【正文】 歸納出國產(chǎn)環(huán)氧瀝青的粘度隨溫度、時(shí)間的變化規(guī)律。標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下兩種環(huán)氧瀝青拉伸試驗(yàn)結(jié)果見表53和表54。5mm/min的速度勻速分離，直至斷裂。表51 水泥混凝土橋面用環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料技術(shù)指標(biāo)項(xiàng) 目技術(shù)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)方法熱固性（200℃）不熔化小試件放置在熱鋼板上 吸水率（7天，20℃ ，%） ≤ASTM D570在荷載作用下的熱撓曲溫度/℃10～18ASTM D 648材料性能拉拔強(qiáng)度水泥混凝土板之間(20℃,MPa)≥企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼板之間(20℃,MPa)≥企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)剪切強(qiáng)度水泥混凝土板之間(20℃,MPa)≥企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋼板之間(20℃,MPa)≥企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)路用性能拉拔強(qiáng)度水泥混凝土板與瀝青混凝土之間(20℃，MPa)≥JTG F80/12004剪切強(qiáng)度水泥混凝土板與瀝青混凝土之間(20℃，MPa)≥JTG F80/12004不透水性， Mpa30min不透水抗刺破及滲水性暴露輪碾試驗(yàn)（，100次） MPa水壓下不滲水） 表52水泥混凝土橋面用環(huán)氧瀝青鋪裝層材料技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)方法抗拉強(qiáng)度（20℃，MPa） ≥GB/T5281998斷裂延伸率（20℃，%） ≥100GB/T5281998熱固性（300℃）不熔化小試件放在熱鋼板上浸耗率（20℃，%） ≤35相關(guān)科研報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)膨脹比（20℃，%）≤相關(guān)科研報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)吸水率（7天，20℃，%） ≤ASTM D 570在荷載作用下的熱撓曲溫度 （℃）18～25ASTM D 648粘度增至1000cP的時(shí)間(120℃，min) ≥30JTJ0522000 國產(chǎn)環(huán)氧瀝青拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)用以反映環(huán)氧瀝青受拉破壞的應(yīng)變和應(yīng)力。兩者都由兩組分組成：其中，組分A為環(huán)氧樹脂和組分B為一種由石油瀝青和固化劑組成的勻質(zhì)合成物?；▓@路跨線橋的主要受力控制指標(biāo)值如下：。（2）不同橫向荷位的最大橫向拉應(yīng)力均出現(xiàn)在對應(yīng)縱向加勁結(jié)構(gòu)位置的鋪裝結(jié)構(gòu)附近。，截取整橋跨中兩跨進(jìn)行細(xì)部建模，沿縱向兩端模型邊界設(shè)為固結(jié)，車輛荷載仍采用如圖3所示的雙輪均布荷載。鋪裝與橋面板之間的層間剪應(yīng)力在三種橫向荷位作用情況下分布規(guī)律類似。 三種橫向荷位下的鋪裝結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分布，鋪裝結(jié)構(gòu)在車輛荷載作用下受力集中區(qū)域范圍縱、橫向均為1m左右。 鋪裝結(jié)構(gòu)最不利受力區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)加密 整橋集中荷載作用下的最不利鋪裝段經(jīng)過沿橋面寬度方向不同荷位的單位集中荷載沿橋梁縱向移動的鋪裝結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)影響線計(jì)算，分別控制橫向裂縫、縱向裂縫及鋪裝與橋面板之間剪切破壞的力學(xué)指標(biāo)縱向拉應(yīng)力、橫向拉應(yīng)力及層間剪應(yīng)力的峰值均出現(xiàn)在跨中段。