本發(fā)明涉及一種鋼橋橋面組合結構、鋪裝材料及其施工方法，具體涉及一種適于鋼橋的新型超高韌性水泥基復合材料橋面組合結構及其施工方法。

背景技術：

隨著大量鋼橋的建成，我國鋼橋結構設計和施工技術水平提高很快，但橋面鋪裝技術的發(fā)展卻相對滯后，導致大多數(shù)鋼橋在使用過程中出現(xiàn)的質量問題和病害主要產生于橋面鋪裝，成為影響我國鋼橋建設質量的薄弱環(huán)節(jié)。

目前，用于鋼橋的橋面鋪裝材料大多為瀝青混凝土，但瀝青混凝土熱穩(wěn)定性差，且瀝青鋪裝層和橋面板之間抗剪強度不足，而導致鋪裝產生車轍、推擠、擁包等現(xiàn)象較為普遍，降低了行車的安全性與舒適性。此外，鋼板與瀝青鋪裝材料的收縮系數(shù)和彈性模量相差較大，也容易造成鋪裝層的開裂。

超高韌性水泥基復合材料(engineeredcementitiouscomposites，縮寫為ecc)，是一種具有超高韌性的纖維增強混凝土。不同與普通的纖維增強混凝土(frc)，ecc是一種經細觀力學設計的先進材料，具有多縫隙穩(wěn)態(tài)開裂的特點，即應變硬化的特點，其極限拉應變穩(wěn)定高于3％，是鋼筋屈服應變的20倍以上，28天抗壓強度可達到50mpa以上，極限彎拉強度可超過14mpa，密度小于2kg/cm³，抗沖擊性能優(yōu)于鋼纖維混凝土。由于具有優(yōu)良的抗拉力學性能、優(yōu)良的抗裂、抗沖擊、耐磨等耐久性能，良好的追從性，ecc作為橋面鋪裝層能夠滿足大橋及特大橋橋面板常受到拉、壓應力的交替作用，防止橋面鋪裝開裂，有效的解決橋面鋪裝帶裂縫工作的難題。因此，采用ecc作為橋面鋪裝材料可有效解決現(xiàn)有橋面鋪裝病害。但ecc相對普通混凝土而言，其收縮大，同時，ecc存在黏度較大、不易抹平、表面易起泡等施工問題。因此本發(fā)明通過改變ecc的組分，減少其早期收縮，并提出一種新型適用于ecc的攤鋪裝置。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有鋼橋橋面鋪裝出現(xiàn)的問題，提供一種自重輕、鋪裝厚度薄、抗開裂抗疲勞性能強、溫度穩(wěn)定性能好、行駛性能佳、抗剪性能好的超高韌性水泥基復合材料橋面組合結構，及其相應的施工設備和適用的施工方法。

為解決上述鋼橋橋面鋪裝所存在的問題，本發(fā)明提出的技術方案為一種鋼—超高韌性水泥基復合材料橋面組合結構，具體的結構如下：

一種鋼—超高韌性水泥基復合材料橋面組合結構，包括鋼筋抗剪構造、置于底層的鋼橋面板層和澆筑在鋼橋面板層上的超高韌性水泥復合基材料層，鋼筋抗剪構造澆筑在超高韌性水泥基材料中；在超高韌性水泥復合基材料層上方鋪筑瀝青混凝土磨耗層。

上述的鋼—超高韌性水泥基復合材料組合橋面結構中，所述的鋼筋抗剪構包括預先焊接在鋼橋面板層頂面的抗剪連接鍵和焊接在其上面的預焊鋼筋網。

上述的鋼—超高韌性水泥基復合材料組合橋面結構中，所述超高韌性水泥基復合材料層上方鋪筑有瀝青混凝土磨耗層。

上述的鋼—超高韌性水泥基復合材料組合橋面結構中，所述的超高韌性水泥基復合材料鋪裝層是由超高韌性水泥基復合材料澆筑而成。

進一步的，所述的超高韌性水泥基復合材料，包括水泥和粉煤灰組成的復合型膠凝材料、增稠劑、石英砂、聚乙烯醇纖維、水、玻璃微珠、預處理淀粉和高效減水劑。其各組分所占的質量比例為，水泥15％～30％，粉煤灰25％～35％，石英砂10％～25％，增稠劑0.02％～0.03％，水12％～20％，纖維1％～1.5％，減水劑0.1％～0.3％，空心玻璃微珠0％～10％，預處理淀粉0％～3％。

