[发明专利]基于聚合物合金的高强轻质钢桥面铺装材料及其制备方法

说明书

本发明属于芳基醚的组合物技术领域，具体涉及一种基于聚合物合金的钢桥面高强钢桥面铺装材料。所述钢桥面铺装材料，包括以下组分：聚芳硫醚、环氧树脂和聚苯醚。该钢桥面铺装材料的高温抗车辙性能优异，低温抗开裂性能优异，拉伸性能优异，与钢板粘结强度高。

技术领域

本发明属于芳基醚的组合物技术领域，具体涉及一种基于聚合物合金的高强轻质钢桥面铺装材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的进步，经济的快速发展，人们越来越重视交通的便利性，我国的公路建设迅速发展，桥梁建设也随之迅猛发展。公路桥梁的建设不但可以使得交通更加便捷，节省时间，而且还可以减少道路的盘旋迂回和交通拥挤的现象，减少噪音的污染。现如今，我国到处可见不同类型、不同跨径的公路桥梁，千姿百态、异彩纷呈，它们都是广大公路桥梁工作者的智慧和汗水凝结出来的结晶，充分体现着我国综合国力的增强和改革开放的巨大成就，标志着我国公路桥梁建设总体上已经进入国际先进水平(“浅析公路桥梁建设的现状及安全对策”，周福政，文摘版：工程技术，2015年，第222页，公开日2015年05月31日)。

桥梁作为各个城市之间连接的纽带，它是一个国家或地区经济实力、社会生产力的综合体现，是人类最伟大、最优秀的建筑物之一，对于发展国民经济、加强全国各族人民的团结，促进各民族人民之间的文化交流等方面，都具有非常重要的作用(“浅谈我国公路桥梁建设现状和存在的问题”，马堂科，山东工业技术，2015年第4期，第232页，公开日2015年05月04日)。在任何的一条公路交通建设中，公路桥梁是不可或缺的重要元素，有公路必有桥梁，建设好公路桥梁是建设好公路交通的重要基础和保证，所以，公路桥梁建设在公路交通中具有重大的现实意义(“浅析公路桥梁建设的现状及安全对策”，周福政，文摘版：工程技术，2015年，第222页，公开日2015年05月31日)。

这些大跨径斜拉桥和悬索桥加劲梁普遍采用正交异性桥面板结构。大跨径钢箱梁桥正交异性钢桥面板桥面铺装一般由防锈层、粘结层、沥青混合料铺装层构成，直接铺筑于钢箱梁顶板之上，总厚度在35-80mm之间。由于大跨径钢箱梁桥面铺装的使用条件、施工工艺、质量控制与要求的特殊性，对它的强度、抗疲劳性能、抗车辙性能、抗剪切性能以及变形协调性等方面均有较高的要求。而正交异性钢桥面沥青混合料铺装不同于一般公路沥青混凝土路面，它直接铺设在正交异性钢桥面板上，正交异性钢桥面板直接决定了钢桥面铺装的性能，由于正交异性钢桥面板柔性大，以及在行车荷与温度变化、风载、地震等自然因素共同影响下，特别是还受到桥梁结构变形的影响，在受力和变形方面比公路路面或机场到路面复杂得多，尤其在重型车辆荷载作用下钢桥面板局部变形更大也更复杂，位于各纵向加劲肋和横向加劲肋与桥面板焊接处出现明显的应力集中，这导致铺装层受力更复杂，也更为不利。同时，钢桥面板的夏季温度高，防水防锈及层间结合等问题都使得钢桥面铺装具有一般公路沥青混凝土路面所没有的特点：(1)桥面铺装处于变形大而复杂的钢板上，正交异性钢桥面板本身的变形、位移、振动等都直接影响铺装层的工作状态；(2)除铺装层自身正常的温度变化之外，钢桥结构的每日和季节性温度变化都显著影响铺装层的变形；(3)大跨径钢桥一般都建在大江、大河或横跨海峡之上，强风、台风及其他因素对其产生的振动作用，在一般沥青混凝土路面是遭遇不到的；(4)正交异性钢桥面铺装层的受力模式与一般沥青混凝土路面的受力模式不同。由于加劲肋的加劲支撑作用，在车辆荷载作用下，加劲肋、横肋(或横隔板)、纵隔板顶部的铺装层表面出现负弯矩，铺装层最大拉应力或拉应变均出现在铺装层表面。因此，对于钢桥面沥青混合料铺装，其疲劳裂缝从铺装层表界面向地面扩展，而对于一般的沥青混凝土路面，沥青混凝土面层的最大拉应力或拉应变均出现在铺装层地面，疲劳裂缝是从铺装层的底面向顶面扩展。需要指出的是，我国大跨径桥梁普遍采用钢箱梁形式，横隔板贯穿整个主梁截面，刚度较大，并且其间距超过3m，而钢珩架桥的正交异性钢桥面板直接支承在空间桁架形成的网格上，网格的间距比钢箱梁更隔板小，并且桁架支撑构件的刚度比横隔板小得多。因此，钢箱梁正交异性顶板的挠跨比桁架梁顶板大，由于横隔板附近的刚度突然增大易导致钢箱梁铺装应力集中，桁架梁铺装则由于桁架刚度分布比较均匀而相对均匀；此外，桁架梁通风性能好，而钢箱梁的散热性能差，导致在高温季节，钢箱梁桥面钢板温度比传统的桁架梁钢桥桥面温度高出10℃以上，而且高温持续时间更长，并且，钢桥面铺装的工作地温度又略低于当地极端最低气温；综合这些因素，大跨径钢箱梁桥面铺装铺装已经成为使用条件最为苛刻的铺装工程；(5)大跨径钢桥一般都是重要的交通网络枢纽，或者是某一地区过江跨海的主要通道，它的畅通直接影响到整个路网交通的正常运行。桥面铺装一旦发生破坏，对交通的影响要远大于公路路面损坏所产生的影响和危害，而且维修更为困难；(6)钢桥的最大弱点之一就是遇水会生锈，因此，钢桥面沥青混合料铺装的一个重要特点就是要求致密性好，不能让雨水腐蚀钢桥面板。这些因素造成了国内外大跨径钢箱梁桥面铺装在使用年限内发生破坏的情况较为普遍，我国已建成并投入使用的大跨径钢箱梁正交异性桥面板桥梁已有10余座，大部分桥梁桥面铺装通车后不久即出现较为严重的疲劳开裂、高温车辙、黏结层失效或脱层、横向推移或拥包等病害，有几座桥梁桥面铺装已进行多次翻修重建，严重影响了通车功能，并产生不良的社会影响(“大跨径桥梁钢桥面铺装设计”，黄卫，土木工程学报，2007年第40卷第9期，第65-76页，公开日2007年09月30日)。