会员体验
专利管家(专利管理)
工作空间(专利管理)
风险监控(情报监控)
数据分析(专利分析)
侵权分析(诉讼无效)
联系我们
交流群
官方交流:
QQ群: 891211   
微信请扫码    >>>
现在联系顾问~
首页 / 专利分类库 / 道路、铁路或桥梁的建筑 / 一种钢-混凝土组合桥面铺装结构及施工方法

一种-混凝土组合桥面铺装结构及施工方法

申请号 CN202311796608.5 申请日 2023-12-25 公开(公告)号 CN117802881A 公开(公告)日 2024-04-02
申请人 山东省公路桥梁建设集团有限公司; 发明人 董毅; 陈允禄; 吴健; 施晓东; 吴伟; 公衍文; 李蒙;
摘要 本 申请 涉及公路 桥梁 建设领域,具体公开了一种 钢 ‑ 混凝土 组合 桥面 铺装结构及施工方法。钢‑混凝土组合桥面铺装结构从下至上依次包括钢板、聚丙烯 纤维 混凝土层、粘结层和 沥青 混凝土 耐磨层,所述聚丙烯纤维混凝土层由聚丙烯纤维混凝土浇筑而成。本申请的钢‑混凝土组合桥面铺装结构及施工方法具有解决钢桥面铺装层材料的疲劳开裂问题优点。
权利要求

1.一种混凝土组合桥面铺装结构,其特征在于,从下至上依次包括钢板、聚丙烯纤维混凝土层、粘结层和沥青混凝土耐磨层,所述聚丙烯纤维混凝土层由聚丙烯纤维混凝土浇筑而成。
2.根据权利要求1所述的钢‑混凝土组合桥面铺装结构,其特征在于:所述聚丙烯纤维混凝土包括按重量份计的酸盐泥500‑700份、改性聚丙烯纤维20‑80份、聚乙烯醇2‑40份、粗骨料1000‑1400份、细骨料800‑1000份、减水剂50‑100份和100‑300份水,所述改性聚丙烯纤维通过硅烷偶联剂改性。
3.根据权利要求2所述的钢‑混凝土组合桥面铺装结构,其特征在于:所述改性聚丙烯纤维的制备方法为:
将聚丙烯纤维放入足量硅烷偶联剂中浸泡24‑36h,并以30‑60r/min的速度匀速搅拌,保持温度在40‑60℃,将浸泡后的聚丙烯纤维取出,并进行滴干,得到改性聚丙烯纤维。
4.根据权利要求2所述的钢‑混凝土组合桥面铺装结构,其特征在于:所述改性聚丙烯纤维与聚乙烯醇的比例为1:(0.1‑0.5)。
5.根据权利要求2所述的钢‑混凝土组合桥面铺装结构,其特征在于:所述改性聚丙烯纤维长度为10‑30mm,所述改性聚丙烯纤维单丝纤度为0.5‑1.5dtex。
6.根据权利要求2所述的钢‑混凝土组合桥面铺装结构,其特征在于:所述聚丙烯纤维混凝土中还包括晶须,所述硼酸铝晶须的添加量为聚丙烯纤维混凝土质量的5%‑
10%。
7.根据权利要求1所述的钢‑混凝土组合桥面铺装结构,其特征在于:所述粘结层包括
80%‑90%碎石和10‑20%高弹沥青,所述碎石粒径为4‑8mm。
8.根据权利要求1所述的钢‑混凝土组合桥面铺装结构,其特征在于:所述沥青混凝土耐磨层包括5‑10%沥青、75‑85%混凝土和5%‑20%石英砂。
9.一种如权利要求1‑8任一所述的钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、将钢板安装在桥面上,在钢板上铺设隔离膜,将聚丙烯纤维混凝土浇筑在钢板上,使用振捣器进行浇筑和密实,形成聚丙烯纤维混凝土层,聚丙烯纤维混凝土层厚度为4‑
8cm;
S2、在聚丙烯纤维混凝土层完全凝固之后,将碎石和高弹沥青混合均匀,然后将其铺设在聚丙烯纤维混凝土层上,并使用压路机进行压实,形成粘结层,粘结层厚度为5‑10cm;
S3、待粘结层完全凝固后,开始施工沥青混凝土耐磨层,将沥青、混凝土和石英砂混合均匀铺设在粘结层上,并进行压实,形成沥青混凝土耐磨层,沥青混凝土耐磨层厚度为3‑
7cm;
S4、完成沥青混凝土耐磨层施工后,进行表面养护后完成钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工。

说明书全文

一种混凝土组合桥面铺装结构及施工方法

技术领域

[0001] 本申请涉及公路桥梁建设领域,更具体地说,它涉及一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构及施工方法。

