一种桥梁伸缩缝加铺层的制备方法

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一种桥梁伸缩缝加铺层的制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明是用于在路面养护中桥梁加铺沥青表面层时，对桥梁伸缩缝进行处理的方法。尤其是一种较易处理桥梁伸缩缝标高的制备方法，属于公路路面施工的技术领域。\n背景技术\n[0002] 随着我国公路的通车里程越来越多及车流量的越来越大，各级路面的养护、维修和改造市场广阔。近年来，对正在使用中的即将出现较大病害的公路进行预防性养护因其技术经济优势而越来越受到业界的关注并逐渐深入人心，有调查证明，对路面特别是沥青路面进行必要预防性养护能有效推迟大修或中修的时间，并在使用期能大大地提高路面的安全、舒适性能。因此我国进行了大量相关的技术开发或对国外技术的引进吸收工作。目前，雾封层、稀浆封层、同步碎石封层、微表处、超薄磨耗层、铣刨加铺或直接加铺等预防性养护技术在国内都得到应用，而目前应用得最广泛的有微表处、超薄磨耗层、加铺罩面等，厚度一般为1～4cm。这些养护工程都有一个共性，就是在原路面的基础上进行再铺，标高较原路面提高。当这些加铺层应用在桥面上时，必然会遇到桥梁伸缩缝。伸缩缝是桥梁结构中承担最大动力荷载的附件。它须承受量值不等的各种复杂的动力荷载或冲击。同时，伸缩缝还须经受疲劳、磨损以及化学性和物理性的各种侵蚀。因此在伸缩缝上的加铺层如何与伸缩缝构造的粘接、组合，保证加铺层经久耐用成了工程上的难点。工程上通常的做法有如下几点：①、直接加铺。其优点是工艺直接简单，省时省力，但由于加铺层与伸缩缝的边梁仅仅通过常用的乳化沥青进行粘结，难以承受车辆长期冲击、磨损及桥梁变形等各种综合作用力的影响，很容易引起脱落、啃边等病害。②、在施工加铺层前对旧路面连接伸缩缝的部位按一定的坡度进行铣刨处理。其优点是能好地接顺伸缩缝且又不会对伸缩缝造成影响，但是这样会对桥梁梁体会造成一定程度的损伤，同时很费时费力，要使用大型机械(铣刨机)到施工现场，施工区域大且时间较长，交通管制影响大。在施工工艺上很难控制，例如加铺3cm厚的表面层，按2‰的纵坡进行铣刨，则在离伸缩缝15m处由0cm逐渐过度到伸缩缝处3cm进行铣刨，对于机械操作员来说，这么精准的控制是很难做到的，铣刨过厚或者过薄都会影响加铺层的工程质量。③、加铺层施工后，对现有伸缩缝结构进行拆除，然后按新标高重新安装。其缺点是要全断面封闭，严重影响交通、施工时间长、工程成本高。\n[0003] 发明人考虑到在养护工程中的加铺层在原伸缩缝的顶面小面积范围内采用一种代替材料，这种材料与伸缩缝结构之间如果具有强大的粘结力，且能承受车辆长期的冲击磨损的强度以及有足够的抗滑表面，还能承受桥梁伸缩时可能引起不均匀变形的能力。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是提供在路面加铺层的养护工程中在桥梁伸缩缝处的一种新的处理方法，该方法较易解决桥梁伸缩缝顶面与加铺层粘结而出现的问题，且具有简单且又耐用的特点。\n[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：\n[0006] 一种桥梁伸缩缝加铺层的制备方法，主要包括以下步骤：\n[0007] (1)清理伸缩缝表面；\n[0008] (2)铺设预处理层：以不含任何填料及挥发性溶剂的二元杂化高分子树脂为主料反应液按1.3-1.4升/平方米的用量均匀地泼洒在干燥洁净的伸缩缝面上后，立即将石料撒布在其上，石料覆盖到所有反应液致使伸缩缝面上看不到液体为止，形成第一层粘结层，上述第一层粘结层固化后，去除表面多余的未粘结或粘结不稳定的石料，得到预处理层；\n[0009] (3)铺设加覆层：以不含任何填料，挥发性溶剂的二元环氧树脂-氨酯高分子共聚物为反应液，将反应液按2.5-3.0升/平方米的用量均匀地泼洒在干燥洁净的预处理层的表面上；播撒石料，形成第二层粘结层，所述第二层粘结层在常温下固化后，清除表面多余的石料；上述处理方法可为一次或一次以上，直至达到预定的厚度或标高，得到加覆层。