聚合物改性沥青浇注式混凝土在钢桥面铺装中的应用.pdf

全 国中文核心期刊 新 建巍粉拇 聚合物改性沥青浇注式混凝土 在钢桥面铺装中的应用 闫东波 ， 陈仕周 ( 1 重庆鹏方路商工程技术研究院有 限公司， 重庆4 0 0 0 5 4 ； 2 重庆交通大学 土木建筑学院， 重庆4 0 0 0 7 4 ) 摘要： 通过对聚合物改性沥青浇注式混凝土的试验研究及其在钢桥面铺装中的性能监测， 结果表明， 聚合物改性沥青浇注式 混凝土强度高 、 施工性能稳定 、 施工温度较低， 研究成 果对于聚合物 改性沥青浇注式混凝土在我围钢桥面铺装中的推广应用具有 重 要意义。 关键词 ： 聚合物改性沥青； 浇注式沥青混凝土； 钢桥面； 铺装； 桥面防水 中图分类号： T U 5 2 8 4 2 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 7 2 0 3 S t udy on a ppl i c at i on o f pol y m e r - m o di fied g us s a s pha l t t o s t e e l de c k pav e me nt YAN Do n gb o ， CHEN Sh i z h o u ( 1 Ch o n g q i n g Pe n g f a n g P a v e me n t En g i n e e r i n g Re s e a r c h I n s t i t u t e， Ch o n g q i n g 4 0 0 0 5 4， Ch i n a ： 2 S c h o o l o f C i v i l En g i n e e r i n g Ar c h i t e c t u r e ， Ch o n g q i n g J i a o t o n g Un i v e r s i t y， C h o n g q i n g 4 0 0 0 7 4， Ch i n a ) Abs t r a c t s ： T h r o u g h t h e t e s t o f p o l y me r mo d i fi e d g u s s a s p h a h a n d i t s s u r v e y o n s t e e l d e c k p a v e me n t ， we c o n c l u d e s u c h t r a it s a s h i g h i n t e n s i t y ， s t e a d y p e ffo rul a n c e ， a n d l o we r c o n s t r u c t i o n t e mp e r a t u r e T h e s t u d y i s s i g n i fi c a n t t o t h e p o p u l a r i z a t i o n o f p o l y me r mo d i fi e d g u s s a s p h a h o n s t e e l d e c k p a v e me n t Ke y wor ds ： p o l y me r mo d i fi e d a s p h a l t ： g us s a s p h a h： s t e e l d e c k ： p a v e me n t ； d e c k wa t e r p r o o fin g 0 引言 浇注式沥青混凝土是一种在高温下自 流成型、 无需碾压、 冷却后即形成强度的路面铺筑材料，具有沥青含量和矿粉含 量高、 拌合及摊铺温度高的特点。由于沥青含量高， 混合料具 有良好的适应变形能力和抗疲劳性能 ， 而被广泛应用于钢桥 面铺装。浇注式沥青混凝土属于典型的悬浮一 密实结构， 混合 料的强度主要依靠沥青的性能以及沥青胶浆与石料的粘附能 力， 因此， 沥青的质量直接决定混合料性能的优劣。 