背景技术

[0002] 钢结构桥梁由于具有自重轻、承载能高、建筑高度小以及施工迅速方便等优点,目前已经成为我国大桥和特大桥建设时选择的重要结构形式之一。在我国桥梁建设历史上,已经先后建成了诸如钱塘江大桥、南京长江大桥、虎大桥、江阴长江大桥以及厦门海沧大桥等极具历史意义和代表性的钢结构桥梁。但是结合我国钢结构桥梁目前的实际运营现状,由于受到自然环境、交通量增长、超载以及材料劣化等方面的影响,很多在役的钢结构桥梁正面临着日益凸显的病损和功能退化等问题。尤其针对钢桥面铺装应用方面,由于受到桥面系显著变形所引起的局部受力分布不均匀、结构层正负交变弯曲应力焊缝热点应力、昼夜温差以及粘结层失效等方面的影响,使得解决钢桥面铺装病害问题成为世界性的难题。同时,桥面铺装作为铺筑在钢桥面板上的薄层防护结构,除了保证行车舒适度以及行车安全以外,其对主体结构的使用耐久性同样起着至关重要的作用。
[0003] 钢结构桥对铺装层材料性能的要求比普通混凝土梁桥要高很多,目前依然存在钢桥面铺装层材料的疲劳开裂问题,钢桥面铺装层材料的疲劳开裂问题主要由于高应力集中、桥梁变形以及材料性能不足等因素共同作用所引起。高应力集中使得铺装层在少数区域承受较高的应力,导致疲劳损伤和开裂;桥梁的变形会引起铺装层的位移和变形,增加了应力变化和疲劳开裂的险;同时传统的沥青混合料等铺装材料的抗疲劳性能相对较弱,容易老化硬化,难以承受长期交通荷载作用,进而导致开裂问题的发生。发明内容
[0004] 为了解决钢桥面铺装层材料的疲劳开裂问题,本申请提供一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构及施工方法。
[0005] 本申请提供的一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构采用如下的技术方案:一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构,从下至上依次包括钢板、聚丙烯纤维混凝土层、粘结层和沥青混凝土耐磨层,所述聚丙烯纤维混凝土层由聚丙烯纤维混凝土浇筑而成。
[0006] 通过采用上述技术方案,由于采用使用钢板作为底层,提供了良好的强度和稳定性。其次,聚丙烯纤维混凝土层被浇筑在钢板上方。聚丙烯纤维混凝土是一种添加了聚丙烯纤维的混凝土材料,它能够有效抵抗疲劳开裂并提高桥面的承载能力和耐久性。在聚丙烯纤维混凝土层之上,有一层粘结层。这一层起到了将聚丙烯纤维混凝土层与沥青混凝土耐磨层紧密连接的作用,增加了整体结构的稳定性和耐久性。最上面的层是沥青混凝土耐磨层,它具有良好的防性和耐磨性,能够保护下方结构免受外界环境的侵蚀,并提供平稳的行车表面。通过采用这种钢‑混凝土组合桥面铺装结构,可以有效解决钢桥面铺装层材料疲劳开裂的问题。聚丙烯纤维混凝土层的使用能够提高桥面的承载能力和耐久性,而粘结层和沥青混凝土耐磨层的加入则增加了整体结构的稳定性和耐久性。这种结构和施工方法的应用有望延长桥梁的使用寿命,并降低维护成本。
[0007] 可选的,所述聚丙烯纤维混凝土包括按重量份计的酸盐水泥500‑700份、改性聚丙烯纤维20‑80份、聚乙烯醇2‑40份、粗骨料1000‑1400份、细骨料800‑1000份、减水剂50‑100份,所述改性聚丙烯纤维通过硅烷偶联剂改性。
[0008] 通过采用上述技术方案,改性聚丙烯纤维分散在混凝土中形成网状结构,增加混凝土的韧性和抗裂能力,可以有效地防止和限制疲劳裂缝的扩展,从而减轻钢桥面铺装层的疲劳开裂问题。聚乙烯醇作为增稠剂,可以提高混凝土的粘度和流动性,有助于确保混凝土均匀浇筑,并保持一定的可塑性,从而减少裂缝的形成。同时在混凝土中纤维容易发生团聚和集中现象,导致局部区域的纤维分布不均匀,从而降低了混凝土的抗裂性能。聚乙烯醇的加入可以减少纤维团聚和集中现象,使得改性聚丙烯纤维能够更均匀地分布在混凝土中,提高混凝土的抗裂性能。
