桥面铺装材料初探

□文/刘爱明 罗宇龙 任育新 宋秀莲 于 挺

桥面的受力和变形较公路路面复杂，桥面铺装材料在使用性能上有轻质、粘结性高等要求。此外，桥面在荷载作用下工作状态与道路不同，不能用弹性体系的弯沉值来评价；其剪应力及弯拉应力值也与道路不同，用双圆模型是否恰当也需进一步研究，因此桥面铺装作为桥梁的一项关键技术，仍然是重大的技术难题。

铺装材料

普通沥青混凝土或添加改性剂的沥青混凝土

普通沥青混凝土在混凝土桥梁铺装上最为常用，一般采用与桥梁引路相同的铺装结构，如天津市赤峰桥引桥箱梁桥面铺装为4 cm细粒式改性沥青混凝土(AC-13Ⅰ)+6 cm中粒式沥青混凝土(AC-20Ⅰ)。

由于桥梁引路纵坡较大，为使车辆有效的制动，路面抗滑构造尤为重要。普通混凝土提高抗滑系数的主要做法有对材料的严格控制，选用耐磨的骨料；控制油石比；采用抗滑表层；添加改性剂；稀浆封层；改性沥青集料封层等。目前的同步碎石封层、薄层环氧抗滑层、防滑表面处治层等技术都能够提高摩擦系数和构造深度，具有较高的防滑性，设计施工技术已经基本成熟，在桥面、隧道等纵坡较大处已经逐步开始应用，添加改性剂的沥青混凝土被大量使用，施工运营实践表明，使用情况良好。

纤维沥青混凝土

（1）钢纤维。钢纤维作为沥青混凝土加强筋，具有高强度、耐高温、高弯曲弹性、高取向性等路用性能，能改善沥青混凝土的热稳定性和低温抗裂性，对沥青路面的裂缝、松散有抑制作用。但由于钢纤维与沥青混合粘附性能较差，握裹力比较低，因此其水稳性及抗剥落性相对有所下降，因此钢纤维多用于水泥混凝土桥桥面的铺装。

通过试验和工程实例表明，钢纤维的均匀分布是保证其性能的重要前提，在设计时应从纤维类型、掺量、拌和工艺等方面进行优化。

（2）聚丙烯纤维。聚丙烯纤维是一种塑料纤维，材料为白色，半透明状并呈现网状或束状单丝结构，可添加于水泥混凝土或沥青混凝土中，有效改善成品性能。在扬州西北绕城高速公路的桥面铺装中采用双层式AK-13A(添加聚丙烯晴纶纤维)+AC-20I(添加聚丙烯晴纶纤维)，通过车辙试验、弯拉试验、冻融劈裂试验、劈裂试验、单轴压缩试验，表明添加该纤维能显著提高沥青混和料的高温稳定能，有效增加铺装层材料低温时的柔韧性；密水性好，改善了水稳定性；提高了混和料的抗劈裂及抗压缩强度，提高抗变性能力，整体性好。

（3）聚酯纤维。聚酯纤维材料可直接加入沥青混合料中拌和，其施工工艺与普通沥青混合料没有差异，其性能较丙烯纤维更为理想。国内试验表明聚酯纤维材料用于沥青混凝土桥面铺装可以显著提高混和料使用性能，沥青混合料夯实度略有降低，但高温稳定性显著改善，具有一定的韧性，对减少沥青混凝土铺装层的裂缝有很好效果。

（4）纤维网用于桥面铺装层，可有效控制和减少收缩性和桥面震动引起的裂缝以及延缓结构性裂缝，提高桥面的防水性能，延缓和减少钢筋的锈蚀而延长桥梁结构的使用寿命。

针对纤维沥青混凝土的应用状况，考虑其施工及质量检测结果，添加纤维能显著提高沥青混合料的高温抗车辙性能，有效增加铺装层材料低温时的柔韧性，改善沥青混合料的水稳定性，适用于南方多雨、重载地区的高等级公路桥面铺装层，对北方干旱少雨地区例如天津则并不适用。

浇注式沥青混凝土

这种混凝土在高温状态下进行拌和，依靠自身流动性摊铺成型，无需碾压，只需要简单的摊铺整平，施工简便，理论上具有15～20 a的使用寿命。该结构在英国、法国、丹麦等应用较广，国内的江阴长江大桥与香港青马大桥采用了这种方案。这种单层体系厚度通常为4～5 cm，对于高低温季节差异并不是很大的欧洲国家来说是较为适宜的，但在处于北方地区的天津市并不适宜。

沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)

以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，其填充于间断级配的矿料骨架中形成沥青混合料。特点有抗滑耐磨、密实耐久、抗疲劳、抗车辙、减少低温开裂。根据沥青玛蹄脂碎石混合料的组成和特点，结合国内桥梁施工运营实践采集的数据分析表明，沥青马蹄脂碎石混合料尤其适用于南方高温、潮湿地区。

环氧沥青混凝土

环氧沥青是一种热固性材料，通过在沥青中添加环氧树脂和固化剂，产生化学反应，形成环氧沥青，具有一次固化后再次加热不会软化的特性，稳定程度相当于普通沥青的5～6倍。主要优点是强度高、刚度大，在20℃常温下，环氧沥青混凝土的弯拉劲度模量高达12 000 MPa，而普通沥青混凝土仅为3 000 MPa；高温时抗塑性和永久变形能力强，低温抗裂性能好；由于强度高，在同样应力水平下，表现出极好的抗疲劳性能，几乎是普通沥青混凝土疲劳寿命的10～30倍；具有高度的抵抗化学物质包括燃料和油侵蚀的能力。主要缺点是配制工艺较复杂；生产和施工中对时间和温度的要求十分严格，温度过低或时间过短，反应不充分，难以达到预期的强度，温度过高或时间太长，则混合料固化太快，难以碾压密实；孔隙率小(＜3%)，具有不透水性，施工过程中不能有水分或油进入，否则易形成鼓包，造成铺装层局部开裂和脱层，质量很难控制；价格高，相关技术资料多为国外专利产品，价格是普通沥青的20倍左右。

结语

由于北方地区，尤其是天津地区四季分明、干旱少雨，目前在天津桥梁铺装中使用比较成熟且运营良好的有添加改性剂的沥青混凝土、环氧沥青混凝土、纤维网沥青混凝土。随着生产方法的改善和技术设备的更新，这些铺装材料的价格将不断降低，在不远的将来，它一定会在北方地区，特别是天津地区得到更多的应用并显示出强大的优越性。

环氧沥青在南京长江二桥上率先采用后，自2001年通车运营以来表现了优良的使用性能，随后天津海河开发改造的大沽桥、奉化桥等均采用环氧沥青路面材料，使用情况良好。

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