目 前， 我国 几乎所有的浇注式沥青混凝土都采用基质沥青 ( 或改性沥 青) 与天然沥青( 如特立尼达湖沥青， 简称T I J A ) 的混合体作为 结合料， 如山东胜利黄河大桥、 天津子牙河大桥、 东海大桥( 水 泥混凝土桥面板) 、 江阴长江大桥、 重庆石板坡长江大桥、 重庆 菜园坝大桥、 安徽安庆长江大桥等。 T L A用于浇注式沥青混凝 土， 具有强度高、 抗老化能力强等优点， 但T L 资源有限， 随 收稿 日期： 2 0 1 0 1 0 2 8 作者简介 ： 闰东波 ， 男 ， 1 9 7 8年生， 河南唐河人， 硕士 ， 工程师 ， 研 究方 向为钢桥面铺装。地址： 重庆市巴南区桥南村 1 0号 ， E m a i l ： t h c t y z 1 2 6 c o n。 7 2 新型建筑材料 2 0 1 1 3 着浇注式沥青混凝土在世界上多个国家的普及应用， I 的 使用已 经开始受到限制。 用于浇注式沥青混合料的聚合物改性沥青一般采用高掺 量的S B S 或S E B S 和其它改性剂或稳定剂进行复合改性， 具 有取材方便、 高低温性能优良 等优点， 可以考虑用于钢桥面铺 装。 l 试验 根据钢桥面铺装的使用要求，设计出用于浇注式沥青混 凝土的聚合物改性沥青的技术指标，并对某种聚合物改性沥 青进行了性能测试， 结果见表 1 。 从表 1 聚合物改性沥青的测试结果看， 离析和R T F O T 后 软化点变化2 项指标难以满足要求，这与改性剂添加量高有 较大关系， 但如果在使用过程中对改性沥青充分搅拌， 将不会 影响浇注式混合料的性能。 我们采用该沥青作为结合料， 玄武 岩石料作为集料， 添加一定量的天然河砂， 取 公路钢箱梁桥 面铺装设计与施工技术指南 中浇注式沥青混凝土 G A 1 0型 的级配中值作为试验级配， 油石比确定为7 - 3 ， 并在混合料 拌合过程中添加占沥青质量2 的中温改性剂S a s o b i t ，进行 浇注式沥青混合料的性能试验， 试验条件及试验结果见表2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 闫东波， 等： 聚合物改性 沥青 浇注式混凝土在钢桥面铺装 中的应用 表 1 聚合物改性沥青的技术性 能 项目 标准要求 测试结果 性能判定 试验方法 针入度 ( 2 5， 1 0 0g ， 5 s ) 0 1 fi l m 2 0 6 0 5 4 8 合格 J 0 5 2 2 0 0 0 T 0 6 0 4 延度 ( 5) c m 2 0 3 3 3 合格 J T J 0 5 2 2 0 0 0 T 0 6 0 5 软化点 6 4 1 0 5 3 合格 J T J 0 5 2 2 0 0 0 T 0 6 0 6 弹性恢复率 ( 2 5) ， 5 0 9 6 0 合 格 J _r J 0 5 2 2 0 0 0 T 0 6 6 2 离析试验 ( 软化 点差) 2 0 6 8 不合格 J T J 0 5 2 2 0 0 0 T 0 6 6 1 脆点 ( 弗拉斯 法) 一 1 0 合格 J 0 5 2 2 0 0 0 0 6 1 3 闪点 ( 克利夫兰开口杯) E 2 4 0 合格 J r r J 0 5 2 2 0 0 0 T O 6 1 1 P G等级 P G7 0 2 8 P G7 6 2 8 合格 表2 聚合物改性沥青浇注式混合料性能 无病害使用经验。 注： 试件尺 寸 3 0 0 mmx l 0 0 m mx 5 0 I T l m。 根据表2 可知，聚合物改性沥青浇注式混合料在2 4 0 o c 时具有很好的流动性； 5 0 c c 贯入度试验结果反映出聚合物改 性沥青浇注式混合料具有优良的高温稳定性； 一 l 0 弯曲试 验结果表明， 混合料具有优良的低温抗裂性能。 