為分析計(jì)算考慮，取輪胎著地的形式為矩形，計(jì)算模型采用雙輪矩形均布荷載。 水泥混凝土梁與鋪裝耦合作用的整橋結(jié)構(gòu)模型為精確計(jì)算鋪裝結(jié)構(gòu)在車載作用下的力學(xué)響應(yīng)，在建立有限元模型時(shí)，對鋪裝體系模型不進(jìn)行簡化，建立含鋪裝結(jié)構(gòu)的整橋三維有限元模型，選取實(shí)體單元對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散，準(zhǔn)確模擬結(jié)構(gòu)的三維變形。第一種模型和第二種模型均沒有考慮整橋變形的影響，邊界條件采用簡單的固結(jié)。有限元方法是目前用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)、驗(yàn)證及分析的有效手段。（4）水泥混凝土橋面鋪裝結(jié)構(gòu)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)是由各組成部分協(xié)調(diào)工作的統(tǒng)一體，各部分結(jié)構(gòu)性能相統(tǒng)一協(xié)調(diào)是橋面鋪裝整體結(jié)構(gòu)性能的基礎(chǔ)。（3）防水粘結(jié)層材料通過文獻(xiàn)查閱可知防水粘結(jié)層材料可從以下幾個(gè)方面來考慮： ①具有很好的不透水性，在橋面各種情況下都應(yīng)該是不透水，包括交通荷載造成的空隙水瞬間水壓力； ②在橋面可能遇到的溫度情況下，保證具有良好的力學(xué)穩(wěn)定性； ③要求防水材料應(yīng)具有優(yōu)良的耐久性能； ④與其他材料的協(xié)調(diào)性； ⑤施工的可操作性。 （2）鋪裝下面層混合料鋪裝下面層有如下功能要求：力學(xué)分析表明車輛荷載作用位置下方1cm7cm的范圍內(nèi)都是高剪應(yīng)力區(qū)域且上下層鋪裝的溫度十分接近，所以鋪裝下層材料的高溫穩(wěn)定性也必須得到重視；同時(shí)，下面層還應(yīng)有對水泥混凝土板的良好追從性；此外，下面層混合料還應(yīng)具有較高的模量、較好的抵抗變形的能力和良好的密水性。(6)良好的平整度及抗滑性能：良好的平整度，不僅可滿足行車舒適性要求，也會減小輪載對橋面鋪裝及橋面板的振動沖擊作用；良好的抗滑性能也是行車安全的一項(xiàng)重要要求。(4)良好的層間粘結(jié)性能：橋面鋪裝層與橋面板間的粘結(jié)力喪失是橋面鋪裝損壞的一種主要表現(xiàn)。因此對橋面鋪裝應(yīng)有較高的材料性能要求和結(jié)構(gòu)要求，以適應(yīng)其耐久性的要求，主要有以下幾個(gè)方面的要求： (l)應(yīng)具備良好的高低溫穩(wěn)定性：在夏季高溫季節(jié)，瀝青混凝土鋪裝從上到下溫度都非常高(可高達(dá)70℃) [20]，為了有效防止車轍、推擠、擁包等永久變形，橋面鋪裝必須具備優(yōu)良的高溫抗蠕變和抗剪切性能。 橋面耐久性鋪裝的基本要求我國《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ01497)對水泥混凝土橋面上設(shè)置瀝青混合料鋪裝層時(shí)，提出了瀝青面層應(yīng)與水泥混凝土橋面板粘結(jié)牢固、防水滲入、抗滑耐磨、低溫抗開裂、高溫抗車轍、抗剝離的性能要求。長壽命路面設(shè)計(jì)方法是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，我國的道路學(xué)者已開始著手研究長壽命路面結(jié)構(gòu)，總的來說，我們還處于對長壽命路面設(shè)計(jì)理念的引進(jìn)和消化階段，研究還存在不少問題。其所取得的研究成果帶有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性和區(qū)域性，造成各國的設(shè)計(jì)方法適用性不強(qiáng)，不能大范圍地推廣?？