CN203307724U

CN203307724U - 一种设有防水层的桥面铺装层

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Publication number: CN203307724U
Application number: CN2013203363582U
Authority: CN
Inventors: 王岚; 崔亚楠; 闫景晨; 张永明; 郭莹莹; 常春清
Original assignee: Inner Mongolia University of Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Technology
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2023-06-13

Abstract

本实用新型公开了一种设有防水层的桥面铺装层，包括：水泥混凝土层、防水粘结层、第一沥青混凝土铺装层、第二沥青混凝土铺装层；防水粘结层设置在水泥混凝土层的上面，第一沥青混凝土铺装层设置在防水粘结层的上面，第二沥青混凝土铺装层设置在第一沥青混凝土铺装层的上面。本实用新型通过设置防水粘结层，减少或消除各种桥面防水工程病害，具有显著的综合效益。此外，本实用新型结构简单，操作方便，保证了桥面防水的性能，同时提供了一种防水性能良好的桥面铺装层。

Description

一种设有防水层的桥面铺装层

技术领域

本实用新型属于桥面铺装层技术领域，尤其涉及一种设有防水层的桥面铺装层。

背景技术

目前，在北方寒冷地区桥梁的桥面铺装层通常采用沥青混凝土铺装层+桥面防水层+水泥混凝土找平层。而目前桥梁常用的防水层材料有刚性防水材料和柔性防水材料。刚性防水材料以结晶型为主，结晶型防水材料的作用机理是它不仅依赖于其表面涂层，更重要的是能渗透到混凝土内部形成结晶体，封闭了水的通道，但是，混凝土施工质量不能完全保证不开裂，所以目前结晶型防水材料已经很少使用；柔性防水材料有卷材型和涂料型，卷材型防水层有较好的韧性，能承受一定的压力、振动和变形，具有较好耐腐蚀和抗渗能力，涂料型防水层是在桥梁混凝土桥面板结构表面上涂刷防水涂料，固化后形成防水层。

卷材型和涂料型防水材料在使用过程中都存在一个关键的问题，即防水粘结层与水泥混凝土层及沥青混凝土铺装层间的界面结合性能不好，防水粘结层往往由于施工厚度不易控制或边角处处理不好造成界面粘结失效，使得在车辆荷载的作用下引起桥面铺装装置的推移变形及拥抱等问题，甚至是破坏。其次，由于桥面水泥混凝土层的模量远远大于沥青混凝土层和防水粘结层的模量，且沥青混凝土层的厚度较薄，铺装层内会产生较大的剪应力和拉应力，会引起不确定破坏面的剪切变形及裂缝，或者由于铺装层之间以及铺装层与防水粘结层间结合面粘结不足，抵抗水平剪切能力较弱，则易在水平方向上产生相对位移，发生剪切变形，产生推移、拥包等病害。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种设有防水层的桥面铺装层，旨在解决防水粘结层与水泥混凝土层及沥青混凝土铺装层间的界面结合性能不好而造成界面粘结失效的问题。

本实用新型是这样实现的，一种设有防水层的桥面铺装层，该桥面铺装层包括：水泥混凝土层、防水粘结层、第一沥青混凝土铺装层、第二沥青混凝土铺装层；

防水粘结层设置在水泥混凝土层的上面，第一沥青混凝土铺装层设置在防水粘结层的上面，第二沥青混凝土铺装层设置在第一沥青混凝土铺装层的上面。

进一步，根据不同的路面厚度要求第一沥青混凝土铺装层和第二沥青混凝土铺装层可以是细粒式、中粒式和粗粒式。

进一步，防水粘结层为1.5mm厚的热铺型胶粉改性沥青加碎石。

进一步，水泥混凝土层为10cm。

进一步，第一沥青混凝土铺装层、第二沥青混凝土铺采用橡胶粉改性沥青或SBS改性沥青混凝土的沥青混凝土铺装层。

本实用新型提供的设有防水层的桥面铺装层通过设置防水粘结层，减少或消除各种桥面防水工程病害，具有显著的综合效益。此外，本实用新型结构简单，操作方便，保证了桥面防水的性能，同时提供了一种防水性能良好的桥面铺装层。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的设有防水层的桥面铺装层的结构示意图；

图中：1、水泥混凝土层；2、防水粘结层；3、第一沥青混凝土铺装层；4、第二沥青混凝土铺装层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型提供的设有防水层的桥面铺装层。为了便于说明，仅仅示出了与本实用新型相关的部分。

