连接件。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在此指出以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本发明的内容作出一些非本质改进和调整，均在本发明保护范围内。
实施例1
一种钢桥面铺装结构，如图1、图2和图3所示，包括在钢桥面板1(钢板)上依次铺设的防腐层2、弹性过渡层3、高分子预制型材层4和抗滑层5，在弹性过渡层3与高分子预制型材层4之间设置有粘结层(图中未示意)；弹性过渡层3和抗滑层5均采用一体成型结构，单块高分子预制型材层4的规格为6-12米长、1-1.8米宽，相邻的高分子预制型材层4采用搭接或卡接的方式连接，且连接后的所有高分子预制型材层4表面位于同一平面。
其中，弹性过渡层3采用反应型树脂与粒径小于5mm的填料共混制得，弹性过渡层3具有自流平性能且其弹性回复率不小于98％，其压缩比不大于4％，弹性过渡层3厚度为2-20mm；反应型树脂为聚氨酯、环氧树脂、甲基丙烯酸树脂、液体硅橡胶、液体聚硫橡胶中的一种或多种组合或其改性物。
其中，高分子预制型材层4是采用热塑性树脂或热固性树脂或其改性物预制的型材层，高分子预制型材层4厚度为10-50mm，高分子预制型材层4呈中空结构，其中空率为30-50％，高分子预制型材层4厚度为30-50mm。
其中，抗滑层5采用反应型树脂与粒径为2-10mm的集料共混制得，集料为无机矿料与有机材料的共混物，抗滑层5厚度为2-20mm。
其中，相邻的高分子预制型材层4沿其横向和纵向均连成一体，且其横向边缘和纵向边缘分别错开布置，并在相邻高分子预制型材层4的连接部位设置有连接件，连接件同时固定连接相邻的高分子预制型材层4，如图2和图3所示。
其中，防腐层2为环氧富锌漆层或甲基丙烯酸树脂防腐层2，防腐层2厚度为0.03-0.1mm。
在一个具体钢桥面铺装结构方案中，先对钢桥面1进行除锈处理，使其满足清洁性和粗糙性要求，然后在其表面喷涂厚度为0.03mm的环氧富锌漆层(即防腐层2)；待防腐层2完全干燥后再施工厚度为10mm的弹性过渡层3，该弹性过渡层3采用环氧改性聚氨酯与粒径小于5mm的填料(填料组分为轻质碳酸钙、中空微珠、气相法白炭黑的混合物，轻质碳酸钙：中空微珠：气相法白炭黑＝70:25:15(质量比))共混制得，环氧改性聚氨酯中的粉胶比为粉：胶＝75:25(质量比)；待弹性过渡层3表干后，现场直接拼装高分子预制型材层4，拼装方式参见图2和图3，该高分子预制型材层4是采用聚芳硫醚改性树脂预制的中空型材层，其厚度为30mm、中空率为50％；高分子预制型材层4现场平装完成后，在其表面喷涂树脂粘结剂(即粘结层)；最后再铺设抗滑层5，该抗滑层为聚氨酯改性环氧树脂与粒径为2-10mm集料的共混物，该集料为铁钢砂：金刚砂：橡胶粉＝2:2:1的混合物(质量比)，其厚度为5mm。
在本方案中，高分子预制型材层4在车间预制成型现场拼装，预制的规格为10米长、1.5米宽、厚度30mm；连接件2采用工字型材，该型材可采用符合力学性能要求的铝材、铜材、不锈钢材或塑钢型材，但型材壁厚不超过高分子预制型材层4壁厚的1/3。以跨度为2500米长的钢桥为例，采用现有常规钢桥面沥青混凝土铺装结构的恒载约为0.12-0.18吨/m2，而采用本方案中钢桥面铺装结构的恒载仅约为0.05-0.07吨/m2，相应的，在满足钢桥同等承载要求的情况下，采用该方案中钢桥面铺装结构可大幅提高钢桥安全系数。
实施例2
一种钢桥面铺装结构，参照实施例1并结合图4所示，其与实施例1的主要区别在于：抗滑层5采用5mm厚的改性甲基丙烯酸树脂层；高分子预制型材层4是采用改性ASA预制的中空型材层，其厚度为40mm、中空率为30％，中空部位所对应的孔为圆孔；弹性过渡层3的厚度为15mm。
实施例3
一种钢桥面铺装结构，参照实施例1，其与实施例1的主要区别在于：抗滑层5采用6mm厚的改性甲基丙烯酸树脂层；高分子预制型材层4是采用PA合金预制的中空型材层，其厚度为30mm、中空率为70％，中空部位所对应的孔为方孔；弹性过渡层3的厚度为12mm。
在其余实施例中，参照实施1，其中：防腐层厚度可在0.05-0.8mm范围内选择，弹性过渡层厚度可在5-10mm范围内选择，高分子预制型材层厚度可在30-35mm范围内选择，抗滑层厚度可在4-6mm范围内选择；高分子预制型材层还可以采PVC合金。
采用本发明钢桥面铺装结构，使用过程中，无论是因桥面动载变换或是因风力引起的钢桥本身扰动，都不会造成钢桥面扭曲变形和翘曲变形，巧妙地解决了钢桥面在使用过程中发生扭曲变形和翘曲变形的问题。