刂苹鶎拥钠陂_裂成為長壽命設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，美國各州基于這點(diǎn)做了大量的研究工作，基本上可以概括為兩點(diǎn)：采用改性瀝青；增加瀝青層的厚度以降低瀝青層層底的彎拉應(yīng)變。橋面瀝青鋪裝層的設(shè)計(jì)與施工仍沿用傳統(tǒng)的路用瀝青混合料工藝，在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對橋面鋪裝層一般不作專門的計(jì)算分析，為橋面鋪裝的早期損害埋下了隱患，橋面鋪裝一旦破壞，就必須重修或重新鋪設(shè)，所造成的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的損失是不可估量的。以車轍作為橋面鋪裝的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也采用類似路面控制車轍的兩種設(shè)計(jì)指標(biāo)：一種是鋪裝層厚度的變化△h 以及鋪裝層的整體壓應(yīng)變[16]，對于第一種指標(biāo)，可表示為：△h≤[ △h]Re z=△h/ HO≤[e z ]R△h：荷載作用下的鋪裝層厚度變化量(不計(jì)塑性變形)；[ △h]R ：容許的鋪裝層厚度變化量；e z： 彈性體理論計(jì)算得到的鋪裝層垂直壓應(yīng)變；[e z ]R ： 容許的鋪裝層垂直壓應(yīng)變；HO：鋪裝層的初始厚度。考慮在瀝青混合料鋪裝層一定厚度情況下，防水粘結(jié)層與橋面板及瀝青鋪裝層間的最大剪應(yīng)力t應(yīng)不大于防水粘結(jié)層的容許剪應(yīng)力t R， 即： 式中T max：理論計(jì)算得到的巧妙鋪裝層與橋面板層間的最大剪應(yīng)力； [t R] ：防水粘結(jié)層材料的容許抗剪強(qiáng)度；即s m 179。 橋面鋪裝層病害控制指標(biāo)實(shí)際的橋面鋪裝層都要參與橋梁主體結(jié)構(gòu)受力、與橋梁主體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)變形、直接承受車輛的輪載[13]。但是調(diào)查中發(fā)現(xiàn)很多橋面的泄水孔處于堵塞狀態(tài)，沒有起到排水作用，也造成了鋪裝層在雨季經(jīng)常處于飽水狀態(tài)。還有施工完成檢測鉆芯取樣后，沒有及時(shí)填實(shí)鉆坑或者填料和原來的級配相差較大等都給該處鋪裝層的損壞留下隱患。 鋪裝層施工鋪裝層設(shè)計(jì)如果沒有嚴(yán)格的施工組織和質(zhì)量保證措施難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于水泥混凝土橋面板與瀝青鋪裝層材料差異較大，它們之間若不設(shè)置防水粘結(jié)層難以有效形成受力整體。橋面鋪裝層材料設(shè)計(jì)有可能因片面強(qiáng)調(diào)材料的某一方面的性能而削弱了其它與其相對的性能。 鋪裝層結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì)從調(diào)查情況來看，橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層的厚度和級配組成沒有經(jīng)過特別設(shè)計(jì)，基本上與相鄰普通路面一樣。 橋面鋪裝層力學(xué)分析橋面鋪裝是一個(gè)受力復(fù)雜的動力體系，它直接承受車輪荷載的沖擊，部分或全部參與主梁結(jié)構(gòu)的變形，各種形式的主梁及鋪裝本身的構(gòu)造均影響其應(yīng)力的分布。其二是推移、擁包等的熱穩(wěn)性病害的發(fā)生率也較高，屬于橋面鋪裝的高發(fā)病害類型。如果瀝青混合料的礦料級配不當(dāng)，細(xì)集料偏多，瀝青用量偏大，或者集料質(zhì)地軟弱，缺少棱角，或是在拌合、運(yùn)輸和攤鋪過程中產(chǎn)生離析，在鋪裝層的使用過程中，都容易造成瀝青泛油或者鋪裝層表面集料逐漸磨光，導(dǎo)致鋪裝層表面光滑。推移、擁包主要是由于鋪裝層與橋面板層間結(jié)合面粘結(jié)力差，或是防水層材料質(zhì)量不高，在高溫季節(jié)產(chǎn)生軟化，輪跡帶初的瀝青混合料想輪跡兩側(cè)滑移，導(dǎo)致推移擁包等剪切病害。