本实用新型的设有防水层的桥面铺装层，该桥面铺装层包括：水泥混凝土层、防水粘结层、第一沥青混凝土铺装层、第二沥青混凝土铺装层；

作为本实用新型实施例的一优化方案，根据不同的路面厚度要求第一沥青混凝土铺装层和第二沥青混凝土铺装层可以是细粒式、中粒式和粗粒式。

作为本实用新型实施例的一优化方案，防水粘结层为1.5mm厚的热铺型胶粉改性沥青加碎石。

作为本实用新型实施例的一优化方案，水泥混凝土层为10cm，沥青混凝土铺装层采用橡胶粉改性沥青或SBS改性沥青混凝土制成。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本实用新型实施例的设有防水层的桥面铺装层主要由水泥混凝土层1、防水粘结层2、第一沥青混凝土铺装层3、第二沥青混凝土铺装层4组成；根据不同的路面厚度要求，推荐3种铺装结构：分别为两层厚度不同和配合比不同的第一沥青混凝土铺装层3、第二沥青混凝土铺装层4(可以是细粒式、中粒式和粗粒式，具体按照原路面设计采用)。中间是1.5mm厚的热铺型胶粉改性沥青加碎石防水粘结层2(碎石粒径为5-10mm)，最下面是10cm水泥混凝土层1。沥青混凝土铺装层的沥青采用橡胶粉改性沥青或SBS改性沥青。

第一种桥面铺装装置结构的方案：水泥混凝土层1为10cm；防水粘结层1.5mm；第一沥青混凝土铺装层3为4cm；第二沥青混凝土铺装层为3cm；

第一种桥面铺装装置结构的方案：水泥混凝土层1为10cm；防水粘结层1.5mm；第一沥青混凝土铺装层3为5cm；第二沥青混凝土铺装层为4cm；

第一种桥面铺装装置结构的方案：水泥混凝土层1为10cm；防水粘结层1.5mm；第一沥青混凝土铺装层3为6cm；第二沥青混凝土铺装层为4cm；

(一)防水层结构设计的一般要求

1.对混凝土桥面板、柔性防水层、沥青混凝土铺装层在内的整体桥面体系进行受力分析计算，确定沥青混凝土层的最佳厚度值。

2.通过对防水层的防水性能的分析计算，同时参考1的计算结果，比选防水层的最佳厚度值。

3.对防水层所使用的材料进行有针对性地选择、提出对材料性能的具体要求指标。

可以防水的桥面铺装层从下到上依次为①水泥混凝土铺装层，②防水层，③沥青混凝土铺装层。

桥梁为振动荷载结构，桥面防水层应采用柔性的防水材料。防水层要求选用粘结性强、无毒和施工简便的材料，选用的材料层与层之间、与桥面板和顶层间的粘结性能要可靠。

(二)桥面铺装装置结构层厚度设计

1.剪应力对厚度要求

通过沥青混凝土桥面铺装层的破坏现象分析，使用莫尔—库仑强度理论来确定铺装层厚度是比较合适的，即要求桥面与沥青铺装层之间的层间剪应力不超过层间抗剪强度，即：

τ_f≤τ_R (4-1)

式中：τ_f为层间剪应力；τ_R为层间抗剪强度，参考城市道路路面设计方法，可按下式确定：

式中：τ_max为层间剪切试验中一次加载破坏时的层间抗剪强度；C、

为沥青混合料的粘结力与内摩擦角；σ_z为层间接触面的法向应力；K_f为层间抗剪结构强度系数，与制动情况有关，

(其中，N_e为设计年限内一个车道的累计标准轴数；A_c为道路等级系数，高速、一级、二级公路依次取为1.0、1.1、1.2)。

2.防水层对厚度要求

因车辆制动、起动、行驶而产生的水平剪力是防水层破坏的主要原因，同时环境温度、气候条件、沥青铺装层的施工、桥面状况、面层级配、面层厚度及不同品牌防水层的材料性能，也是影响防水层工作性能的原因。经有限元分析表明：随着沥青混凝土铺装层厚度增加，层间剪力降低，当沥青混凝土铺装层厚度大于7cm时，基本可满足防水层不被剪切破坏的要求，但厚度在13cm以上时，层间剪应力反而随铺装层厚度增加而增大，所以并不是一味增大厚度就可以降低层间剪应力。表1为铺装层厚度对τ_max的影响

