自制环氧沥青混合料及粘结剂性能研究

研发了一种新型钢桥面铺装用热拌类环氧沥青混合料及相匹配的环氧树脂粘结剂。对研制的环氧沥青混合料及相匹配的环氧树脂粘结剂的性能进行测试分析,并同步对比了当前应用较多的热拌类日本TAF环氧沥青混合料和TAF环氧黏层油。研究结果表明,自制环氧沥青混合料和环氧树脂粘结剂具有良好的综合性能,制得的环氧树脂粘结剂Ⅱ的拉伸强度为5. 6MPa,断裂伸长率达到136. 0%,在25℃条件下,环氧树脂粘结剂Ⅱ与钢板的粘结强度为6. 30MPa,铺装层与钢板的粘结强度为3. 41MPa,铺装组合结构层间粘结强度为3. 33MPa,其粘结性能甚至优于日本TAF环氧黏层油,能很好与自制环氧沥青混合料铺装体系相匹配。     

钢桥面铺装用环氧沥青相容性研究进展

环氧沥青是一类具有优异高温、低温及耐疲劳性能的正交异性钢桥面铺装材料。由于石油沥青在溶解度参数、介电常数、密度等方面均与环氧树脂有较大差异,因此解决石油沥青与环氧树脂间的相容性问题是实现高性能钢桥面铺装用环氧沥青国产化制备的前提。本文从对沥青进行顺酐化改性、选择与沥青相容性好的固化剂以及添加增容剂三个方面综述了近年来环氧沥青相容性的研究现状,最后指出了环氧沥青钢桥面铺装中存在的问题并进一步明确了下一阶段应在耐疲劳性、耐候性以及施工便易性等方面提升环氧沥青的综合性能。     

钢桥面铺装用环氧沥青相容性研究进展

环氧沥青是一类具有优异高温、低温及耐疲劳性能的正交异性钢桥面铺装材料.由于石油沥青在溶解度参数、介电常数、密度等方面均与环氧树脂有较大差异,因此解决石油沥青与环氧树脂间的相容性问题是实现高性能钢桥面铺装用环氧沥青国产化制备的前提.本文从对沥青进行顺酐化改性、选择与沥青相容性好的固化剂以及添加增容剂三个方面综述了近年来环氧沥青相容性的研究现状,最后指出了环氧沥青钢桥面铺装中存在的问题并进一步明确了下一阶段应在耐疲劳性、耐候性以及施工便易性等方面提升环氧沥青的综合性能.     

增韧型环氧树脂含量对沥青混合料性能的影响

针对环氧沥青材料在钢桥面铺装中的应用,制备了增韧型环氧沥青混合料。测试了树脂用量对沥青混合料马歇尔稳定度和施工可操作时间的影响,并评价了不同树脂用量下增韧型环氧沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性能及抗疲劳性能。结果表明:增韧型环氧树脂用量对沥青混合料的性能有显著影响,当其用量为40%时,增韧型环氧沥青混合料具有优异的路用性能,且施工可操作时间较长。增韧型环氧沥青混合料能够满足钢桥面铺装对材料性能的要求。     

循环荷载作用下钢桥面铺装疲劳损伤失效行为研究

针对钢桥面铺装工程中普遍采用的改性沥青(Stone Matrix Asphalt,SMA)、浇筑式沥青(Guss asphalt,GA)、环氧沥青(Epoxy asphalt,EP)混合料双层铺装结构,进行了循环车载作用下钢桥面与沥青混凝土铺装疲劳损伤特性理论分析与试验研究。基于疲劳损伤度,研究了钢桥面铺装疲劳损伤失效行为和疲劳开裂过程中损伤场、应力和应变场动态演变机制,推导出疲劳失效时的损伤场、应力和应变场计算表达式,并给出钢桥面铺装疲劳寿命理论公式。以三座钢箱梁桥桥面铺装(润扬长江大桥2005,南京长江三桥2005,苏通大桥2008)为例,对不同铺装结构组合方案下的复合梁进行疲劳试验分析和使用寿命理论预测。实例研究结果表明,钢桥面铺装疲劳损伤失效行为预估模型合理可行;相较于改性沥青、浇筑式沥青,环氧沥青混合料具有较强高的强度低变形能力,更适合于大跨径钢桥面铺装抗疲劳的设计要求;由环氧沥青混合料组合而成的“双层环氧沥青混凝土”和“浇注式沥青混凝土(下层)+环氧沥青混凝土(上层)”的抗疲劳性能优于其它沥青混合料铺装结构组合方案,同等厚度组合情况下疲劳使用寿命可延长1倍~2倍以上;“双层环氧沥青混凝土”已应用于润扬长江大桥、南京长江三桥和苏通长江大桥钢桥面工程,并已成功运行10年以上,其跟踪观测结果良好。     