因此，本研究通過對國內(nèi)多座水泥混凝土橋梁鋪裝層損壞情況進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研，總結(jié)了我國水泥混凝土橋面鋪裝的主要損壞類型。①按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)目的，對不同鋪裝體系進(jìn)行層間剪切、層間拉拔試驗(yàn)等，評價(jià)鋪裝體系的有效性，并提出評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；②對不同鋪裝體系進(jìn)行各項(xiàng)路用性能試驗(yàn)，提出鋪裝層路用性能技術(shù)要求；③通過與其他類型改性瀝青路用性能比較，分析其提早開放交通的可行性。⑤橋面鋪裝病害機(jī)理分析及其與鋪裝體系（橋面防水、層間粘結(jié)、瀝青鋪裝）的關(guān)系。本文通過力學(xué)分析，確定材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)進(jìn)行下面層混合料與防水粘結(jié)層的設(shè)計(jì)，最終完成水泥混凝土橋面耐久性鋪裝研究。盡管國內(nèi)外許多國家都投入大量的精力進(jìn)行橋面鋪裝的研究，但是往往沿用了普通道路路面的研究經(jīng)驗(yàn)和成果，側(cè)重于材料研究以改善橋面鋪裝的路用性能，且研究成果適用性不強(qiáng)，不能大范圍推廣。由于瀝青混凝土橋面具有良好的行駛性能，適合應(yīng)用于大跨徑橋梁，世界各國的橋面鋪裝多采用瀝青混凝土體系，各國的研究者結(jié)合本國的國情，對鋪裝層混合料的性能和結(jié)構(gòu)形式分別作出了特殊的規(guī)定，目前常用的橋面鋪裝層材料主要有四類：普通改性瀝青混凝土、澆注式瀝青混凝土、改性瀝青SMA、環(huán)氧瀝青混凝土。近幾年，市場上出現(xiàn)了種類繁多的橋面防水材料，面對種類繁多、良莠不齊的新產(chǎn)品和新材料，以及鋪天蓋地的產(chǎn)品廣告宣傳，給工程技術(shù)人員的材料選擇和設(shè)計(jì)帶來很大的困惑。為了更科學(xué)合理地設(shè)計(jì)橋面鋪裝，需要結(jié)合橋面鋪裝力學(xué)特性分析，研究橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和方法。所以，需要通過調(diào)查和研究，分析各類病害產(chǎn)生過程和機(jī)理，探討各類病害與鋪裝體系（橋面防水、層間粘結(jié)、瀝青鋪裝）的關(guān)系，為建立橋面鋪裝體系的設(shè)計(jì)模型和技術(shù)要求提供理論基礎(chǔ)。 研究意義及目的 水泥混凝土橋面鋪裝對橋梁使用功能的發(fā)揮起著重要作用，橋面鋪裝的破壞不但會影響交通運(yùn)輸，同時(shí)會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在上、下面層之間灑布粘層瀝青[7]。 我國水泥混凝土橋面鋪裝分為設(shè)防水層與不設(shè)防水層兩種形式。如環(huán)氧瀝青粘結(jié)料的性能指標(biāo)中對其耐高溫性要求達(dá)到300℃以上，遠(yuǎn)高于國內(nèi)某橋軟化點(diǎn)大于100℃的要求。熱固性粘結(jié)材料主要指環(huán)氧瀝青。國內(nèi)某大跨徑鋼箱梁橋和香港青馬大橋也都采用了可溶性的橡膠瀝青作為粘結(jié)底層。在其后國內(nèi)另一大跨徑鋼箱梁橋上，相應(yīng)提高了軟化點(diǎn)指標(biāo)（大于100℃）并減少其用量。其最大的缺點(diǎn)是在高溫下容易變軟，粘結(jié)力下降。歐美自 20 世紀(jì) 60 年代已開始大量采用橋面防水層。因此，如何提高橋面鋪裝的耐久性已成為目前該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。橋面鋪裝質(zhì)量的好壞和耐久性將直接影響到汽車的行駛質(zhì)量和橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。其作用在于防止車輪直接磨耗行車道板，保護(hù)主梁免受雨水及其它有害物質(zhì)的侵蝕，并起到擴(kuò)散荷載的作用。