復合三維多孔材料的鋼橋面鋪裝結構及其施工方法與流程

本發明涉及橋面鋪裝領域，特別涉及復合三維多孔材料的鋼橋面鋪裝結構及其施工方法。

背景技術：

伴隨著我國改革開放的進程，高速公路、城市快速路、以及城市主干道得到了迅猛的發展，建設了大批的公路橋梁和城市橋梁。至今，我國已建成的各類現代化橋梁在世界橋梁跨徑排名上都進入了重要的名次，甚至名列前茅。它從一個側面反映了我國生產、經濟與科學技術的發展高度。

伴隨著我國橋梁技術的蓬勃發展，橋梁建設技術的日趨成熟，在橋梁整體結構上的問題日漸減少。相對而言，橋梁鋪裝卻常常被工程師忽視，我國的橋梁設計規范和水泥混凝土路面施工規范也僅僅給出了混凝土鋪裝和瀝青鋪裝的厚度要求，使橋面鋪裝過多過早破壞的情況屢見不鮮，每一次橋面修補，都給交通帶來巨大的壓力。例如，重慶市黃花園大橋是連接渝中區和江北區的重要通道，現日均車流量達到14萬輛，由于橋面破損嚴重，不得不于2013年2月25日開始對橋面鋪裝進行了長達60多天的更換處理，相關車輛不得不繞行，極大地影響了人們的正常出行，也給橋梁造成巨大的通行壓力，使原本擁堵的城市更加擁堵。

橋面鋪裝是車輪直接作用的部分。橋面鋪裝的作用在于防止車輛輪胎或履帶直接磨耗行車道板，保護主梁免受雨水侵蝕，并對車輛輪重的集中荷載起分布作用。這也就是說，一方面，橋面鋪裝必須給車輛提供一個舒適的行車條件并擴散荷載，必須具備足夠的剛度和良好的整體性能，具有抗裂、抗滑、耐磨等性能。另一方面，橋梁鋪裝和橋梁受力結構粘結形成整體工作的，橋梁鋪裝會隨著橋梁結構的受力特點可能承受拉力或者壓力。

普通水泥混凝土鋪裝是中小跨徑橋梁上最常使用的鋪裝材料之一。普通水泥混凝土材料取材方便，性能可靠，剛度大，強度高，堅固耐用及日常養護工作量小等顯著特點。普通水泥混凝土鋪裝層的彈性模量大，彎拉強度小，脆性特征明顯，通行噪音比瀝青鋪裝層要大，舒適性也較瀝青鋪裝遜色。

由于瀝青混凝土鋪裝結構具有快速施工及良好的行駛性能，現代的橋梁鋪裝通常采用瀝青混凝土鋪裝。但是瀝青混凝土橋面鋪裝的耐久性卻嚴重不足。通常一條高速公路上橋梁、通道和立體交叉等結構構造物的總長度通常要比路基路面短的多，但在大部分高速公路上構造物水泥混凝土鋪裝上的瀝青混凝土面層產生坑洞的數量往往多于路基路面上產生的坑洞，前者的修補率往往比后者的修補率大的多且更容易發生車轍和推擁。此外，混凝土表層的瀝青混凝土鋪裝比路基路面上瀝青混凝土鋪裝也更容易產生轍槽。

因此，需要一種新型的橋面鋪裝結構，提高橋面鋪裝結構的強度，增強抗彎性能，抗車轍性能，避免疲勞裂縫的產生，同時提高抗高低溫性能，減少橋面維修率，延長橋面鋪裝結構的使用壽命，進而提高行車安全性。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的復合三維多孔材料的鋼橋面鋪裝結構及其施工方法，橋面鋪裝結構強度高，抗彎性能和抗車轍性能優異，同時具有較好的抗高低溫性能，減少橋面維修率，延長橋面鋪裝結構的使用壽命，進而提高行車安全性。