\n[0010] 优选地，步骤(3)中，反应液铺洒均匀后，石料(碎石)播撒时间为：\n[0011] 当温度高于32℃时，于10分钟内；\n[0012] 当温度为27～32℃时，于15分钟内；\n[0013] 当温度为21～27℃时，于20分钟内；\n[0014] 当温度为16～21℃时，于25分钟内；\n[0015] 当温度为10～16℃时，于35分钟内。\n[0016] 优选地，所述石料为玄武岩、辉绿岩、安山岩、闪长岩中任一种的完全破碎的碎石，含水量小于0.2％。\n[0017] 桥面经过多年使用后，行车的功能会下降，而这时伸缩缝破损经常与桥面的破损并不同步，往往还保持良好的状况。当对桥面加铺薄层以改善行车条件时，伸缩缝的处理就遇到了上文提到的三种情况：直接加铺、铣刨调坡、拆除重铺。而铺设环氧树脂-氨脂结合料，可以按照过桥的交通量大小来确定封闭车道的数量，即可单车道也可多车道甚至全幅封闭交通，在常温下养护几个小时或一天即可完成。方便灵活，避免了拆除重铺时全段面封锁交通以及水泥混凝土养护所需的时间。环氧树脂-氨脂结合料在现场施工时，仅需小型机具及3-5人便可，所以也避免了铣刨作业所需大型机械及清洗的难点，尤其是边开放交通边施工的桥面，大型机械的作业及废料的清理工作造成的交通通过能力及交通全安影响更大。\n[0018] 对桥面养护或改造工程，目的就是要加强桥面快速、安全、舒适的通车能力，而伸缩缝则是不同梁之间的“鸿沟”，如果伸缩缝构造受到破坏或连接不顺，则很容易引起跳车，是影响舒适性及安全性的重要原因。使用环氧树脂-氨脂结合料作为连接的过渡段，能出色地实现经久耐用的功能，主要表现在如下几方面：①长期稳定的柔韧性，由于环氧树脂-氨脂具有良好的抗老化功能，所以其结合料在经历5年以后还具有大于85％的柔韧度；\n②有效的防水保护，环氧树脂-氨脂能掺透进入支承层的水泥混凝土细小的裂缝及水泥混凝土与钢梁的间隙中，起到防水及补强的作用，减少钢筋受到侵蚀，也有效地保护了梁体；\n③良好的抗滑能力，由于表面使用3-5mm的碎石，所以在行车4年后仍能保超过55抗滑摩擦系数；④对路面的永久粘附力，拉拔强度高于5MPa，拉拔后的破坏面发生在水泥混凝土体内。\n[0019] 当伸缩缝损坏后，则要凿除混凝土重铺；如果加铺层施工时直接铺过伸缩缝，经行车后产生啃边、掉料等情况后，要处理病害并不容易，由于加铺层较薄，如果在病害的小面积内用沥青混合料填补，那么其整体性很差，又容易成为病害产生的薄弱处。使用环氧树脂-氨脂结合料进行处理，除标高调整能轻易实现外，还对原伸缩缝构造起到补强的作用，能有效地推迟原伸缩缝的破坏时限。当环氧树脂-氨脂结合料受到破坏时，则对破坏处进简单切齐及清理处理后，再铺上环氧树脂-氨脂结合料，则又形成完好如初的结构体。\n[0020] 综上所述，本发明的桥梁伸缩缝加铺层制备方法，不但可以满足桥面的使用要求，而且施工方法简单、维修容易、相对造价低。\n具体实施方式\n[0021] 所述桥梁伸缩缝加铺层的制备方法：\n[0022] 1、适用范围：环氧树脂-氨脂结合料的铺设厚度应至少在0.95cm以上，以达到即使在持续繁忙的交通和极端的天气状况下仍能保持完好的防水效果并维持防滑表面。\n[0023] 2、构造设置：所述桥梁伸缩缝加铺层包括预处理层及加覆层。预处理层即底层，是加覆层及旧路面之间的过渡层，其功能为保持层间具有强大的粘结力，渗入旧路面的微小裂缝，防止水分进入及补强、隔断混凝土的氯离子侵蚀钢筋；加覆层是直接承受路面车辆荷载的部分。