[0009] 可选的,所述改性聚丙烯纤维的制备方法为:将聚丙烯纤维放入足量硅烷偶联剂中浸泡24‑36h,并以30‑60r/min的速度匀速搅拌,保持温度在40‑60℃,将浸泡后的聚丙烯纤维取出,并进行滴干,得到改性聚丙烯纤维。
[0010] 通过采用上述技术方案,硅烷偶联剂中的有机基团可以与聚丙烯纤维表面上的羟基(‑OH)发生反应,形成硅键(Si‑O‑Si),使得硅烷偶联剂牢固地结合在纤维表面上。同时,硅烷偶联剂的亲水基团,如基、羧基等,能够与水泥基体中的无机材料发生作用,增强纤维与水泥基体的界面粘结力。通过改性处理,硅烷偶联剂能够提高聚丙烯纤维与水泥基体的相容性和粘结力,有效防止纤维与水泥基体之间的滑移和剥离。这种界面增强作用能够保证纤维在混凝土中的均匀分散,避免纤维团聚和集中现象的发生。此外,改性聚丙烯纤维在混凝土中形成网状结构,可以有效地抵抗裂缝的扩展。硅烷偶联剂的引入使得纤维更好地分散在混凝土基体中,提高了纤维的覆盖率和分布均匀性。当混凝土受到外部荷载时,纤维能够吸收和分散应力,阻止裂缝的扩展,从而增加混凝土的韧性。
[0011] 可选的,所述改性聚丙烯纤维与聚乙烯醇的比例为1:(0.1‑0.5)。
[0012] 通过采用上述技术方案,通过比例控制,可以提高界面粘结力,增强改性聚丙烯纤维在混凝土中的分散性。
[0013] 可选的,所述改性聚丙烯纤维长度为10‑30mm,所述改性聚丙烯纤维单丝纤度为0.5‑1.5dtex。
[0014] 通过采用上述技术方案,10‑30mm的纤维长度可以在混凝土中形成更多的桥梁效应,有效地阻止裂缝的扩展,并避免纤维的团聚现象。同时,0.5‑1.5dtex的单丝纤度有助于纤维更好地与水泥基体结合,增强界面粘结力。通过纤维长度和单丝纤度的选择,可以提高改性聚丙烯纤维在混凝土中的抗裂性能,从而解决钢桥面铺装层材料的疲劳开裂问题。
[0015] 可选的,所述粘结层包括80%‑90%碎石和10‑20%高弹沥青,所述碎石粒径为4‑8mm。
[0016] 通过采用上述技术方案,粘结层中的碎石可以提供良好的机械锚固效应,增加与其他层之间的粘结力。高弹沥青作为粘结层的主要胶凝材料,具有较高的黏性和弹性模量。它可以填充碎石之间的空隙并形成牢固的粘结,提高粘结层的抗剪切性能。
[0017] 可选的,所述沥青混凝土耐磨层包括5‑10%沥青、75‑85%混凝土和5%‑20%石英砂。
[0018] 通过采用上述技术方案,沥青混凝土耐磨层中的石英砂起到了增加表面硬度和耐磨性的作用。石英砂具有良好的抗磨损性能,可以增加沥青混凝土耐磨层的使用寿命,并提供良好的耐久性。石英砂在沥青混凝土耐磨层中的添加可以增加摩擦系数,提高路面的抗滑移性能。
[0019] 可选的,所述聚丙烯纤维混凝土中还包括晶须,所述硼酸铝晶须的添加量为聚丙烯纤维混凝土质量的5%‑10%。
[0020] 通过采用上述技术方案,硼酸铝晶须的表面具有一定的粗糙度和多孔性。这种表面形态提供了更大的表面积和接触面,增加了与水泥基体的接触点,有利于形成机械锚固,能够吸收和分散应力,防止裂缝的发展,可以显著提高混凝土的抗裂性能,硼酸铝晶须的表面还含有氢化铝等活性氢氧根离子(OH‑)。这些活性离子能够与水泥基体中的水合硅酸(C‑S‑H)凝胶发生化学反应,形成硅酸铝钙水合物(C‑A‑S‑H)凝胶。这种化学反应增强了界面连接的牢固性。
[0021] 第二方面,本申请提供一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,采用如下的技术方案:一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,包括以下步骤:
S1、将钢板安装在桥面上,在钢板上铺设隔离膜,将聚丙烯纤维混凝土浇筑在钢板上,使用振捣器进行浇筑和密实,形成聚丙烯纤维混凝土层,聚丙烯纤维混凝土层厚度为4‑
8cm;
S2、在聚丙烯纤维混凝土层完全凝固之后,将碎石和高弹沥青混合均匀,然后将其铺设在聚丙烯纤维混凝土层上,并使用压路机进行压实,形成粘结层,粘结层厚度为5‑
10cm;