谈沥青混凝土桥面铺装破损的防治

沥青混凝土桥面铺装早期破损现象时有发生,直接影响了行车舒适性、交通安全及钢结构桥梁耐久性。本文针对沥青混凝土桥面铺装早期破损的防治进行了探讨。     

浅析桥梁沥青铺装层材料性能研究

桥梁铺装结构的重要组成部分之一即为桥面防水层,桥面防水层的性能将直接影响桥梁桥面铺装和桥梁的耐久性。因此,本文从沥青混凝土桥面铺装对防水材料的性能要求出发,分析了桥面防水层防水材料粘结力的多种影响因素,并通过剪切试验,探讨了如何确定防水涂料的最佳用量、层间抗剪强度受垂直压力变化的影响、层间抗剪强度与剪切速率的关系及不间涂料的层间抗剪强度等,以研究和设置一个合理的桥面防水系统,有效减少桥面受损或防止早期破坏。     

基于活性增韧剂改善冷拌环氧混合料路用性能

针对国内钢桥面铺装快速养护对高性能冷拌环氧树脂的迫切需求,本文通过添加活性增韧剂(RTA)对环氧树脂进行改性,并选用常温固化剂对改性环氧树脂进行固化.通过拉伸性能、DSC、反应温度、粘时曲线等综合分析了RTA掺量及固化剂种类对环氧树脂的影响,并优选两种冷拌环氧树脂(CE)进行混合料路用性能验证.结果表明:RTA的掺入可显著改善CE的断裂延伸率及微观相结构;G1和G2型固化剂均能满足施工和易性要求;Z15-G1和Z15-G2型冷拌环氧树脂混合料(CEM)的路用性能与热拌环氧沥青混合料(HEAM)及温拌环氧沥青混合料(WEAM)相当,但其低温抗裂性能和四点弯曲疲劳性能远优于HEAM和WEAM.     

水泥-沥青-环氧树脂复合胶结材料微结构模型及形成机理研究

水泥-沥青-环氧树脂(CAE)复合胶结材料具有很好的粘结性能、高温稳定性以及柔韧性,适于钢箱梁桥面铺装材料的使用。通过路用性能研究及SEM微观形貌进行分析,结果表明,CAE混凝土中沥青与环氧树脂形成相互交织的连续网络结构,通过水泥联接。提出CAE的形成包括机械分散、互相作用、网络形成、强度发展4个过程。并通过实验验证了所提出的CAE微观结构和形成过程。     

冷拌环氧沥青混合料路用性能的室内试验

通过室内试验研究了三种国产冷拌环氧沥青胶结料的粘度-时间变化规律和力学性质,以及混合料的高低温性能、抗水损害和疲劳性能等路用性能。研究结果表明,冷拌环氧沥青胶结料性能优良,其混合料具有优良的路用性能,适合钢桥面铺装。     

浇注式沥青混凝土现状与发展

为进一步确定浇注式沥青混凝土科学合理的性能评价指标及要求,全面梳理了国内外浇注式沥青混凝土相关规范,对比评价了不同规范中的技术指标要求及级配范围,系统地调查了大量实体工程及研究动态,厘定了浇注式沥青混凝土钢桥面铺装结构层组合、原材料类型和技术指标要求及级配类型,为浇注式沥青混凝土规范完善与质量控制奠定了基础.结果表明:推荐钢桥面铺装结构层组合为30~35 mm GA-10+35~40 mm SMA-10,GA基础沥青为SBS改性沥青+TLA(15%~30%),采用2%降粘剂;推荐性能评价指标要求范围为油石比7.9%~8.5%、流动度10~17 s、贯入度1.4~2.5 mm、贯入度增量不超过0.25 mm、弯拉应变不小于7 000με、动稳定度不小于1 000次/mm(参考指标);疲劳性能试验以控制应变模式进行,结果以实测为准.     

Effect of pavement design parameters on the behaviour of orthotropic steel bridge deck pavements under traffic loading

This study evaluated the effect of the pavement design parameters on the behaviour of orthotropic steel bridge deck pavements under traffic loading using a three-dimensional finite element model. Four types of paving materials were considered in this analysis: polymer concrete, epoxy asphalt concrete, polymer-modified stone mastic asphalt concrete and mastic asphalt concrete. The maximum transverse tensile strain was developed at the bottom of the pavement under a tyre of dual tyres or on top of the pavement between two tyres. From the sensitivity analysis, better interface bonding between the deck plate and pavement led to a significant enhancement of bottom-up fatigue cracking resistance, especially for 40-mm-thick pavements. As pavement temperature increased from ? 20 to 60°C, critical tensile strain increased significantly, and corresponding locations moved from the bottom to the top of the deck pavement.     