\n[0024] 3、材料要求\n[0025] (1)、预处理层。优选采用美国陶氏化学公司(DOW)生产的Mark-166.2型高分子树脂材料为二元杂化高分子树脂，配方中应不含任何填料及挥发性溶剂，该杂化高分子系统应能够提供优越的低温柔韧性以及极好的耐候性。\n[0026] (2)、加覆层。优选采用美国陶氏化学公司(DOW)生产的Mark-163型环氧聚氨酯材料为二元环氧树脂-氨酯高分子共聚物，配方中应不含任何填料，挥发性溶剂。二元环氧树脂-氨酯高分子共聚物应在不损害硬度、耐化学性和强度的情况下提供足够的柔韧度。配方中不允许添加任何柔化剂。系统的柔韧度应由固化过程中弹性分子的相互化学反应来提供，由此得来的柔韧性将不会在实际使用中受到低温情况的影响。\n[0027] (3)、高分子系统固化后的物理性能(预处理层)。当美国陶氏化学公司(DOW)生产的Mark-166.2型高分子树脂材料中的树脂组分(Part A)和固化剂组分(Part B)按1∶1的体积混合在一起，固化后的材料应达到下表的要求。\n[0028] 预处理层系统固化后的物理性能\n[0029] \n 性能 参考值\n 压缩强度，MPa ＞41\n 拉伸强度，MPa ＞5.5\n 拉伸延伸率，％ 65-90\n 吸水率，wt％ ＜0.1\n 邵氏D硬度，25℃ 45±5\n 凝胶时间(100gms)，mim 15-25\n 对钢的粘结强度，MPa ≥5.5\n 固含量，％ 100\n[0030] (4)、环氧树脂-氨脂共聚物结合料固化后的物理性能(加覆层)。当美国陶氏化学公司(DOW)生产的Mark-163型环氧聚氨酯材料中的树脂组分(Part A)和固化剂组分(Part B)按2∶1的体积混合在一起，固化后的材料应达到下表的要求。\n[0031] 加覆层结合料固化后的物理性能\n[0032] \n 性能 参考值\n 压缩强度，MPa ＞41\n 拉伸强度，MPa ＞13\n 拉伸延伸率，％ 30±5\n 吸水率，wt％ ＜0.5\n 邵氏D硬度，(25℃) 70±5\n 凝胶时间(100gms)，min 25-31\n 抗磨损性能，mg ＜85\n 弯曲屈服强度，MPa ＞34\n 固含量，％ 100\n[0033] (5)、石料。各层所用的石料都应不易碎、不光滑、洁净、干燥、表面粗糙，宜采用质地坚硬的玄武岩、辉绿岩、安山岩、闪长岩等完全破碎的碎石，洗净并风干至含水量小于\n0.2％。具体指标要求见下表：\n[0034] 石料质量技术要求\n[0035] \n[0036] 石料的级配应符合下表要求：\n[0037] \n[0038] 本实施例所述的桥梁伸缩缝加铺层的制备方法，主要包括如下步骤：\n[0039] (一)、施工准备\n[0040] (1)、伸缩缝的表面清理。需用高压水枪、钢刷、吹风、抛丸等方式进行清理，以清除油质、污垢、橡胶、养护剂、水泥浮浆等杂物。\n[0041] (2)、在施工前所有表面需保持干燥，并禁止车辆通行，防止污染。\n[0042] (3)、在预期完成时间后8小时内预告有降水，则应暂停施工。\n[0043] (二)、预处理层的制备\n[0044] 铺设反应液：人工或机械量取各组分并将之充分混合后，反应液(采用美国陶氏化学公司(DOW)生产的Mark-166.2型高分子树脂材料中的树脂组分(PartA)和固化剂组分(Part B)按1∶1的体积混合在一起，并充分搅拌均匀，制成反应液)将1.3-1.4L/\n2\nm——用量均匀地泼洒在干燥洁净的伸缩缝面上。当整个伸缩缝面被润湿后，反应液需\n30～60分钟以实现对裂纹完全渗透和对钢筋网的充分封闭。当洒好液体后，应立即将石料撒布到整个表面。石料应过量撒布，覆盖所有树脂液体直至表面看不到液体。让撒好石料的粘结层体系在常温条件下固化。在固化过程中，需注意防止水或其他污染物接触到粘结