[发明专利]钢箱梁桥面系统全寿命高温环氧沥青混合料的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑材料技术领域，尤其涉及钢箱梁桥面系统铺装技术研究领域。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，大跨径钢箱梁桥梁开始大量建设，钢桥面铺装技术研究兴起，目前常用的大跨径钢桥桥面铺装材料主要有SMA类，浇注式类、环氧沥青类和ERS类。在使用过程中，普遍认为合理和可靠的桥面铺装体系应具有良好的耐高温性能、防水性能、抗滑性能、耐疲劳开裂性能及变形协调性能。

随着不同铺装材料及体系在实际使用过程中的表现，环氧沥青混合料铺装体系相对表现出较好的路用性能，但从世界上应用环氧沥青混凝土钢箱梁桥面系统铺装使用情况来看，使用效果并不理想，部分桥梁在使用过程中出现纵向开裂、疲劳开裂、鼓包和坑槽等病害。环氧沥青混合料铺装在使用过程中表现出的一些问题使其推广受到一定程度的限制。如何发挥环氧沥青混合料的优点，改进其缺点，使其更好的为工程技术领域服务是科研工作者关注的焦点。

发明内容

本发明的目的在于提供钢箱梁桥面系统全寿命高温环氧沥青混合料的设计方法，克服现有技术设计的桥面铺装耐高温性能、防水性能、抗滑性能、耐疲劳开裂性能及变形协调性能不佳的问题。

全寿命是指设计、施工和营运管理整个使用周期的寿命，为了达到上述目的本发明采用如下技术方案：

一、全寿命高温环氧沥青混合料配方开发

将环氧树脂及高温固化剂在55～65℃的数字化烘箱中加热保温3～4小时，与预先加热的基质沥青混合均匀，然后倒入到185℃～195℃的混合料拌合锅中与预热的集料进行拌合，随后把混合料进行养生，再把混合料分别制作试件和在疲劳模具中碾压，运用自研制的“冲击能”试验、“渗水门槛”试验及车辙试验、Marshall试验、低温弯曲试验确定混合料最佳沥青用量及级配组成设计。

二、混合料原材料及级配组成设计

(1)环氧沥青胶结料及高温环氧沥青混合物

表1、环氧主剂性能技术指标

表2、高温固化剂性能技术指标

表3、混合环氧树脂养生固化后的性能

表4、高温环氧沥青混合物养生固化后的技术指标

(2)集料

集料采用普通玄武岩碎石或辉绿岩碎石，高温环氧沥青混合料用集料质量应满足《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南的要求》。

(3)级配组成设计

a、首先对各档集料进行筛分

b、对各档集料质量百分比按照“粗集料骨架填充体积法”进行设计，具体计算公式如下：

粗集料、细集料、矿粉的质量百分率、油石比、捣实状态下的粗集料松装间隙率及混合料设计空隙率之间满足方程：

q_c+q_f+q_p＝100 (2-1)

在以上两式中，q_c、q_f、q_p分别为粗集料、细集料、矿粉的质量百分比；q_a为沥青用量质量百分数；V_DRC为干捣实状态下粗集料间隙率；V_DS为设计沥青混合料空隙率；γ_s为粗集料毛体积密度；γ_f和γ_p分别为细集料和矿粉的表观密度；γ_a为沥青相对密度；V_DRC可以通过试验测得

γ_c为粗集料表观密度

三、试件制备

高温环氧沥青混合料配合比设计采用Marshall试验方法、冲击能试验方法、渗水门槛试验方法等。具体制作过程如下：

(1)将集料、矿粉、Marshall模具及疲劳模具放到180～200℃的数字化烘箱中保温4～5小时；

(2)AH-70基质沥青放到160℃的数字化烘箱中保温2～3小时，环氧树脂及高温固化剂分别放到55～65℃的烘箱中保温3～4小时；

(3)将混合料拌合锅升温到185℃～195℃，倒入已预热的集料和矿粉搅拌3min；