進一步的，所述的超高韌性水泥基復合材料，包括水泥和粉煤灰組成的復合型膠凝材料、增稠劑、石英砂、pe纖維、水、玻璃微珠、預處理淀粉和高效減水劑。其各組分所占的質量比例為，水泥15％～30％，粉煤灰25％～35％，石英砂10％～25％，增稠劑0.02％～0.03％，水12％～20％，纖維1％～1.5％，減水劑0.1％～0.3％，空心玻璃微珠0％～10％，預處理淀粉0％～3％。

上述橋面結構的施工方法如下:

步驟1、清潔鋼橋面板層，焊接抗剪連接鍵

1-1施工前要橋面進行初步清潔，清除橋面的臟物，并保持工作面的潔凈、干燥?？辜暨B接鍵采用與鋼箱梁相同的鋼材，并將其焊接在鋼橋面板上；

步驟2、對步驟1中的結構進行噴砂除銹和噴涂防銹漆，制作鋼筋網，且在抗剪連接鍵上焊接鋼筋網；

2-1對已架設的鋼橋面板進行噴砂除銹,清除鋼橋面表面的雜物，吹盡橋面處理掉的鐵銹以及其他的雜物，保持橋面干凈，鋼板表面顯示明亮的金屬光澤。采用無氣噴涂設備噴涂防銹漆；要求平整、均勻、無氣泡和裂紋。

2-2使用焊接網成型機把具有相同或不同直徑的縱向和橫向抗剪鋼筋分別以一定的間距排列，全部交叉點均采用焊接方式成型的網片，將縱向抗剪鋼筋焊在下方、橫向抗剪鋼筋在上，將抗剪鋼筋網焊接在抗剪連接鍵上，并保證保護層厚度。

步驟3鋪裝軌道

在橋面上安裝導軌作為鋪裝設備行走軌道。

步驟4、攤鋪超高韌性水泥基復合材料

水泥基復合材料使用圖4鋪裝設備進行攤鋪，施工步驟如下：

4-1超高韌性水泥基復合材料可采用廠伴或現(xiàn)場拌合。分批次檢測其坍落擴展度，合格后方可使用。

4-2將超高韌性水泥基復合材料由料斗倒入鋪裝設備，當料斗內的超高韌性水泥基復合材料堆積至料斗高度的一半時開啟電機使設備在導軌上緩慢前進，前進速度為1～3m/min。隨著設備的前進，找平板抹平材料表面，實現(xiàn)超高韌性水泥基復合材料的攤鋪。壓實板壓在抹平后的超高韌性水泥基復合材料表面上，防止擠壓隆起。

4-3嚴格控制超高韌性水泥基復合材料的坍落擴展度，保證自密性。澆筑完成后，進行精平飾面。

步驟5、超高韌性水泥基復合材料鋪筑完后，對超高韌性水泥基復合材料層進行養(yǎng)護；

超高韌性水泥基復合材料鋪筑完后，采用土工布、塑料薄膜覆蓋等方式進行養(yǎng)生，強度達到要求后利用灑水車上橋直接灑水養(yǎng)生，養(yǎng)護時間不得少于七天。

步驟6.攤鋪磨耗層

在水泥基復合材料鋪裝層上方鋪筑瀝青混凝土磨耗層,完成鋼—超高韌性水泥基復合材料組合橋面結構的施工。

所述的步驟4中施工采用的設備，包括料斗，找平板，壓實板，驅動輪，導軌，轉軸及電機；所述的驅動輪包括四個，其中兩個是主動輪，另外兩個是被動輪；兩個主動輪安裝在轉軸的兩端，所述的轉軸通過電機驅動，所述的料斗上下均開口，且在料斗的一側底部設有焊接在一個水平面上的找平板和壓實板，且找平板的一端焊接在料斗側，另一端與壓實板焊接。