表1沥青混凝土厚度对τ_max的影响

沥青混凝土铺装层的最佳厚度大约在7～13cm之间。

3.平整度对厚度的要求

部颁《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)对高速公路桥面铺装层平整度要求是：连续平整度仪为σ＝1.5mm或IRI＝2.5m/km，若采用3m直尺最大间隙不超过5mm。满足平整度指标要求的沥青层厚度范围由下式计算：

h_{a} = \frac{R_{c} - R_{a}}{C} - - - (4 - 3)

式中：h_a为沥青混凝土铺装层厚度(cm)；R_c为混凝土桥面整平层平整度(mm)；R_a为沥青混凝土铺装层要求平整度(mm)；C为厚度影响系数(mm/cm)，据研究认为C值为0.6714。

因此满足平整度指标要求的沥青混凝土铺装层厚度宜为6～15cm。

4.施工工艺对厚度的要求

结合关于沥青混合料最大骨料粒径与厚度对压实效果的影响规律以及部颁《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)关于沥青混凝土结构层最小厚度的规定，沥青铺装上层的厚度不宜小于沥青混合料最大公称粒径的2.5～3倍；铺装层下层的厚度不宜小于沥青混合料最大公称粒径的2～2.5倍。考虑到沥青混合料的摊铺、碾压等施工工艺，尤其是材料离析现象，综合考虑沥青混凝土铺装层的施工厚度不宜小于最大公称粒径的2.5倍，最好为3倍。

(三)热铺型胶粉改性沥青加碎石防水层厚度设计

采用热铺型胶粉改性沥青加碎石防水层，与其他防水层相比，由于碎石嵌入沥青混凝土铺装层中，增大了防水层与沥青混凝土铺装层间的界面粘结性能。同时，又由于胶粉改性沥青粘度大，因而与水泥混凝土层间具有很强的粘结性能。经分析研究铺装层及防水层内控制应力为水平荷载引起的最大剪应力，由于防水层与上下界面间的粘结性能好，剪切破坏主要发生铺装层内，。

在弹性范围内，防水材料的厚度对结构层最大剪应力的影响经有限元分析结果如表2：

表2防水层厚度对τ_max的影响

防水层厚度(mm)	0.80	1.00	1.50	2.00	2.50	3.00
							τ_max(MPa)	0.4328	0.4331	0.4337	0.4345	0.4352	0.4360

桥面结构最大剪应力发生在沥青混凝土面层，随防水层厚度增加，τ_max会增大，同时防水层过薄容易被击穿形成薄弱点，从而导致抗剪能力降低，但如果防水层厚度增加，从力学分析可知τ_max会增大，但从施工经验可知防水层过厚会泛油从而导致抗剪能力降低，所以防水层应该有个最佳厚度，结合试验与计算结果可知最佳厚度为1.5mm。

考虑防水材料的粘弹性，经有限元计算分析结果如表3：

表3防水层厚度对τ_max线粘弹性解的影响

防水层厚度(mm)	0.80	1.00	1.50	2.00	2.50	3.00
							τ_max(MPa)	0.5646	0.5675	0.5712	0.5764	0.5837	0.5855

防水层厚度对τ_max线粘弹性解的影响趋势与弹性解相同。

综合而言，热铺型胶粉改性沥青加碎石防水层的最佳厚度应为1.5mm，施工误差控制在±0.2mm，由于桥面不平整造成厚度不均匀时，最大厚度也不得超过2mm。

(四)推荐结构层

根据理论计算、室内试验和实体工程验证，推荐内蒙古地区和其它北方寒冷地区可采用的桥面铺装层层如表4。

表4沥青混凝土桥面铺装层层推荐结构方案

结构层次	结构方案
		面层	7～13cm厚沥青混凝土铺装层。
防水层	1.5mm热铺型胶粉改性沥青

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种设有防水层的桥面铺装层，其特征在于，该桥面铺装层包括：水泥混凝土层、防水粘结层、第一沥青混凝土铺装层、第二沥青混凝土铺装层；

2.如权利要求1所述的设有防水层的桥面铺装装置，其特征在于，根据不同的路面厚度要求第一沥青混凝土铺装层和第二沥青混凝土铺装层可以是细粒式、中粒式和粗粒式。

3.如权利要求1所述的设有防水层的桥面铺装层，其特征在于，防水粘结层为1.5mm厚的热铺型胶粉改性沥青加碎石。

4.如权利要求1所述的设有防水层的桥面铺装层，其特征在于，水泥混凝土层为10cm。

5.如权利要求1所述的设有防水层的桥面铺装层，其特征在于，第一沥青混凝土铺装层、第二沥青混凝土铺采用橡胶粉改性沥青或SBS改性沥青混凝土制成的沥青混凝土铺装层。