S3、待粘结层完全凝固后,开始施工沥青混凝土耐磨层,将沥青、混凝土和石英砂混合均匀铺设在粘结层上,并进行压实,形成沥青混凝土耐磨层,沥青混凝土耐磨层厚度为
3‑7cm;
S4、完成沥青混凝土耐磨层施工后,进行表面养护后完成钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工。
[0022] 通过采用上述技术方案,通过在钢板上铺设聚丙烯纤维混凝土层,可以增加桥面结构的稳定性和强度。聚丙烯纤维混凝土具有优异的抗裂性能和韧性,能够有效吸收和分散荷载,并阻止裂缝的扩展。粘结层的施工采用碎石和高弹沥青的混合物,通过压实形成一层坚固的连接层。这种粘结层不仅能够增强聚丙烯纤维混凝土层与沥青混凝土耐磨层之间的粘结力,还提供了较高的抗剪切性能和承载能力。沥青混凝土耐磨层的施工提供了表面的保护和耐磨性。石英砂的添加增加了耐磨层的硬度和耐久性,使其更能抵抗车辆和交通运输引起的磨损和损坏。
[0023] 综上所述,本申请具有以下有益效果:1、由于本申请采用由于采用钢板作为底层,提供了良好的强度和稳定性。其次,聚丙烯纤维混凝土层被浇筑在钢板上方。聚丙烯纤维混凝土是一种添加了聚丙烯纤维的混凝土材料,它能够有效抵抗疲劳开裂并提高桥面的承载能力和耐久性。在聚丙烯纤维混凝土层之上,有一层粘结层。这一层起到了将聚丙烯纤维混凝土层与沥青混凝土耐磨层紧密连接的作用,增加了整体结构的稳定性和耐久性。最上面的层是沥青混凝土耐磨层,它具有良好的防水性和耐磨性,能够保护下方结构免受外界环境的侵蚀,并提供平稳的行车表面。通过采用这种钢‑混凝土组合桥面铺装结构,可以有效解决钢桥面铺装层材料疲劳开裂的问题。聚丙烯纤维混凝土层的使用能够提高桥面的承载能力和耐久性,而粘结层和沥青混凝土耐磨层的加入则增加了整体结构的稳定性和耐久性。这种结构和施工方法的应用有望延长桥梁的使用寿命,并降低维护成本。
[0024] 2、本申请中优选采用改性聚丙烯纤维分散在混凝土中形成网状结构,增加混凝土的韧性和抗裂能力,可以有效地防止和限制疲劳裂缝的扩展,从而减轻钢桥面铺装层的疲劳开裂问题。聚乙烯醇作为增稠剂,可以提高混凝土的粘度和流动性,有助于确保混凝土均匀浇筑,并保持一定的可塑性,从而减少裂缝的形成。同时在混凝土中纤维容易发生团聚和集中现象,导致局部区域的纤维分布不均匀,从而降低了混凝土的抗裂性能。聚乙烯醇的加入可以减少纤维团聚和集中现象,使得改性聚丙烯纤维能够更均匀地分布在混凝土中,提高混凝土的抗裂性能。
[0025] 3、本申请中优选通过硼酸铝晶须的表面具有一定的粗糙度和多孔性。这种表面形态提供了更大的表面积和接触面,增加了与水泥基体的接触点,有利于形成机械锚固,能够吸收和分散应力,防止裂缝的发展,可以显著提高混凝土的抗裂性能,硼酸铝晶须的表面还含有氢氧化铝等活性氢氧根离子(OH‑)。这些活性离子能够与水泥基体中的水合硅酸钙(C‑S‑H)凝胶发生化学反应,形成硅酸铝钙水合物(C‑A‑S‑H)凝胶。这种化学反应增强了界面连接的牢固性。
[0026] 4、本申请的方法通过在钢板上铺设聚丙烯纤维混凝土层,可以增加桥面结构的稳定性和强度。聚丙烯纤维混凝土具有优异的抗裂性能和韧性,能够有效吸收和分散荷载,并阻止裂缝的扩展。粘结层的施工采用碎石和高弹沥青的混合物,通过压实形成一层坚固的连接层。这种粘结层不仅能够增强聚丙烯纤维混凝土层与沥青混凝土耐磨层之间的粘结力,还提供了较高的抗剪切性能和承载能力。沥青混凝土耐磨层的施工提供了表面的保护和耐磨性。石英砂的添加增加了耐磨层的硬度和耐久性,使其更能抵抗车辆和交通运输引起的磨损和损坏。

具体实施方式

[0027] 以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
[0028] 改性聚丙烯纤维的制备例制备例1
准备长度为10‑30mm、纤维单丝纤度为0.5‑1.5dtex的聚丙烯纤维5000g放置于洁净容器中,将硅烷偶联剂加入容器中,当硅烷偶联剂液面高于聚丙烯纤维0.5‑1cm时停止加入,使聚丙烯纤维完全浸没在硅烷偶联剂中。