本發(fā)明的有益效果如下：

上述本發(fā)明中的鋼—超韌性水泥基復合材料橋面組合結構中，超韌性水泥基復合材料鋪裝層的使用，避免了傳統(tǒng)瀝青混凝土鋪裝在溫度及車輛荷載反復作用下產生的縱向裂縫和波浪推移、以及局部擁包、粉碎性裂縫等病害，提高了車通暢性和舒適性，而且對橋梁結構的耐久性的提高也有很大幫助。

由于超高韌性水泥基復合材料相較于普通混凝土而言，密度較低。同時，玻璃微珠的加入進一步降低超高韌性水泥基復合材料的密度，降低鋪裝層自重，提高了橋梁的承載力。預處理淀粉則，減少了鋪裝層的早期收縮開裂，進一步提高了鋪裝層的耐久性，延長了橋梁的服役壽命。

本發(fā)明中，由于超高韌性水泥基復合材料具有良好的充填性能，施工過程中，無需震搗，節(jié)省勞動力、消除施工噪聲危害。同時，新型攤鋪裝置的使用，解決了超韌性水泥基復合材料攤鋪困難的問題，提高了施工質量，加快了施工進度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實例鋼—超韌性水泥基復合材料組合橋面結構俯視方向的局部透視圖；

圖2為本發(fā)明實例沿橋梁橫截面圖(a-a截面圖，未出示肋板腹板)；

圖3為本發(fā)明實例沿橋梁縱截面圖(b-b截面圖，未出示肋板腹板)；

圖4為本發(fā)明實例的特制攤鋪設備；

圖例說明：1、縱向加筋肋；2、瀝青混凝土磨耗層；3、縱向抗剪鋼筋；4、橫向抗剪鋼筋；5、抗剪鋼筋網；6、鋼橋面板；7、抗剪連接鍵；8、超高韌性水泥基復合材料鋪裝層；9、料斗；10、導軌；11、驅動輪；12、液壓柴油發(fā)動機；13、轉軸；14、找平板；15、壓實板。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

本實施例提供一種圖1一圖3所示的鋼—超韌性水泥基復合材料組合橋面結構,該組合橋面結構包括位于下方的鋼橋面板層6和澆注于鋼橋面板層上的超高韌性水泥基復合材料鋪裝層8,鋼橋面板層6上方焊接有抗剪鋼筋網5,抗剪鋼筋網5澆筑在超高韌性水泥基復合材料中。該鋼筋網抗剪構造為單層鋼筋網結構；且在鋼橋面板層6還設有縱向加筋肋1。

本實施例中的超高韌性水泥基復合材料層8是由超高韌性水泥基復合材料澆筑而成。超高韌性水泥基復合材料層8的上方設置有瀝青混凝土磨耗層2。

上述的鋼—超高韌性水泥基復合材料組合橋面結構中，所述的超高韌性水泥基復合材料鋪裝層是由超高韌性水泥基復合材料澆筑而成。

上述的鋼—超高韌性水泥基復合材料組合橋面結構中，所述的鋼筋抗剪構包括預先焊接在鋼橋面板層頂面的抗剪連接鍵7和焊接在其上面的預焊的抗剪鋼筋網5。

抗剪鋼筋網5包括多跟縱向抗剪鋼筋3和橫向抗剪鋼筋4；

進一步的，所述的超高韌性水泥基復合材料，包括水泥和粉煤灰組成的復合型膠凝材料、增稠劑、石英砂、聚乙烯醇纖維(或pe纖維)、水、玻璃微珠、預處理淀粉和高效減水劑；

其各組分所占的質量比例為，水泥15％～30％，粉煤灰25％～35％，石英砂10％～25％，增稠劑0.02％～0.03％，水12％～20％，纖維1％～1.5％，減水劑0.1％～0.3％，空心玻璃微珠0％～10％，預處理淀粉0％～3％。