2 工程案例分析 笔者参与完成了多个采用聚合物改性沥青浇注式混凝土 作为铺装材料的钢桥面铺装项目， 如沈阳尚小桥、 贵州北盘江 大桥、 福州鼓山大桥、 赣州大桥等， 其中沈阳尚小桥和贵州北 盘江大桥是国内较早在钢桥面铺装中使用聚合物改性沥青浇 注式混凝土作为铺装材料。本文以贵州北盘江大桥钢桥面铺 装实施情况为例，介绍聚合物改性沥青浇注式混凝土在实体 工程所表现出来的混合料性能。 2 1 铺装方案 贵州北盘江大桥钢桥面行车道铺装结构组成为： 3 0 m m 沥青玛蹄脂碎石( S M A 1 0 ) + 3 3 m m聚合物改性沥青浇注式混 凝土( G A 1 0 ) + 2 m m防水粘结层， 总计厚度6 5 m m ， 钢板采用 喷砂除锈， 清洁度： S a 2 5 级， 粗糙度： 5 0 1 0 0 j x m( 见表3 ) 。 铺装下层采用聚合物改性沥青浇注式混凝土，在高温条 件下摊铺、 自流成型， 与防水粘结层一起组成性能优良的钢桥 面铺装防水体系， 该防水体系在英国和德国具有3 0 年以上的 表 3 钢桥面铺装结构 结构 材料 铺装 面层 S MA1 0 ， 洒 布改性乳化沥青3 0 0 - 5 0 0 g m 铺装 F 层 GA1 0 ， 撒布 5 1 0 mm预拌碎石 T a c k C o a t N o 2胶粘剂 ： 1 0 0 2 0 0 m 防水粘结层 E l i mi n a t o r 防水层 ( 2层) ： 2 5 0 0 3 5 0 0 eC m Z e d$ 9 4底涂层 ： 2 0 0 m 铺装面层采用改性沥青S M A而未采用聚合物改性沥青 浇注式混凝土的原因 是： ( 1 ) 在我国， 作为上面层铺装材料， S M A 比浇注式沥青混凝土具有更多的使用经验； ( 2 ) 在采用车辙试 验结果来评价混合料的高温稳定性能时，浇注式沥青混凝土 不具有优势【3 - 4 ( 本文暂不讨论浇注式沥青混合料高温稳定性 评价指标的可靠性) ； ( 3 ) 浇注式沥青混凝土作为铺装面层时， 需要撒布碎石以提高路面抗滑能力，而我国的碎石撒布工艺 尚不令人满意。 2 2 施工性 能 监测 相对于传统的碾压式沥青混凝土，浇注式沥青混凝土的 施工相对要简单一些，而其最关键的部分在于控制浇注式沥 青混合料的生产过程参数( 级配、 矿粉含量、 油石比、 拌合温度 等) ， 这是保证浇注式沥青混合料性能稳定的重要条件。 北盘江 大桥钢桥面铺装项目中， 浇注式沥青混合料的生产调试过程用 了较长的时间， 但为混合料的稳定生产奠定了基础。根据过程 监控数据来看， 油石比能够准确控制在( 8 3 0 3 ) ， 级配比较 稳定， 拌合温度保持在( 2 1 5 1 0 ) q C ， 混合料出料状态良 好。 在聚合物改性沥青浇注式混合料摊铺过程中，试验人员 随机取样， 测试混合料温度， 进行流动性试验， 并成型贯入度 试件， 进行贯入度试验， 测试结果见表4 。 NE W BUI L Df NG MAT E RI AL S 73 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 闫东波， 等： 聚合物改性沥青浇注式混凝土在钢桥面铺装中的应用 表 4 聚合物改性沥青浇注式混合料随机取样试验结果 根据表4 测试结果，结合聚合物改性沥青浇注式混合料 拌合、 摊铺过程中所表现出来的性状， 可以 得出如_F 结论： ( 1 ) 聚合物改性沥青浇注式混合料施工性能( 主要指流动 性和混合料外观) 比较稳定， 整个施工过程中混合料较少出现 离析现象，这在以往的钢桥面浇注式沥青混凝土铺装中是难 以实现的。 ( 2 ) 混合料的贯入度试验结果全部能够满足要求， 且离散 较小， 这一方面说明了混合料的均匀性， 另一方面表明混合料 具有良 好的高温稳定性，在一定程度上为聚合物改性沥青混 凝土将来用于铺装面层提供了可能性。 ( 3 ) 根据混合料温度和流动性的监测结果， 当混合料温度 在2 3 0 左右时， 混合料的流动性尚有不小的富余度( 根据工 程经验， 可以进行摊铺施工的混合料流动性最长时间可达6 0 s ) ， 说明在不改变混合料配比的条件下， 可以适当降低摊铺温 度， 这对降低结合料的老化程度、 进一步提高混合料的抗疲劳 开裂性能具有重要的意义。 3 结语 室内试验和实体T程应用结果表明， 聚合物改性沥青浇 注式混凝土具有施工性能稳定、 强度高、 施工温度较低等优 点， 在钢桥面铺装中必将得到越来越多的推广使用。 参考文献 ： 1 Y a n g J u n S t u d y O il l o w t e mp e r a t u r e p e r f o r ma n c e o f g u s s a s p h a h o n s t e e l d e c k s wi t h h a r d b i t u me n J o u r n a l o f S o ut h e a s t Un i v e r s i t y ， 2 0 0 3， 1 9( 2 ) ： 1 6 0 1 6 4 f 2 重庆 交通科研设计 院 公路钢箱梁桥 面铺装设 计与施 工技 术指 南 s 北京： 人民交通 出版社， 2 0 0 6 3 杨军， 潘友强 ， 邓学钧 桥 面铺装 浇注式沥青混凝土性能I J I _ 交通 运输工程学报 ， 2 0 0 7 ， 7( 1 ) ： 4 9 5 3 4 陈先华 ， 黄卫 ， 李洪 涛 钢 桥面浇注式沥 青混合料铺装 的高温 稳 定性研究 J 1 重庆交通学院学报， 2 0 0 3 ， 2 2 ( 1 ) ： 3 2 3 5 A 秘 乖 乖 秘 乖 尔 尔 ( 上 接 第 7 1贞 ) 远高于屋面防水工程， 对此， 需采用拉拔试验测试其粘结性能。 综合以上各个指标， 将其中1 0 个指标的试验结果列于表 l 。表 1 中前9 个指标均来自 标准 1 ， 所开发的丙烯酸防水涂 料的这9 个指标全部合格，第 1 0个粘结强度指标为J C T 9 7 5 -2 0 0 5 道桥用防水涂料 潮湿基面粘结强度要求( I 类) 。 表 1 基本性能测试结果 项目 质量要求 测试结果 不透水性 低温柔性 ( 绕 中1 0mm棒) 拉伸强度 MP a 加热处理后拉伸强度保持率 断裂延伸率 加热处理后断裂延伸率 固体含量 表干时 间( 不粘手) h 实干时 间( 无粘着) h 粘结强度 MP a 0 3MP a ， 3 0m i n不透水 I 类： 一 1 0 ，类： 一 2 0 无裂纹 无裂纹 I 类 ： 1 0 l I 类： 1 5 8 O I 类 ： 3 0 0 l I 类 ： 3 0 0 2 0 0 6 5 4 8 I 类 ： 0 5类： 1 0 7 4 新型建筑材料 2 0 1 1 3 2 结语 ( 1 ) 桥面用丙烯酸防水涂料所测试的基本性能全部合格， 这是桥面防水材料基本品质，是其能应用于桥面防水的基本 和前提条件。 ( 2 ) 在 1 0 个指标中， 拉伸强度、 断裂延伸率、 加热处理后 的拉伸强度保持率和断裂延伸率4 项指标非常突出：拉伸强 度实测值为 1 7 M P a ， 符合标准中 类要求1 5 M P a ； 加热处 理后断裂延伸率实测值为2 8 0 ，是标准要求最低值的1 4 倍，而另2 项指标实测值分别是标准要求最低值的3 倍、 3 9 倍。 这4 个指标凸显出该材料用于桥面防水的优越性。 只是有 待于实际工程的检验。 参考文献： 1 裴建中 ， 胡长顺 ， 张 占军 桥 面防水材料路用性能I J J 交通运输 工 程学报 ， 2 0 O l ( 4 ) ： 3 3 3 6 2 l 裴建中桥面柔性防水材料技术性能研究【 D 西安： 长安大学 ， 2 0 0 1 3 汪长春 ， 包启宇 丙烯酸酯涂料 M 北京： 化学工业 出版社， 2 0 0 5 A 咖 瑚 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m