[0029] 开启搅拌器,以40r/min的速度对聚丙烯纤维与硅烷偶联剂液的混合液进行匀速搅拌,同时,控制混合液温度在50℃±5℃范围内,将聚丙烯纤维在硅烷偶联剂溶液中浸泡30小时。
[0030] 在浸泡结束后,将改性聚丙烯纤维从硅烷偶联剂溶液中取出,将改性聚丙烯纤维在洁净滤网上铺开,在自然通风的情况下晾干,即可得到改性的聚丙烯纤维。实施例
[0031] 实施例1一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,包括以下步骤:
S1、对钢板进行喷砂除锈,再打磨至50‑100μm的粗糙度,将平均为10mm的钢板焊接在桥面上,钢板与聚丙烯纤维混凝土层接触一侧焊接有多根钢筋,钢筋直径为10mm、长度为
10cm,钢筋远离钢板一端90°弯折,钢筋布置间距为37.5mm,在钢板上铺设隔离膜;
S2、将硅酸盐水泥70kg、改性聚丙烯纤维8kg、聚乙烯醇4kg、卵石140kg、河砂
100kg、磺酸型减水剂10kg和30kg水加入混凝土搅拌机中拌合,得到聚丙烯纤维混凝土,将聚丙烯纤维混凝土浇筑在隔离膜上,使用振捣器进行浇筑和密实,形成聚丙烯纤维混凝土层,聚丙烯纤维混凝土层厚度为6cm;
S3、在聚丙烯纤维混凝土层完全凝固之后,将85kg碎石和15kg高弹沥青在180℃下高温拌合,碎石粒径为4‑8mm,然后将其铺设在聚丙烯纤维混凝土层上,并使用压路机进行压实,形成粘结层,粘结层厚度为8cm;
S4、待粘结层完全凝固后,开始施工沥青混凝土耐磨层,将10kg沥青、80kg混凝土和10kg石英砂在160℃温度下拌合均匀铺设在粘结层上,并进行压实,形成沥青混凝土耐磨层,沥青混凝土耐磨层厚度为4cm;
S5、完成沥青混凝土耐磨层施工后,进行清扫、洒水养护后完成钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工。
[0032] 其中,改性聚丙烯纤维由制备例1制得。
[0033] 实施例2一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,包括以下步骤:
S1、对钢板进行喷砂除锈,再打磨至50‑100μm的粗糙度,将平均为10mm的钢板焊接在桥面上,钢板与聚丙烯纤维混凝土层接触一侧焊接有多根钢筋,钢筋直径为10mm、长度为
10cm,钢筋远离钢板一端90°弯折,钢筋布置间距为37.5mm,在钢板上铺设隔离膜;
S2、将硅酸盐水泥70kg、改性聚丙烯纤维8kg、聚乙烯醇4kg、卵石140kg、细砂
100kg、萘磺酸型减水剂10kg和30kg水加入混凝土搅拌机中拌合,得到聚丙烯纤维混凝土,将聚丙烯纤维混凝土浇筑在隔离膜上,使用振捣器进行浇筑和密实,形成聚丙烯纤维混凝土层,聚丙烯纤维混凝土层厚度为6cm;
S3、在聚丙烯纤维混凝土层完全凝固之后,将85kg碎石和15kg高弹沥青在180℃下高温拌合,碎石粒径为4‑8mm,然后将其铺设在聚丙烯纤维混凝土层上,并使用压路机进行压实,形成粘结层,粘结层厚度为8cm;
S4、待粘结层完全凝固后,开始施工沥青混凝土耐磨层,将10kg沥青、80kg混凝土和10kg石英砂在160℃温度下拌合均匀铺设在粘结层上,并进行压实,形成沥青混凝土耐磨层,沥青混凝土耐磨层厚度为4cm;
S5、完成沥青混凝土耐磨层施工后,进行清扫、洒水养护后完成钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工。
[0034] 其中,改性聚丙烯纤维由制备例1制得。
[0035] 实施例3一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,包括以下步骤:
S1、对钢板进行喷砂除锈,再打磨至50‑100μm的粗糙度,将平均为10mm的钢板焊接在桥面上,钢板与聚丙烯纤维混凝土层接触一侧焊接有多根钢筋,钢筋直径为10mm、长度为
10cm,钢筋远离钢板一端90°弯折,钢筋布置间距为37.5mm,在钢板上铺设隔离膜;
