钢桥面环氧沥青粘结层性能分析

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1、钢桥面环氧沥青粘结层性能分析【摘要】粘结层材料的选择是大跨径钢桥面铺装的关键之一。本文根据公路桥桥面铺装粘结层的设计过程和特性，对环氧沥青粘结层的性能做了较为详细的阐述。其成果对钢桥面粘结层设计具有一定的借鉴意义。【关键词】钢桥面；桥面铺装；环氧沥青；剪应力；粘结强度ResearchonPerformanceofEpoxyAsphaltAdhesiveLayerfor SteelBridgePavementZhangJia-lin，ManLin(Zhangjiakoucitytransportat

2、ionbureauZhangjiakouHebei075000)【Abstract】Theadhesivelayermaterialisoneofthekeypointsforthe steelbridgepavement.TheperformanceofepoxyasphaltadhesivelayerismadeoutinparticularonthebasisofthedesigncourseanddesignpropertiesoftheLunYanglargebridgeovertheY

3、angtseRiver.Theremaybethesignificancetoguidetheadhesivelayerdesignforlong-spansteelbridge.【KeyWords】Steeldeck;Bridgedeckpavement;Epoxyasphalt;Shearstress;Bindingstrength       1.引言柔性桥梁钢桥面沥青铺装的设计与施工是一项难度较大的技术,属于国际桥梁界的技术难题。其中保证铺装与钢板之间良好的结合是桥面铺装与钢桥面板协同作用

4、的关键,它直接影响到铺装的使用耐久性。因此，铺装与钢桥面板间的粘接是钢桥面铺装技术中需要研究解决的关键技术之一。目前随着我国经济建设的快速发展,跨越大江和海湾的大跨径悬索钢桥和斜拉桥大量修建,解决好这一关键技术难题，对于我国桥梁技术的发展具有重要意义。       2.常用粘结层材料的比选目前，应用于正交异性钢桥面铺装的粘结层材料按施工方法与材料特性的不同可分为热固性粘结材料、热熔性粘结材料、溶剂型粘结材料三种［1］。热熔型粘结材料由沥青掺加树脂（如松香）和各种聚合物（如EVA、PE、SBR）等组

5、成。这种材料具有一定的变形能力，能够适应在交通荷载下由于局部变形而引起的拉应力的反复作用，也具有良好的防水封闭作用。其最大的缺点是在高温下容易变软，粘结力下降。溶剂型粘结材料一般多指乳化沥青和可溶性的橡胶沥青。乳化沥青粘结层在国内使用较多，如西陵长江大桥。可溶性沥青橡胶在日本使用较多，明石海峡大桥即采用这种材料。这种材料在高温时容易软化，并且材料内部含有热敏性物质，遇摊铺高温时会释放出气体，从而使铺装层产生气泡。热固性粘结材料指环氧沥青，它通过往沥青中掺入一定比例的环氧树脂及固化剂与催化剂后在加热

6、条件下发生复杂物理化学反应而得到。同前两类材料相比，这种材料无论在粘结能力、变形能力，还是在热稳定性方面，都具有明显优势。在调查现有粘结层材料及其工程实践的基础上，对环氧沥青粘结剂、SBR改性橡胶沥青粘结剂两种材料进行重点研究比选［2］。         环氧沥青粘结料的性能研究桥面沥青铺装层在使用期限内提供良好服务的关键之一是确保沥青铺装层与钢桥面板的粘结和共同承受车辆荷载的垂直力和水平力的综合作用。对选定的环氧沥青粘结料必须进行性能研究。检验粘结层性能最常用的试验方法是剪切试验和拉拔试验。粘结

7、层材料受剪性能的加载剪切试验装置如图1所示。当对试件施加荷载P时，试件受剪切面上的剪切强度τ=P/S，其中S为试件受剪切截面积。将试件切割成一定尺寸，测试所能施加的最大破坏荷载P。试验加载速度为50mm/min。  车辆在桥面行驶时对粘结层所施加的水平剪切力，最不利的情况是在高温环境条件下。因此，本研究进行了常温和60℃的粘结层剪切强度试验。试验结果如表2所示。由有限元软件计算所得的大桥铺装层和钢桥表面层间最大剪应力在常温下大约为0.443MPa［3］。3.2抗拉拔性能。选择实际桥面钢板(16Mn

8、q)，经喷砂除锈、防锈涂装处理后，在其上铺装沥青混合料，空隙率控制在3%以内。待试件完全固化后，用钻芯机在试件上钻取直径为50mm的芯样，用快凝环氧树脂将一个带有拉杆、直径为50mm的圆形钢板粘贴在芯样表面。待环氧树脂完全固化后，将芯样放于拉力试验仪中，以100~200N/s的速度对拉杆加力，直至芯样破坏。除了能检验钢板和粘结层间的粘结强度外，同时也能反映两层沥青混合料铺装间的粘结能力以及防锈涂装层和钢板之间的粘结能力。针对润扬大桥可能采用的三种铺装材料，在常温（23℃）时环氧沥青