Laboratory investigation of the properties of epoxy asphalt rubber (EAR)

Crumb rubber is preliminarily mixed with asphalt in wet process to produce ductile and elastic asphalt rubber (AR), which has been extensively used in high performance bituminous mixtures for road pavement. Epoxy asphalt is a thermosetting polymer modified asphalt with excellent performance and has been widely applied on the pavement of steel bridge decks. Epoxy asphalt rubber (EAR) was prepared by mixing AR with the epoxy (EP). The effect of AR concentration on the phase-separated morphology, viscosity, thermal stability and mechanical properties of the neat EP were compared with that of asphalt. Laser scanning confocal microscopy observations revealed that AR particles disperse in the continuous epoxy phase with co-continuous phase-separated structures in EARs with 40 and 50 wt% AR. However, the phase inverts to continuous asphalt structures with dispersed spherical and co-continuous epoxy phase as AR concentration reaches 60 wt%. The addition of AR increases the viscosity of the neat EP. The thermal stability of the neat EP is improved with the incorporation of AR. The presence of AR decreases the tensile strength of the neat EP, while the elongation at break of the neat EP increases with the increase of AR concentration. The viscosity and mechanical properties of EAR with 50 wt% AR completely satisfy the technical requirement of hot-mix epoxy asphalt binder for steel bridge deck pavements.     

车桥耦合下钢桥面沥青铺装层动力响应研究

为了研究钢桥面沥青铺装层的动力响应,将车辆车体看成刚体并以匀速进行运动,车辆悬架与车轮均视为由弹簧和阻尼器所组成,将桥面沥青铺装层和钢板视为双层连续粘弹性薄板,并以铺装层表面不平度作为系统的附加激励,车辆和桥面铺装层间采用点接触模型,最终建立车辆-沥青铺装层-钢桥耦合动力学模型,进而采用Wilson-θ法求解系统方程组。在此基础上,应用Fortran语言实现模型的计算,并结合现场测试结果验证程序的准确性和可靠性。研究结果表明:对于钢桥面沥青铺装层,移动车辆产生的动力效应显著,随着后轴轴重的增加,铺装层表面应变幅值和铺装层与钢板间的最大剪应力呈线性增加;随着行车速度增加,铺装层表面应变幅值和铺装层与钢板间的最大剪应力上下波动变化,但两者均在60 km/h的行车速度下数值达到最大;桥梁跨径和桥面宽度对铺装层表面应变幅值和铺装层与钢板间最大剪应力的影响较为显著,桥梁跨径的影响尤为明显。     

环氧沥青铺装对钢桥面板受力影响试验研究

某悬索桥钢箱梁采用正交异性钢桥面板,运行数年后钢桥面板构件连接部位出现了4种疲劳裂纹,为考察新换环氧沥青混凝土铺装对疲劳敏感部位受力影响,建立了有限元模型,开展了长达6年的现场试验,试验涵盖原铺装、铺装铲除、新铺装三种状态,测试了疲劳敏感部位的受力及构件变形规律,开展了考虑温度影响的疲劳寿命改善效果分析研究。结果表明:6年试验期内环氧沥青混凝土铺装与钢桥面板组合受力处于稳定状态,在低温环境下,疲劳敏感部位1~4应力改善效果分别为80%、14%、32%、46%;4个疲劳敏感部位应力与温度线性关联,线性速率分别为?4.00、0.64、1.89、1.91;将实测应力统一至年均温度后,新铺装对部位1疲劳寿命相对改善较大,约提高了2.95倍,对部位4疲劳寿命改善次之,约提高1.64倍,对于部位2、3疲劳寿命改善效果不明显,高温环境下部位2、3开裂可能性仍较大。     

Pavement repair strategy and construction technology for Bangabadhu multipurpose bridge

In this communication, the pavement repair strategy for the Bangabadhu multipurpose bridge has been optimized. The former design of the repair strategy includes six parts of repairing cracks with epoxy adhesive, 1.4 mm thick carbon fiber reinforced polymer (carbon fiber reinforced polymer), 5 mm thick thermal insulation, 6–12 mm surface material non‐shrink mortar grout, 5 mm thick waterproofing membrane, and 50 mm thick mastic asphalt. The optimized repair proposal includes five parts of repairing cracks with epoxy adhesive, 1.4 mm thick carbon fiber reinforced polymer, 4–10 mm thick epoxy resin motar grout, 5 mm thick epoxy asphalt waterproofing adhesive coat, and 50 mm thick stone mastic asphalt. In addition, the requirements for the materials selection and specific technology for the construction processes has also been provided.     

桥面铺装病害检测技术研究

在桥梁的全生命周期中,桥面板是最容易出现病害的部分。桥面铺装层常常由于施工方法选择不当、混凝土老化、钢筋锈蚀等原因产生各种病害,这对桥梁结构、使用性能都会造成不利影响,因此有必要对相关病害进行检测,并对桥面质量做出相关评价。本文介绍了国内外四种主要无损检测方法(半电池电位法、探地雷达法、冲击回波法、红外热成像法)的工作原理以及相应的检测设备,利用其中一种或几种方法能准确评估桥面板的恶化情况,对桥面板状况进行快速、无损检测,为实现桥面铺装的准确检测提供技术支持,从而减少结构病害,延长桥梁的使用寿命。