钢桥面环氧沥青铺装病害类型、特征及减少措施

  • 时间:
  • 浏览:0

多场耦商务协作用下钢桥面环氧沥青铺装病理分析

摘要:为了研究大跨径钢桥面环氧沥青钢桥面铺装总出 各种病害的机理,基于应力荷载、温度荷载、水力荷载和时间荷载及其耦商务协作用,采用有限元理论和机械粘附理论对裂缝、鼓包、坑槽、脱层等病害进行分析,并采用人工调查和数理统计的办法对环氧沥青桥面铺装病害分布形态进行研究,最终阐述了铺装层病害发展的过程。最后从设计、施工、使用等方面提出减少钢桥面环氧沥青桥面铺装病害的办法。

我国钢桥面铺装使用的环氧沥青大多数都要由A、B两组组成,混合后,位于化学反应形成不可逆的三维立体互穿网络形态的,具有高速率、高粘结力、高柔韧性的热固性复合材料。自南京二桥于4001年首次引进美国环氧沥青铺装技术以来,环氧沥青桥面铺装被广泛的应用和推广。

可能桥面铺装直接铺设在正交异性钢板上,在应力、温度、水力、时间荷载等因素影响下,钢桥面受力和变形远比一点道面复杂化的多,加之不合理的设计、施工和使用,钢桥面环氧沥青铺装层就总出 早期病害,但会 在使用期间也会产生了一系列比较严重的病害如裂缝、鼓包、坑槽、脱层等。

我国引进环氧沥青铺装技术较晚,技术缺陷心智成熟期期是什么是什么是什么期是什么,前人对病害进行分析和研究仅仅等待的图片 在某个因素上,缺陷深刻。本文基于应力荷载、温度荷载、水力荷载和时间荷载及其耦商务协作用,对其病理进行分析,并从设计、施工、使用等方面提出减少钢桥面环氧沥青桥面铺装病害的办法。

环氧沥青铺装病害调查及病害类型

病害调查

针对国内外一点环氧沥青钢桥面铺装总出 的病害进行了调查和统计。其调查结果见表1所示。

病害类型

由表1知,环氧沥青钢桥面铺装病害主要有裂缝、鼓包、坑槽、脱层等,见图1。

(1)裂缝

裂缝是环氧沥青桥面铺装早期破坏的三种常见病害,根据成因和方向,可分为微裂缝、鱼尾状裂缝、纵向裂缝和施工处裂缝。其中,鱼尾状裂纹表下皮 层的裂纹有如鱼的尾部,总出 在碾压完成如果 ,碾压速率很快,表下皮 层裂纹的深度图越大,裂纹的深度图也深一点,严重时鱼尾状裂纹表下皮 层互相贯通。

(2)鼓包

鼓包又分为隆起、裂缝扩展、塌陷有一个 多阶段:①隆起。表下皮 层总出 圆形小范围的微小隆起间题;②裂缝扩展。初期隆起的上端三角锉状裂纹在应力荷载循环作用下继续扩展;③塌陷。水力—应力荷载作用下表下皮 层下陷,水分进而渗到铺装层内部内部结构,在动水压力作用下不断冲击钢板(或粘结层),是因为钢板锈蚀。

(3)坑槽

混合料粘结力缺陷,路面材料松散剥落后形成各种凹坑。

(4)皮料

在混合料摊铺碾压完毕后,一点细料在表下皮 层的积聚,结块成“皮料”,在阳光下会总出 较为明显的反光间题。

(5)脱皮

钢桥面铺装脱层破坏表现为铺装层与钢板之间脱离,粘结力的丧失。

环氧沥青铺装病害分布形态研究

为了分析环氧沥青铺装病害的纵向分布形态,本文按照车道3.5m计,以轮迹规律将车道横向分为有一个区间,即从左侧标线中心起算,分别为0~1.5m,1.5~2.0m,2.0~3.5m,图2直观反映了国内某跨江大桥环氧沥青铺装病害的横向分布图。图3为统计的此跨桥2010~2013年环氧沥青铺装病害的纵向分布。可见铺装病害主要位于在行车道和重车道,且轮迹带位置病害相对更严重,轮迹带上端有时设置了纵向施工缝,也会是因为其大面积破损;随着时间的推移,铺装损害速率逐渐增加。

多场耦商务协作用下钢桥面环氧沥青铺装病理分析

应力荷载作用下钢桥面环氧沥青铺装病理分析

环氧沥青桥面铺装层的开裂与正交异性钢桥面的

受力形态密切相关。通过建立桥面体系三维有限元模型进行力学计算反映,在行车荷载作用下,正交异性铺装层荷载影响具有很强的局部效应。铺装层表下皮 层最大横向拉应力、最大竖向位移均总出 在荷载作用区域附。铺装层最大横向拉应力总出 在加劲肋顶部的铺装层表下皮 层,最大纵向拉应力总出 在横隔板顶部的铺装层表下皮 层。

但会 ,加劲肋顶部的铺装层表下皮 层易总出 纵桥向裂缝,横隔板顶部的铺装层表下皮 层易总出 横桥向裂缝。按铺装层的受力具体情况,可将引起铺装层开裂的是因为归纳为一下几类:

(1)局部应力集中与疲劳:在车载应力作用下,桥面板局部刚度突变,造成应力集中,超过其承受能力就会总出 微裂缝,车载反复作用,承受应力的面积继续减少,有效应力继续增大,形成疲劳裂缝,继续扩展形成网裂,最终是因为路面的破坏。如钢桥面板的纵、横腹板和纵向加劲肋上端总出 的有规律的裂缝。

(2)挠曲破坏:因车载作用桥面铺装层表下皮 层总出 负弯矩,铺装层上缘的拉应力/应变超出材料的抗拉极限便产生开裂。

(3)局部冲压破坏:可能重载和重交通的作用,车轮对桥面铺装层局部冲击是因为在桥面铺装层薄弱区域,如纵缝附进或粘结层薄弱处,总出 局部碎裂或网状裂缝。

温度荷载作用下钢桥面环氧沥青铺装病理分析

温度不仅对沥青、树脂以及混合料作用很大,还有压实度关系密切。

(1)高温对铺装层的破坏作用

施工加热(400~1400℃)不仅加速沥青分子的运动,引起沥青中轻质油的蒸发掉掉,从而加速沥青的老化,粘结力和粘附力的降低,但会 会使自由树脂蒸发掉掉,影响环氧树脂与固化剂的化学反应,造成热固性减弱;一点人面,空气中的氧气参与氧化作用,在加热条件下助于于沥青成分对其吸收并产生脱氧作用,沥青的粘滞性降低,是因为矿料之间的粘结力削弱,甚至造成松散病害,速率也降低。一起,可能混合料温度缺陷,在摊铺过程中,容易形成离析间题,压实不均匀,最终总出 开裂、坑槽等一系列病害;在碾压过程中,压路机(主就说 我钢轮压路机)行走速率过快或魔鬼司令刹车等,从而将铺装层表下皮 层混合料拉裂形成鱼尾状裂缝。

(2)低温对铺装层的破坏作用

温度骤降时,沥青粘滞度增大,刚度增加,到变形能力减小,而环氧沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长,一起劲度的急剧增加,超过混合料的极限速率或极限拉应变,会使其产生开裂。一方面,温度反复升降是因为温度应力疲劳,使混合料的极限拉伸应变变小,又加上沥青老化使沥青刚度增加,应力松弛能力降低,故可能比一次性降温开裂温度更高的温度下开裂,一起裂缝随着透水路龄的增加而不断增加。另一反面,环氧沥青桥面铺装对容留时间要求严格,但会 摊铺时温度太低,混合料就会结块,粘结力下降,形成“皮料”,是因为混合料得可以了最佳具体情况的压实,是因为铺装层空隙率过大,加上长时间的渗透作用,路面减慢总出 早期病害。

水力荷载作用下钢桥面环氧沥青铺装病理分析

根据机械粘附理论:理论上,集料、沥青、和水之间的热力学计算粘附值为:

(1)集料/沥青

机械粘附力—约5kcal/mol;

范德华力—约5kcal/mol

(2)集料/水

氢键力—约10kcal/mol;

范德华力—约5kcal/mol

集料/沥青之间的粘附热力值比较小,极易被热力值较高的集料/水的粘附力代替,水一旦浸入集料/沥青界面,必然代替沥青而使其产生剥落。

雨天的路表被一层水膜覆盖,当车辆在水膜覆盖的路面上高速行驶时,轮胎与路面之间的水不断被高速运转的轮胎所挤压,产生动水压力,沥青从集料表下皮 层脱落,局部沥青混合料松散,从而遗弃速率,集料被车轮带出,路面形成坑槽。水分向下渗入,进入空隙,孔隙水一方面逐渐侵蚀沥青膜,一点人面在汽车荷载作用下受到挤压产生空隙水压力,破坏沥青膜。可能空隙过大,以至于与路表水向通,孔隙水压力与路面动水压力产生叠加作用,形成高压水,对沥青混合料破坏严重。空隙中的水在温度升高时产生膨胀力能加速粘结破坏,当温度降低时都要冻胀力而是因为路面产生裂缝。而当路面总出 松散间题后,弥散的水分子穿过沥青薄膜渗透到混合料附进,可能水分子具有良好的连续性,水薄膜就会长时间地邮快递快递包裹单在混合料的附进,从而降低混合料粘结性和刚度。研究也表明,水损是有一个 多自下而上的过程,及水损害有沥青面层底部逐渐向上扩展,最终是因为整个沥青面层的破坏。

水力—应力荷载作用下钢桥面环氧沥青铺装病理分析

水—荷载车辆的综商务协作用下,环氧沥青混凝土表下皮 层的氧化灰粉层将逐渐被磨损,从而裸露出表下皮 层的集料,表下皮 层形成“灰粉化”。一起,荷载的动态作用是因为沥青路面内部内部结构的孔隙水压力具有波动性质,正负孔隙水压力的循环作用是沥青膜破坏的主要诱因。在高速行车的作用下,路表下皮 层产生了强大的动水压力,在动水压力的作用下,路表下皮 层产生的强大的动水压力,在动水压力作用下,路表水进入路面,产生强大的空隙水压力,沥青—集料的粘附作用难以抵抗重复的空隙水压,将在集料的尖角处等一点粘附作用薄弱的部位首先位于剥落。剥落一旦位于,在压力作用下引起一系列了连锁反应,位于几瓶的剥落。