S2、将硅酸盐水泥60kg、改性聚丙烯纤维5kg、聚乙烯醇1.5kg、卵石120kg、细砂
90kg、萘磺酸型减水剂8kg和25kg水加入混凝土搅拌机中拌合,得到聚丙烯纤维混凝土,将聚丙烯纤维混凝土浇筑在隔离膜上,使用振捣器进行浇筑和密实,形成聚丙烯纤维混凝土层,聚丙烯纤维混凝土层厚度为6cm;
S3、在聚丙烯纤维混凝土层完全凝固之后,将85kg碎石和15kg高弹沥青在180℃下高温拌合,碎石粒径为4‑8mm,然后将其铺设在聚丙烯纤维混凝土层上,并使用压路机进行压实,形成粘结层,粘结层厚度为8cm;
S4、待粘结层完全凝固后,开始施工沥青混凝土耐磨层,将10kg沥青、80kg混凝土和10kg石英砂在160℃温度下拌合均匀铺设在粘结层上,并进行压实,形成沥青混凝土耐磨层,沥青混凝土耐磨层厚度为4cm;
S5、完成沥青混凝土耐磨层施工后,进行清扫、洒水养护后完成钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工。
[0036] 其中,改性聚丙烯纤维由制备例1制得。
[0037] 实施例4一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,包括以下步骤:
S1、对钢板进行喷砂除锈,再打磨至50‑100μm的粗糙度,将平均为10mm的钢板焊接在桥面上,钢板与聚丙烯纤维混凝土层接触一侧焊接有多根钢筋,钢筋直径为10mm、长度为
10cm,钢筋远离钢板一端90°弯折,钢筋布置间距为37.5mm,在钢板上铺设隔离膜;
S2、将硅酸盐水泥60kg、改性聚丙烯纤维5kg、聚乙烯醇1.5kg、卵石120kg、细砂
90kg、萘磺酸型减水剂8kg和25kg水加入混凝土搅拌机中拌合,再加入25kg硼酸铝晶须,得到聚丙烯纤维混凝土,将聚丙烯纤维混凝土浇筑在隔离膜上,使用振捣器进行浇筑和密实,形成聚丙烯纤维混凝土层,聚丙烯纤维混凝土层厚度为6cm;
S3、在聚丙烯纤维混凝土层完全凝固之后,将85kg碎石和15kg高弹沥青在180℃下高温拌合,碎石粒径为4‑8mm,然后将其铺设在聚丙烯纤维混凝土层上,并使用压路机进行压实,形成粘结层,粘结层厚度为8cm;
S4、待粘结层完全凝固后,开始施工沥青混凝土耐磨层,将10kg沥青、80kg混凝土和10kg石英砂在160℃温度下拌合均匀铺设在粘结层上,并进行压实,形成沥青混凝土耐磨层,沥青混凝土耐磨层厚度为4cm;
S5、完成沥青混凝土耐磨层施工后,进行清扫、洒水养护后完成钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工。
[0038] 其中,改性聚丙烯纤维由制备例1制得。
[0039] 实施例5一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,与实施例4的不同之处在于:S2步骤中硼酸铝晶须的添加量为16kg。
[0040] 实施例6一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,与实施例4的不同之处在于:S2步骤中硼酸铝晶须的添加量为35kg。
[0041] 实施例7一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,与实施例4的不同之处在于:S3步骤中将80kg碎石和20kg高弹沥青在180℃下高温拌合。
[0042] 实施例8一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,与实施例4的不同之处在于:S3步骤中将90kg碎石和10kg高弹沥青在180℃下高温拌合。
[0043] 实施例9一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,与实施例4的不同之处在于:S4步骤中将5kg沥青、75kg混凝土和20kg石英砂在160℃温度下拌合。