本實施例上述的鋼—超高韌性水泥基復合材料組合橋面結構的施工方法,具體包括以下步驟：

步驟1、清潔鋼橋面板層，焊接抗剪連接鍵

1-1施工前要橋面進行初步清潔，清除橋面的臟物，并保持工作面的潔凈、干燥?？辜暨B接鍵采用與鋼箱梁相同的鋼材，并將其焊接在鋼橋面板上；

步驟2、對步驟1中的結構進行噴砂除銹和噴涂防銹漆，制作鋼筋網，且在抗剪連接鍵上焊接鋼筋網；

2-1對已架設的鋼橋面板進行噴砂除銹,清除鋼橋面表面的雜物，吹盡橋面處理掉的鐵銹以及其他的雜物，保持橋面干凈，鋼板表面顯示明亮的金屬光澤。采用無氣噴涂設備噴涂防銹漆；要求平整、均勻、無氣泡和裂紋。

2-2使用焊接網成型機把具有相同或不同直徑的縱向和橫向抗剪鋼筋分別以一定的間距排列，全部交叉點均采用焊接方式成型的網片，將縱向抗剪鋼筋焊在下方、橫向抗剪鋼筋在上，將抗剪鋼筋網焊接在抗剪連接鍵上，并保證保護層厚度。

步驟3鋪裝軌道

在橋面上安裝導軌作為鋪裝設備行走軌道。

步驟4、攤鋪超高韌性水泥基復合材料

水泥基復合材料使用圖4鋪裝設備進行攤鋪，施工步驟如下：

4-1超高韌性水泥基復合材料可采用廠伴或現(xiàn)場拌合。分批次檢測其坍落擴展度，合格后方可使用。

4-2將超高韌性水泥基復合材料由料斗倒入鋪裝設備，當料斗內的超高韌性水泥基復合材料堆積至料斗高度的一半時開啟電機使設備在導軌上緩慢前進，前進速度為1～3m/min。隨著設備的前進，找平板抹平材料表面，實現(xiàn)超高韌性水泥基復合材料的攤鋪。壓實板壓在抹平后的超高韌性水泥基復合材料表面上，防止擠壓隆起。

4-3嚴格控制超高韌性水泥基復合材料的坍落擴展度，保證自密性。澆筑完成后，進行精平飾面。

步驟5、超高韌性水泥基復合材料鋪筑完后，對超高韌性水泥基復合材料層進行養(yǎng)護；

超高韌性水泥基復合材料鋪筑完后，采用土工布、塑料薄膜覆蓋等方式進行養(yǎng)生，強度達到要求后利用灑水車上橋直接灑水養(yǎng)生，養(yǎng)護時間不得少于七天。

步驟6.攤鋪磨耗層

在水泥基復合材料鋪裝層上方鋪筑瀝青混凝土磨耗層,完成鋼—超高韌性水泥基復合材料組合橋面結構的施工。

上述的鋼—超高韌性水泥基復合材料組合橋面結構中，所述的攤鋪裝置是新型自主設計的，可以高效的完成超高韌性水泥基復合材料攤鋪的設備。其主要由料斗、找平板、驅動輪、轉軸、壓實板及液壓柴油發(fā)動機等組成，其中料斗、找平板、壓實板采用焊接聯(lián)接，液壓柴油發(fā)動機、轉軸、驅動輪、導軌間采用高強螺栓聯(lián)接。

所述的驅動輪11包括四個，其在導軌10上來回運動；其中兩個是主動輪，另外兩個是被動輪；兩個主動輪安裝在轉軸的兩端，所述的轉軸13通過液壓柴油發(fā)動機12驅動，所述的料斗9上下均開口，且在料斗9的一側底部設有焊接在一個水平面上的找平板14和壓實板15，且找平板14的一端焊接在料斗9側，另一端與壓實板15焊接。

上述雖然結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。