本發明的復合三維多孔材料的鋼橋面鋪裝結構，包括設置于鋼橋面板上的由三復合三維多孔材料和流動填料復合成型的鋪裝層，所述填料填充于三維多孔材料的三維貫通孔內形成網絡交織復合密實結構；在鋪裝層和鋼橋面板之間設置有粘接層或/和剪力鍵；

進一步，所述填料為水泥漿、細骨料砼、聚合物水泥漿、聚合物混凝土、環氧樹脂、環氧混凝土中的一種或兩種的混合物，所述三維多孔材料為三維多孔金屬、三維多孔纖維、三維多孔塑料中的兩種以上材料的復合；

進一步，所述三維多孔金屬為鐵、鋼、鋁、鎳、鈦、銅以及上述材料的合 金中的一種或兩種以上混合物；所述三維多孔纖維為聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚氯乙烯纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、碳纖維中的一種或兩種以上混合物；所述三維多孔塑料為聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛、環氧、有機硅、聚乙烯縮甲醛、醋酸纖維素及聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或兩種以上的混合物；

進一步，所述三維多孔材料的孔洞均勻分布，聯通孔隙率為50～99％，孔徑為0.1～200mm；

進一步，所述鋪裝層厚度為0.2-30cm；

進一步，本發明公開一種三維多孔材料鋼橋面鋼鋪裝結構的鋪裝方法，包括以下步驟：將填料密實填充于三維多孔材料的三維貫通孔內制成具有網絡交織復合密實結構的預制板后鋪設于橋面板上。

本發明還公開另一種復合三維多孔材料的鋼橋面鋪裝結構的鋪裝方法，包括以下步驟：將三維多孔材料鋪設于鋼橋面板上，然后在三維多孔材料上澆筑填料使填料密實填充于三維多孔材料的三維貫通孔內形成網絡交織密實結構。

本發明的有益效果：本發明的復合三維多孔材料的鋼橋面鋪裝結構及其施工方法,通過對三維多孔材料的貫通孔密實填充填料形成結構材料與填料相互穿插交叉成一體，填料在三維網孔中，形成環繞閉鎖，達到很好的增強效果，界面結合力強度高，材料之間彼此約束又相互增強，所形成的結構整體性強，結構的強度和屈服應力顯著提高，提高鋼橋面鋪裝結構的整體強度和硬度，同時具有一定的韌性，增強抗車轍性能，并具有吸水性小，抗滲性、抗凍性好，耐磨性高，抗高低溫性能好的特點，實施該鋼橋面鋪裝結構的工藝簡單，便于操作。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為鋪裝層的平面結構示意圖。

具體實施方式

本實施例的復合三維多孔材料的鋼橋面鋪裝結構，包括設置于鋼橋面板4上的由復合三維多孔材料和填料3復合成型的鋪裝層1，所述填料3填充于三維多孔材料的三維貫通孔2內固化粘結形成網絡交織復合密實結構；所述鋪裝層1和鋼橋面板4之間設置有粘接層或/和剪力鍵；三維多孔材料為單個材料自身為多孔結構，復合三維多孔材料為多種多孔材料單體的混合。通過對三維多孔材料的貫通孔密實填充填料3形成多孔材料與填料3相互穿插交叉成一體的橋面板結構，結構的剛度和屈服應力顯著提高，進而提高鋼橋面鋪裝結構的整體強度和硬度。還可包括鋪設于鋪裝層1上的增強層，所述增強層材料為混凝土和/或瀝青；與上述結構結合進一步增強鋪裝結構的強度，減小吸水性、提高抗滲性、抗凍性、耐磨性等方面的性能。所述粘接層的材料可以為松香1-5份、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物10-15份、瀝青改性劑5-10份、天然30-40份巖瀝青，所述瀝青改性劑包括聚乙烯廢棄物3-10份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物3-8份，苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物1-5份，萜烯樹脂1-5份，溶劑油5-10份，醇醚羧酸鹽界面劑0.3-0.7份；所述粘接層的材料也可以為：各組分的質量比為基質瀝青∶改性劑SBS∶增粘劑∶增容劑∶穩定劑＝100∶(6～12)∶(0.8～3)∶(5.0～18.7)∶(0.～1)，選取基質瀝青、改性劑SBS、增粘劑、增容劑和穩定劑；所述的基質瀝青選用瀝青AH-70或瀝青AH-90；所述的改性劑SBS為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述的增粘劑選用石油樹脂或萜烯樹脂；所述的增容劑選用二氫呋喃、季戊四醇或季戊四醇酯增容劑；所述的穩定劑選用聚酰胺類穩定劑或硫磺類穩定劑；增強鋪裝層1和橋面板的粘結。