[0044] 实施例10一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,与实施例4的不同之处在于:S4步骤中将10kg沥青、85kg混凝土和5kg石英砂在160℃温度下拌合。
[0045] 对比例对比例1
一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,包括以下步骤:
S1、对钢板进行喷砂除锈,再打磨至50‑100μm的粗糙度,将平均为10mm的钢板焊接在桥面上,钢板与聚丙烯纤维混凝土层接触一侧焊接有多根钢筋,钢筋直径为10mm、长度为
10cm,钢筋远离钢板一端90°弯折,钢筋布置间距为37.5mm,在钢板上铺设隔离膜;
S2、将硅酸盐水泥60kg、聚丙烯纤维5kg、聚乙烯醇1.5kg、卵石120kg、细骨料90kg、萘磺酸型减水剂8kg和25kg水加入混凝土搅拌机中拌合,再加入25kg硼酸铝晶须,得到聚丙烯纤维混凝土,将聚丙烯纤维混凝土浇筑在隔离膜上,使用振捣器进行浇筑和密实,形成聚丙烯纤维混凝土层,聚丙烯纤维混凝土层厚度为6cm;
S3、在聚丙烯纤维混凝土层完全凝固之后,将85kg碎石和15kg高弹沥青在180℃下高温拌合,碎石粒径为4‑8mm,然后将其铺设在聚丙烯纤维混凝土层上,并使用压路机进行压实,形成粘结层,粘结层厚度为8cm;
S4、待粘结层完全凝固后,开始施工沥青混凝土耐磨层,将10kg沥青、80kg混凝土和10kg石英砂在160℃温度下拌合均匀铺设在粘结层上,并进行压实,形成沥青混凝土耐磨层,沥青混凝土耐磨层厚度为4cm;
S5、完成沥青混凝土耐磨层施工后,进行清扫、洒水养护后完成钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工。
[0046] 对比例2一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,包括以下步骤:
S1、对钢板进行喷砂除锈,再打磨至50‑100μm的粗糙度,将平均为10mm的钢板焊接在桥面上,钢板与聚丙烯纤维混凝土层接触一侧焊接有多根钢筋,钢筋直径为10mm、长度为
10cm,钢筋远离钢板一端90°弯折,钢筋布置间距为37.5mm,在钢板上铺设隔离膜;
S2、将硅酸盐水泥60kg、改性聚丙烯纤维5kg、卵石120kg、细砂90kg、萘磺酸型减水剂8kg和25kg水加入混凝土搅拌机中拌合,再加入25kg硼酸铝晶须,得到聚丙烯纤维混凝土,将聚丙烯纤维混凝土浇筑在隔离膜上,使用振捣器进行浇筑和密实,形成聚丙烯纤维混凝土层,聚丙烯纤维混凝土层厚度为6cm;
S3、在聚丙烯纤维混凝土层完全凝固之后,将85kg碎石和15kg高弹沥青在180℃下高温拌合,碎石粒径为4‑8mm,然后将其铺设在聚丙烯纤维混凝土层上,并使用压路机进行压实,形成粘结层,粘结层厚度为8cm;
S4、待粘结层完全凝固后,开始施工沥青混凝土耐磨层,将10kg沥青、80kg混凝土和10kg石英砂在160℃温度下拌合均匀铺设在粘结层上,并进行压实,形成沥青混凝土耐磨层,沥青混凝土耐磨层厚度为4cm;
S5、完成沥青混凝土耐磨层施工后,进行清扫、洒水养护后完成钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工。
[0047] 其中,改性聚丙烯纤维由制备例1制得。
[0048] 对比例3一种钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工方法,包括以下步骤:
S1、对钢板进行喷砂除锈,再打磨至50‑100μm的粗糙度,将平均为10mm的钢板焊接在桥面上,钢板与聚丙烯纤维混凝土层接触一侧焊接有多根钢筋,钢筋直径为10mm、长度为
10cm,钢筋远离钢板一端90°弯折,钢筋布置间距为37.5mm,在钢板上铺设隔离膜;
S2、将硅酸盐水泥60kg、改性聚丙烯纤维5kg、聚乙烯醇1.5kg、卵石120kg、细砂
90kg、萘磺酸型减水剂8kg和25kg水加入混凝土搅拌机中拌合,再加入50kg硼酸铝晶须,得到聚丙烯纤维混凝土,将聚丙烯纤维混凝土浇筑在隔离膜上,使用振捣器进行浇筑和密实,形成聚丙烯纤维混凝土层,聚丙烯纤维混凝土层厚度为6cm;