水力—温度荷载作用下钢桥面环氧沥青铺装病理分析

铺装层内或层间在施工中进入几瓶的水分,在高温具体情况下铺装层环氧沥青混凝土局部鼓起,产生轻微鼓包开裂;偌进入较多的水分,在高温具体情况下铺装层内部内部结构鼓起,铺装层内部内部结构铺装层间或铺装层与钢板间脱空,可造成铺装混凝土破裂,在车辆轮胎冲击碾压下铺装层产生鼓包开裂。

温度—时间荷载作用下钢桥面环氧沥青铺装病理分析

环氧沥青的粘度是随温度与时间的变化而变化。

根据不同温度环氧沥青结合料的粘-时曲线,结合实际的工程具体情况(运距、天气条件等),选泽最佳的出料温度和压实温度,保证结合料的粘度。结合料的粘度缺陷,易是因为混合料的生产、运输、卸料过程中总出 离析,而碾压过程中则易总出 混合料错位与推移甚至裂纹,必将是因为铺装层渗水间题,从而影响铺装使用寿命(抗疲劳性能大大降低);若温度缺陷,粘度过大,环氧树脂的反应速率过快,早期速率较低,影响铺装层速率增长速率,但会 会是因为拌合及摊铺、碾压困难,过度碾压则会是因为开裂。

多场耦商务协作用下钢桥面环氧沥青铺装病理分析

应力、温度、水力、时间荷载是环氧沥青桥面铺装位于病害的关键因素,不仅仅是某一方面的是因为,就说 我其耦商务协作用造成的铺装层的各种病害。病害发展过程如下:

(1)铺装层首先在应力荷载作用下总出 微裂缝;

(2)微裂缝在水力—应力荷载耦商务协作用下逐渐变宽,深度图逐渐开展至钢板界面;

(3)雨水通过裂缝渗入混合料,沥青粘结力减弱,总出 松散、剥落等病害;水分下渗到铺装层底部不要断腐蚀防水黏结层和下层铺装的混合料,是因为铺塞进层局部脱空;

(4)正交异性钢桥铺装层在应力—温度荷载作用下,逐渐被压碎,形成坑槽;

(5)若坑槽未及时避免,雨水积压于坑槽底部,将附进混合料泡软,石料剥落,在各个因素耦商务协作用下整个车道脱空。

对我国钢桥面环氧沥青铺装的建议

(1)根据正交异性钢桥桥面的受力形态,合理定出铺装层性能要求;

(2)严格控制铺装层混合料级配要求和最佳油石比;

(3)严格控制混合料的容留时间和拌和、摊铺、压实温度;

(4)做好日常养护工作,及时避免轻微病害,保证铺装层的耐久性。

结论

(1)环氧沥青钢桥面铺装病害主要有裂缝、鼓包、坑槽、脱层等。

(2)铺装病害主要位于在行车道和重车道,且轮迹带位置病害相对更严重,轮迹带上端有时设置了纵向施工缝,也会是因为其大面积破损;随着时间的推移,铺装损害速率逐渐增加。

(3)局部应力集中与疲劳、挠曲破坏、局部冲压破坏是因为了早期桥面开裂。

(4)在应力、温度、水力、时间荷载以及其耦商务协作用是因为了裂缝的总出 、发展,集料剥落与松散,坑槽的总出 以及面板的脱空。

(5)控制设计、施工、使用各个环节,减少病害,保证铺装层的耐久性。

参考文献:

[1]朱文白,张辉,潘友强.大跨径钢桥面环氧沥青铺装典型病害研究.公路交通科技,2013,10(5):23-25.

[2]李浩天,关永胜,贾渝,韩超.环氧沥青钢桥面铺装长期性能演变研究.中外公路,2010,400(6):2400-233.

[3]宗海.环氧沥青混凝土钢桥面铺装病害修复技术研究.南京:东南大学,4005.

[4]李智,钱振东.典型钢桥面铺装形态的病害分类分析.交通运输工程与信息学报,4006,4(2):110-115.

[5]王润寿,于文科,等.环氧沥青混凝土钢桥铺装病害的是因为与处治.石油沥青,2011,25(01):13-16.

[6]薛强.沥青路面破坏的多场耦合效应及控制技术.北京:科学出版社,4009.

[7]董忠红,吕彭民.移动荷载下倒装形态沥青路面动力响应.4008,28(5):111-115.

[8]孙立军.沥青路面形态行为理论.北京:人民交通出版社.4005.

[9]董泽蛟,谭忆秋,等.水-荷载耦商务协作用下沥青路面孔隙水压力研究.哈尔滨工业大类学报,4007,39(10):1614-1617.

作者简介:孙光辉,男,硕士研究生,工程师,从事道路工程勘察设计。

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!