目前钢桥面铺装材料主要有: 以德国和日本为代表的高温拌和浇注式沥青混凝土( Guss Asphalt)、以英国为代表的沥青马蹄脂混凝土(MasticAsphalt) ; 德国和日本等国采用的改性沥青SMA(Stone Mastic Asphalt)、以中国和美国为代表的环氧沥青混凝土(Epoxy Asphalt)。表1为三种铺装材料的性能比较。
浇注式沥青混凝土的特点是“三高”, 即由高含量、高黏度的沥青、高掺量的矿粉, 高温(180~220℃) 状态下拌和。混合料摊铺时流动性大, 依靠自身的流动密实成型, 无需碾压, 只需用简单的摊铺整平机具即可完成施工, 并能达到规定的密实度和平整度, 设计时以几乎无孔隙率(空隙率小于1%) 为目标。浇注式沥青混凝土中沥青含量较多而使其高温稳定性差, 在桥面铺装中一般将其用作结构下层, 上层推荐采用抗高温性能更好的SMA或者热固性的环氧沥青混凝土。
SMA采用间断级配, 其中4.75mm以上的粗集料含量在70%~80%之间, 0.075mm筛孔的通过率在10%左右, 沥青含量比普通沥青混凝土高1%以上。因为沥青含量高, 通常要加入纤维稳定剂, 这样的结构特点使得SMA具有嵌挤和密实型混合料的长处。SMA作为铺装上层尚可, 由于钢桥面板的铺装下层要求与钢板有良好的黏结力以适应钢板在温度与行车荷载作用下的复杂变形, 而SMA13与SMA10中粗集料含量一般高达70%, 过多的粗集料难以与钢板达到密贴的效果。另一方面, 作为与钢桥面板直接接触的铺装下层, 应具备优良的防水与密水性, 而SMA的高沥青含量是建立在相对较大的孔隙率的基础上(3%~4%), 钢桥面铺装下层要求沥青混合料的孔隙率几乎为零, 这一点SMA无法达到,故SMA作为钢桥面铺装的下层未必合适。
不管是浇注式沥青混凝土还是改性SMA, 都是通过物理方法将沥青改性, 没能从根本上改变沥青的热塑性, 也就不能综合提高沥青混凝土的使用性能。但是环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中, 经与固化剂发生化学反应, 形成不可逆的固化物。这种材料从根本上改变了沥青的热塑性, 赋予沥青全新的、优良的物理力学性质。用环氧沥青拌制的沥青混合料性能远远大于普通沥青混合料。环氧沥青混凝土以其优良的使用性能, 可应用于钢桥面铺装的上、下面层。
钢桥面铺装常用材料的优缺点如表2所示。
由于我国多数地区年温差大(夏季炎热, 冬季寒冷), 汽车超载运输现象极为普遍且较为严重,再加上大跨径钢箱梁桥面所处的特殊环境, 实际使用情况表明, 江阴长江大桥的浇筑式铺装方案和海沧大桥的SMA铺装方案未能取得成功。江阴长江大桥1999年竣工时间不长即发生开裂、车辙、波浪、推移及拥包等病害, 反复修补多次, 并于2003年大修。虎门大桥、厦门海沧大桥采用SMA铺装, 在使用过程中出现较为严重的车辙、开裂及横向推挤等病害, 并且也经历了大修, 造成很大的经济损失和不良的社会影响。南京长江二桥环氧沥青混凝土铺装自2001年开放交通以来, 已经历了12个高温季节和低温季节的考验, 铺装层使用性能良好。
浇注式沥青混凝土的特点是“三高”, 即由高含量、高黏度的沥青、高掺量的矿粉, 高温(180~220℃) 状态下拌和。混合料摊铺时流动性大, 依靠自身的流动密实成型, 无需碾压, 只需用简单的摊铺整平机具即可完成施工, 并能达到规定的密实度和平整度, 设计时以几乎无孔隙率(空隙率小于1%) 为目标。浇注式沥青混凝土中沥青含量较多而使其高温稳定性差, 在桥面铺装中一般将其用作结构下层, 上层推荐采用抗高温性能更好的SMA或者热固性的环氧沥青混凝土。
SMA采用间断级配, 其中4.75mm以上的粗集料含量在70%~80%之间, 0.075mm筛孔的通过率在10%左右, 沥青含量比普通沥青混凝土高1%以上。因为沥青含量高, 通常要加入纤维稳定剂, 这样的结构特点使得SMA具有嵌挤和密实型混合料的长处。SMA作为铺装上层尚可, 由于钢桥面板的铺装下层要求与钢板有良好的黏结力以适应钢板在温度与行车荷载作用下的复杂变形, 而SMA13与SMA10中粗集料含量一般高达70%, 过多的粗集料难以与钢板达到密贴的效果。另一方面, 作为与钢桥面板直接接触的铺装下层, 应具备优良的防水与密水性, 而SMA的高沥青含量是建立在相对较大的孔隙率的基础上(3%~4%), 钢桥面铺装下层要求沥青混合料的孔隙率几乎为零, 这一点SMA无法达到,故SMA作为钢桥面铺装的下层未必合适。
不管是浇注式沥青混凝土还是改性SMA, 都是通过物理方法将沥青改性, 没能从根本上改变沥青的热塑性, 也就不能综合提高沥青混凝土的使用性能。但是环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中, 经与固化剂发生化学反应, 形成不可逆的固化物。这种材料从根本上改变了沥青的热塑性, 赋予沥青全新的、优良的物理力学性质。用环氧沥青拌制的沥青混合料性能远远大于普通沥青混合料。环氧沥青混凝土以其优良的使用性能, 可应用于钢桥面铺装的上、下面层。
钢桥面铺装常用材料的优缺点如表2所示。
由于我国多数地区年温差大(夏季炎热, 冬季寒冷), 汽车超载运输现象极为普遍且较为严重,再加上大跨径钢箱梁桥面所处的特殊环境, 实际使用情况表明, 江阴长江大桥的浇筑式铺装方案和海沧大桥的SMA铺装方案未能取得成功。江阴长江大桥1999年竣工时间不长即发生开裂、车辙、波浪、推移及拥包等病害, 反复修补多次, 并于2003年大修。虎门大桥、厦门海沧大桥采用SMA铺装, 在使用过程中出现较为严重的车辙、开裂及横向推挤等病害, 并且也经历了大修, 造成很大的经济损失和不良的社会影响。南京长江二桥环氧沥青混凝土铺装自2001年开放交通以来, 已经历了12个高温季节和低温季节的考验, 铺装层使用性能良好。