S3、在聚丙烯纤维混凝土层完全凝固之后,将85kg碎石和15kg高弹沥青在180℃下高温拌合,碎石粒径为4‑8mm,然后将其铺设在聚丙烯纤维混凝土层上,并使用压路机进行压实,形成粘结层,粘结层厚度为8cm;
S4、待粘结层完全凝固后,开始施工沥青混凝土耐磨层,将10kg沥青、80kg混凝土和10kg石英砂在160℃温度下拌合均匀铺设在粘结层上,并进行压实,形成沥青混凝土耐磨层,沥青混凝土耐磨层厚度为4cm;
S5、完成沥青混凝土耐磨层施工后,进行清扫、洒水养护后完成钢‑混凝土组合桥面铺装结构的施工。
[0049] 其中,改性聚丙烯纤维由制备例1制得。
[0050] 性能检测试验试验方法
力学性能试验在室内成型模拟复合结构,实施例1‑10及对比例1‑3最终所得铺装结构养护结束后按规定尺寸1m*1m进行切割取样,参照GB/T31387进行测试。长期性能、耐久性测试参照GB/T50082试验方法。
[0051] 表1实施例1‑10及对比例1‑3实验数据统计结合实施例4和对比例1并结合表1可以看出,实施例4与对比例1的区别在于:对比例1中采用的聚丙烯纤维未进行表面改性,结合测试数据可以看出,硅烷偶联剂中的有机基团可以与聚丙烯纤维表面上的羟基(‑OH)发生反应,形成硅酮键(Si‑O‑Si),使得硅烷偶联剂牢固地结合在纤维表面上。通过改性处理,硅烷偶联剂能够提高聚丙烯纤维与水泥基体的相容性和粘结力,有效防止纤维与水泥基体之间的滑移和剥离。这种界面增强作用能够保证纤维在混凝土中的均匀分散,避免纤维团聚和集中现象的发生。此外,改性聚丙烯纤维在混凝土中形成网状结构,可以有效地抵抗裂缝的扩展。硅烷偶联剂的引入使得纤维更好地分散在混凝土基体中,提高了纤维的覆盖率和分布均匀性。当混凝土受到外部荷载时,纤维能够吸收和分散应力,阻止裂缝的扩展,从而增加混凝土的韧性。
[0052] 结合实施例4和对比例2并结合表1可以看出,实施例4与对比例2的区别在于:对比例2中没有加入聚乙烯醇,由实验结果可以看出,聚乙烯醇的加入可以减少纤维团聚和集中现象,使得改性聚丙烯纤维能够更均匀地分布在混凝土中,提高混凝土的抗裂性能。
[0053] 结合实施例4和对比例3并结合表1可以看出,实施例4与对比例3的区别在于:对比例3中硼酸铝晶须的添加量大于聚丙烯纤维混凝土质量的10%,由此可以看出,合理添加量的硼酸铝晶须有利于形成机械锚固,能够吸收和分散应力,防止裂缝的发展,可以显著提高混凝土的抗裂性能,但添加量过多反而会导致混凝土抗裂性能下降。
[0054] 结合实施例1‑3并结合表1可以看出,通过改变聚丙烯纤维混凝土中组分之间的配比,可以使聚丙烯纤维混凝土层达到更好的强度和韧性,解决钢桥面铺装层材料的疲劳开裂问题。
[0055] 结合实施例3‑6并结合表1可以看出,通过在聚丙烯纤维混凝土中加入硼酸铝晶须,硼酸铝晶须的表面具有一定的粗糙度和多孔性。这种表面形态提供了更大的表面积和接触面,增加了与水泥基体的接触点,有利于形成机械锚固,能够吸收和分散应力,防止裂缝的发展,可以显著提高混凝土的抗裂性能,硼酸铝晶须的表面还含有氢氧化铝等活性氢氧根离子(OH‑)。这些活性离子能够与水泥基体中的水合硅酸钙(C‑S‑H)凝胶发生化学反应,形成硅酸铝钙水合物(C‑A‑S‑H)凝胶。这种化学反应增强了界面连接的牢固性。
[0056] 结合实施例4及实施例7‑10并结合表1可以看出,通过改变粘结层和沥青混凝土耐磨层的用料配比,粘结层中的碎石可以提供良好的机械锚固效应,增加与其他层之间的粘结力。高弹沥青作为粘结层的主要胶凝材料,具有较高的黏性和弹性模量。它可以填充碎石之间的空隙并形成牢固的粘结,提高粘结层的抗剪切性能。沥青混凝土耐磨层中的石英砂起到了增加表面硬度和耐磨性的作用。石英砂具有良好的抗磨损性能,可以增加沥青混凝土耐磨层的使用寿命,并提供良好的耐久性。
[0057] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。