但由于瀝青材料本身的缺陷，以及對橋面鋪裝體系認(rèn)識的不足，目前國內(nèi)外水泥混凝土橋面鋪裝大多會出現(xiàn)嚴(yán)重的早期病害[23]，其使用耐久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而大大降低了橋梁主體結(jié)構(gòu)的使用耐久性，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。 橋面防水體系的修筑是提高橋梁耐久性的重要保證，它與面層的設(shè)計(jì)與施工是有機(jī)的整體。這種材料在常溫下具有一定的變形能力，能夠適應(yīng)在交通荷載下由于局部變形而引起的拉應(yīng)力的反復(fù)作用，也具有良好的防水封閉作用。國內(nèi)某大跨徑鋼箱梁橋使用這類粘結(jié)劑時(shí)提出的軟化點(diǎn)指標(biāo)太?。ù笥?5℃），用量又偏多，通車后不久橋面即出現(xiàn)了橫向推移的熱穩(wěn)定問題?？扇苄詾r青橡膠在日本使用較多，明石海峽大橋鋪裝粘結(jié)層采用的即是這種材料。目前解決方法是注射環(huán)氧聚硫橡膠粘結(jié)劑到每個(gè)氣泡中，加熱瀝青混合料并壓實(shí)。同前面兩類材料相比，這種材料無論在粘結(jié)能力、變形能力，還是在熱穩(wěn)定性方面，都具有明顯的優(yōu)勢。 國內(nèi)對水泥混凝土橋面鋪裝體系的研究較少，設(shè)計(jì)中主要沿用公路瀝青路面的設(shè)計(jì)方法，沒有形成一整套系統(tǒng)的橋面鋪裝的設(shè)計(jì)、施工方法。 我國水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝厚度一般為6~8cm，特殊情況下增至10cm；鋪裝層采用雙層結(jié)構(gòu)，下面層采用3~4cm整平層，采用中粒式瀝青混凝土；表面層的厚度和混合料類型與其相鄰橋頭引線的行車道上的瀝青表面層的厚度、混合料級配類型相同，以便與橋頭引線部分一起施工，減少接縫。同時(shí)，出現(xiàn)的新材料和新結(jié)構(gòu)型式也在逐漸應(yīng)用于水泥混凝土橋面鋪裝，以改善鋪裝體系的性能。目前有關(guān)橋面鋪裝的損害基本上是套用瀝青路面的病害分類和評價(jià)方法，對于鋪裝病害多是簡單地歸因于嚴(yán)苛的工作環(huán)境和條件等外因，對病害產(chǎn)生的內(nèi)因（材料和結(jié)構(gòu)）及其與外因的關(guān)系未進(jìn)行深入研究，而這樣的結(jié)論對解決問題沒有實(shí)質(zhì)意義。在橋面鋪裝設(shè)計(jì)方面，還沒有獲得世界公認(rèn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)組合形式、結(jié)構(gòu)厚度、材料種類及設(shè)計(jì)指標(biāo)、驗(yàn)算方法及指標(biāo)等，還沒有形成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論依據(jù)。交通部剛剛頒布實(shí)施的《路橋用水性瀝青基防水涂料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還有很多不完善之處，在橋面防水粘結(jié)材料選擇上存在盲目性。（4） 需要結(jié)合水泥混凝土橋面鋪裝的工作條件，研究與開發(fā)性能優(yōu)良且耐久的鋪裝材料。特別是環(huán)氧瀝青，施工和質(zhì)量控制難度較大，對溫度和施工時(shí)間控制要求很高，需要深入分析環(huán)氧瀝青技術(shù)特點(diǎn)，研究施工工藝，進(jìn)一步細(xì)化施工與質(zhì)量控制措施，促進(jìn)其推廣和應(yīng)用。 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線 理論分析與工程實(shí)踐均表明，合理的鋪裝材料設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)組合對改善鋪裝層的受力狀況、充分發(fā)揮各種鋪裝材料的特性、提高橋面鋪裝的耐久性有著十分重要的作用。④橋面耐久性影響因素分析。（4）橋面防水層鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有效性評價(jià)研究選擇幾種典型