对前述实施例1-实施例3中的钢桥面铺装层进行耐久性试验，结果如下见表1。
表1实施例1-3的试验结果
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 25℃，与钢板的拉拔强度/MPa | 2.71 | 2.87 | 2.35 |
| 25℃，与钢板的剪切强度/MPa | 3.08 | 3.34 | 2.48 |
| 60℃，与钢板的拉拔强度/MPa | 1.71 | 1.94 | 1.22 |
| 60℃，与钢板的剪切强度/MPa | 1.77 | 1.79 | 1.11 |
| 五点弯曲疲劳寿命/万次 | >200 | >200 | >200 |
本发明钢桥面铺装结构不仅具有非常优异的抗低温开裂性以及抗疲劳性能，解决了钢桥面铺装结构在冬季使用过程中的低温开裂难题，而且具有优异耐磨性能和抗折性能，还具有优良的高稳定性和抗载荷变形能力，在不采用环氧沥青混合料和混凝土的情况下还能够兼顾环氧沥青混合料铺装结构和混凝土铺装结构的优点，真正意义上实现了超薄型钢桥面铺装结构的长寿命；采用本发明钢桥面铺装结构，使用过程中，无论是因桥面动载变换或是因风力引起的钢桥本身扰动，都不会造成钢桥面扭曲变形和翘曲变形，巧妙地解决了超大跨径钢桥面在使用过程中发生扭曲变形和翘曲变形的问题；相比于现有常规钢桥面沥青混凝土铺装结构，采用本发明钢桥面铺装结构，可减少钢桥面铺装恒载30％-60％，从本质上降低了超大跨径钢桥的承载要求和施工难度；在满足钢桥同等承载要求的情况下，采用本发明钢桥面铺装结构可大幅提高超大跨径钢桥的安全系数；本发明钢桥面铺装结构强度高、模量适中、结构巧妙，能彻底隔绝水分，形成了粘结、防水、缓冲、耐磨耗的一体化功能层，保证了钢桥路面铺装的防水性能，延长了钢桥路面铺装结构的使用寿命，降低了维护费用；本发明钢桥面铺装结构施工工艺非常便捷，铺装主体材料可工厂预制，现场拼装。
Claims (9)
1.一种钢桥面铺装结构，其特征在于：所述铺装结构包括在钢桥面板上依次铺设的防腐层、弹性过渡层、粘结层、高分子预制型材层和抗滑层；弹性过渡层具有自流平性能且其弹性回复率不小于98%、压缩比不大于4%，弹性过渡层采用反应型树脂与粒径小于5mm的填料共混制得，反应型树脂为聚氨酯、改性环氧树脂、甲基丙烯酸树脂、液体硅橡胶、液体聚硫橡胶中的一种或多种组合或其改性物；粘结层采用树脂粘接剂；高分子预制型材层采用拼接式结构，相邻预制模块采用搭接或卡接的方式连接，且连接后的不同预制模块表面位于同一水平面；高分子预制型材层是采用热塑性树脂或热固性树脂或其改性物预制的型材层；抗滑层采用反应型树脂与粒径为2-10mm的集料共混制得，集料为无机矿料与有机材料的共混物。
2.根据权利要求1所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：防腐层厚度为0.03-0.1mm，弹性过渡层厚度为2-20mm，高分子预制型材层厚度为10-50mm，抗滑层厚度为2-10mm。
3.根据权利要求1所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：防腐层厚度为0.05-0.8mm，弹性过渡层厚度为5-10mm，高分子预制型材层厚度为30-35mm，抗滑层厚度为4-6mm。
4.根据权利要求1、2或3所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：反应型树脂为改性环氧树脂，其粉胶比为粉：胶=75：25，集料为铁钢砂：金刚砂：橡胶粉按质量比为2：2：1的混合物。
5.根据权利要求4所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：高分子预制型材层的中空率为30-70%。
6.根据权利要求1或5所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：相邻预制模块采用连接件进行连接。
7.根据权利要求6所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：连接件的型材可采用符合力学性能要求的铝材、铜材、不锈钢材或塑钢型材。
8.根据权利要求7所述的钢桥面铺装结构，其特征在于：连接件的型材的壁厚不超过高分子预制型材层4壁厚的1/3。
9.根据权利要求1-8任一所述的钢桥面铺装结构在超大跨径钢桥的应用。
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