本實施例中，所述填料3為水泥漿、細骨料砼、聚合物水泥漿、聚合物混凝土、環氧樹脂、環氧混凝土中的一種或兩種的混合物，所述三維多孔材料為三維多孔金屬、三維多孔纖維、三維多孔塑料中的兩種以上材料的復合；填料3為反應型填料3或者非反應型填料3，具有一定的流動性，能夠填充孔隙，與三維多孔材料以化學鍵或者是力學作用的方式結合，提高橋面鋪裝結構的整 體強度和硬度。上述填料3所具有的流動性和粘結性，使填料3能夠均勻的分散于三維多孔材料的孔隙中，通過填料3的粘結性使填料3與多孔材料充分結合，提高粘結性，也利于填料3分子與多孔材料之間的充分把合。當填料3為細骨料砼時，材料之間不但相互粘結形成交織網狀結構，而且細骨料與多孔材料之間同時起到骨架支撐的作用，彼此協同增強形成骨架體；當填料3為聚合物類或/和環氧樹脂時，通過密實填充多孔材料的孔洞形成環繞閉鎖，使材料之間的界面結合強度更高，所形成的鋪裝結構具有更高的屈服應力。

本實施例中，所述三維多孔金屬為鐵、鋼、鋁、鎳、鈦、銅以及上述材料的合金中的一種或兩種以上混合物；但多孔材料為金屬時，三維多孔的強度高，結構性更強，所述三維多孔纖維為聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚氯乙烯纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、碳纖維中的一種或兩種以上混合物；所述三維多孔塑料為聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛、環氧、有機硅、聚乙烯縮甲醛、醋酸纖維素及聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或兩種以上的混合物；當多孔材料為纖維或塑料時，不但具有強度，同時還具有很高的柔韌性，其孔隙中的填料3同時起到協同增強整體結構強度的作用。

本實施例中，所述三維多孔材料的孔洞均勻分布，聯通孔隙率為50～99％，孔徑為0.1～200mm；孔洞的分布直接影響多孔材料的結構強度，因此，三維多孔材料的聯通孔隙率與孔徑之間是一個有機的組合搭配，相互之間是一個動態的平衡關系，只有滿足兩者之間的平衡關系，才能在三維多孔材料的貫通孔密實填充填料3形成結構材料與填料3相互穿插交叉成一體，填料3在三維網孔中，形成環繞閉鎖，增強材料內部的孔連接結構的致密性和強度，由此不僅增強了材料的抗拉強度，更有效增強了材料的延伸性能，同時又滿足強度的需求，界面結合力強度高，材料之間彼此約束又相互增強。

本實施例中，所述鋪裝層1厚度為0.2-30cm。

本實施例中，在鋪裝層1和鋼橋面板4之間設置有粘接層或/和剪力鍵；

本發明公開一種復合三維多孔材料的鋼橋面鋪裝結構的鋪裝方法，包括以 下步驟：將填料3密實填充于三維多孔材料的三維貫通孔2內制成具有網絡交織復合密實結構的預制板后鋪設于鋼橋面板4上；該方法為先制作成預制板，再通過剪力鍵固定于橋面板上。

本發明還公開另一種三維多孔材料橋面鋪裝結構的鋪裝方法，包括以下步驟：將三維多孔材料鋪設于鋼橋面板4上，然后在三維多孔材料上澆筑填料3使填料3密實填充于三維多孔材料的三維貫通孔2內形成網絡交織密實結構；該方法為現場施工，施工方便。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。