[发明专利]超韧纤维复合树脂混凝土钢桥面铺装结构及制备方法

说明书

本发明公开一种超韧纤维复合树脂混凝土钢桥面铺装结构及制备方法，在钢桥面板上表面自下而上依次设置有纤维布树脂补强层、纤维布树脂碎石防水层、第一超韧纤维树脂混凝土材料层、环氧树脂粘层油和第二超韧纤维树脂混凝土材料层。本发明针对现有环氧沥青铺装出现的疲劳裂缝、脱空等病害，提出一种采用超韧纤维复合树脂混凝土铺装结构的钢桥面铺装及其制备方法，通过材料组分及制备方法的优化，与现有材料及进口材料相比，大应变下的疲劳寿命是进口材料的5倍，低温变形性能高出进口材料20%~40%，提高抗疲劳裂缝能力和铺装层耐久性。

技术领域

本发明涉及一种钢桥面铺装结构及其铺装方法，具体涉及一种采用FREP超韧纤维树脂混凝土材料层的钢桥面铺装结构及其制备方法。

背景技术

钢桥面铺装是铺筑在正交异性板上的薄层构筑物，厚度通常为5～8cm，由于特殊的结构特点，对桥面铺装层有极高的使用要求。但是随着运营中高温重载的条件作用，已经出现不同程度的病害特征。如江苏省内在役的11座跨江大桥中有9座采用环氧沥青铺装，除刚通车不久的沪通长江大桥外，基本都达到10年以上的运营期。其中江阴大桥使用第三年就开始出现大面积疲劳和脱空病害，耐久性与设计偏差较大，导致这些病害直接影响钢桥面的服役周期。因此，研究出针对钢桥面铺装出现的裂缝和脱空病害，提出有效的解决办法，具有重要价值。

有鉴于上述现有的钢桥面铺装存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年，有着丰富的实务经验及专业知识，熟练和充分地运用化学机理，在实践中不断研究和创新，创设了一种超韧纤维复合树脂混凝土钢桥面铺装结构及其制备方法，通过结构的优化以及制备工艺的改良，解决现有钢桥面出现的裂缝和脱空病害。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种采用FREP超韧纤维树脂混凝土材料层的钢桥面铺装结构，通过结构的优化，提升钢桥面抗裂缝和脱空病害性能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提出的超韧纤维复合树脂混凝土钢桥面铺装结构，为层状复合结构，在钢桥面板上表面自下而上依次设置有纤维布树脂补强层、纤维布树脂碎石防水层、第一超韧纤维树脂混凝土材料层、环氧树脂粘层油和第二超韧纤维树脂混凝土材料层；采用超韧纤维树脂混凝土材料(FREP)结构，铺装层表面拉应力降低22％，结构的肋间相对挠度、U肋焊缝相比传统环氧沥青铺装减小20％；通过纤维布树脂补强层的超高模量增强效应，可改变上部铺装材料的开裂破坏形式，从常规脆性断裂变化成剪切破坏，即将树脂铺装脆性破坏转变为屈服破坏，最大程度地发挥铺装材料的耐久性，实现超韧纤维复合树脂铺装整体结构既强又韧的特性，并且铺装应力应变相比传统环氧沥青铺装减小60％以上，大大延缓铺装疲劳裂缝破坏。

作为进一步优选的，纤维布树脂补强层为经过浸渍胶涂布的碳纤维布，碳纤维布为密网格单向碳纤维布；浸渍胶涂布量为1.2-1.5kg/m²；采用密网格单向碳纤维布在纤维方向具有较高的强度和模量，将连续性密网格单向碳纤维布浸透在碳纤维布专用浸渍胶中，形成一层高模量碳纤维复合树脂薄层，对钢板起到补强作用，对上层铺装也起到结构增强效应，分担铺装受力，降低铺装层表面拉应力。

作为进一步优选的，纤维布树脂碎石防水层由涂布有浸渍胶的碳纤维布及撒布其上的碎石组成；碳纤维布为疏网格双向碳纤维布，规格可以选用0.5cm×0.5cm；碳纤维布专用浸渍胶涂布量为0.7-1.2kg/m²；碎石由粒径为1-3mm玄武岩碎石和少量70-120目石英砂组成，玄武岩碎石达到满布的60％，石英砂达到满布的20％；采用疏网格双向碳纤维布，由于网格间存在一定大小的空隙，在浸渍胶中不仅能达到良好的浸渍效果，还能与密网格单向碳纤维布很好地粘结，最终形成一道完整的密闭不透水的补强层，对钢板起到保护性的防水屏障作用；采用玄武岩碎石与石英砂最终实现一层有表面构造深度的纤维布树脂碎石防水层，为铺装层与防水层之间桥接物理嵌挤作用。

作为进一步优选的，第一超韧纤维树脂混凝土材料层和第二超韧纤维树脂混凝土材料层包括如下重量份的各组分，