本發(fā)明涉及橋面鋪裝領(lǐng)域，特別涉及三維多孔纖維材料橋面鋪裝結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)：

伴隨著我國改革開放的進程，高速公路、城市快速路、以及城市主干道得到了迅猛的發(fā)展，建設(shè)了大批的公路橋梁和城市橋梁。至今，我國已建成的各類現(xiàn)代化橋梁在世界橋梁跨徑排名上都進入了重要的名次，甚至名列前茅。它從一個側(cè)面反映了我國生產(chǎn)、經(jīng)濟與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展高度。

伴隨著我國橋梁技術(shù)的蓬勃發(fā)展，橋梁建設(shè)技術(shù)的日趨成熟，在橋梁整體結(jié)構(gòu)上的問題日漸減少。相對而言，橋梁鋪裝卻常常被工程師忽視，我國的橋梁設(shè)計規(guī)范和水泥混凝土路面施工規(guī)范也僅僅給出了混凝土鋪裝和瀝青鋪裝的厚度要求，使橋面鋪裝過多過早破壞的情況屢見不鮮，每一次橋面修補，都給交通帶來巨大的壓力。例如，重慶市黃花園大橋是連接渝中區(qū)和江北區(qū)的重要通道，現(xiàn)日均車流量達到14萬輛，由于橋面破損嚴(yán)重，不得不于2013年2月25日開始對橋面鋪裝進行了長達60多天的更換處理，相關(guān)車輛不得不繞行，極大地影響了人們的正常出行，也給橋梁造成巨大的通行壓力，使原本擁堵的城市更加擁堵。

橋面鋪裝是車輪直接作用的部分。橋面鋪裝的作用在于防止車輛輪胎或履帶直接磨耗行車道板，保護主梁免受雨水侵蝕，并對車輛輪重的集中荷載起分布作用。這也就是說，一方面，橋面鋪裝必須給車輛提供一個舒適的行車條件并擴散荷載，必須具備足夠的剛度和良好的整體性能，具有抗裂、抗滑、耐磨等性能。另一方面，橋梁鋪裝和橋梁受力結(jié)構(gòu)粘結(jié)形成整體工作的，橋梁鋪裝會隨著橋梁結(jié)構(gòu)的受力特點可能承受拉力或者壓力。

普通水泥混凝土鋪裝是中小跨徑橋梁上最常使用的鋪裝材料之一。普通水泥混凝土材料取材方便，性能可靠，剛度大，強度高，堅固耐用及日常養(yǎng)護工作量小等顯著特點。普通水泥混凝土鋪裝層的彈性模量大，彎拉強度小，脆性特征明顯，通行噪音比瀝青鋪裝層要大，舒適性也較瀝青鋪裝遜色。

由于瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)具有快速施工及良好的行駛性能，現(xiàn)代的橋梁鋪裝通常采用瀝青混凝土鋪裝。但是瀝青混凝土橋面鋪裝的耐久性卻嚴(yán)重不足。通常一條高速公路上橋梁、通道和立體交叉等結(jié)構(gòu)構(gòu)造物的總長度通常要比路基路面短的多，但在大部分高速公路上構(gòu)造物水泥混凝土鋪裝上的瀝青混凝土面層產(chǎn)生坑洞的數(shù)量往往多于路基路面上產(chǎn)生的坑洞，前者的修補率往往比后者的修補率大的多且更容易發(fā)生車轍和推擁。此外，混凝土表層的瀝青混凝土鋪裝比路基路面上瀝青混凝土鋪裝也更容易產(chǎn)生轍槽。

因此，需要一種新型的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)，提高橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的強度，增強抗彎性能，抗車轍性能，避免疲勞裂縫的產(chǎn)生，同時提高抗高低溫性能，減少橋面維修率，延長橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的使用壽命，進而提高行車安全性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的三維多孔纖維材料橋面鋪裝結(jié)構(gòu)及其施工方法，橋面鋪裝結(jié)構(gòu)強度高，抗彎性能和抗車轍性能優(yōu)異，同時具有較好的抗高低溫性能，減少橋面維修率，延長橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的使用壽命，進而提高行車安全性。

本發(fā)明的三維多孔纖維材料橋面鋪裝結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置于橋面板上的由三維多孔纖維和流動填料復(fù)合成型的鋪裝層，所述填料填充于三維多孔纖維材料的三維貫通孔內(nèi)形成網(wǎng)絡(luò)交織復(fù)合密實結(jié)構(gòu)；

進一步，所述填料為水泥漿、細骨料砼、聚合物水泥漿、聚合物混凝土、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧混凝土中的一種或兩種的混合物；

進一步，所述三維多孔纖維為聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚氯乙烯纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、碳纖維中的一種或兩種以上混合物；

進一步，所述三維多孔纖維材料的孔洞均勻分布，聯(lián)通孔隙率為50～99％，孔徑為0.1～200mm；

進一步，所述鋪裝層厚度為0.2-30cm；

進一步，在鋪裝層和橋面板之間設(shè)置有粘接層或/和剪力鍵。

本發(fā)明公開一種三維多孔纖維材料橋面鋼鋪裝結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：將填料與三維多孔纖維材料復(fù)合制成具有網(wǎng)絡(luò)交織復(fù)合密實結(jié)構(gòu)的預(yù)制板后鋪設(shè)于橋面板上。

本發(fā)明還公開另一種三維多孔纖維材料橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的鋪裝方法，包括以下步驟：將三維多孔纖維材料鋪設(shè)于橋面板上，然后在三維多孔材料上灌注填料使填料密實填充于三維多孔材料的三維貫通孔內(nèi)形成網(wǎng)絡(luò)交織復(fù)合密實結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的三維多孔纖維材料橋面鋪裝結(jié)構(gòu)及其施工方法,通過對三維多孔纖維材料的貫通孔密實填充填料形成結(jié)構(gòu)材料與填料相互穿插交叉復(fù)合成一體，填料在三維網(wǎng)孔中，形成環(huán)繞閉鎖，達到很好的增強效果，界面結(jié)合力強度高，材料之間彼此約束又相互增強，所形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)整體性強，復(fù)合結(jié)構(gòu)的強度和屈服應(yīng)力顯著提高，提高橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的整體強度和硬度，同時具有一定的韌性，增強抗車轍性能，并具有吸水性小，抗?jié)B性、抗凍性好，耐磨性高，抗高低溫性能好的特點，實施該橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的工藝簡單，便于操作。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為鋪裝層的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本實施例的三維多孔纖維復(fù)合材料橋面鋪裝結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置于橋面板4上的由三維多孔纖維和流動填料3復(fù)合成型的鋪裝層1，所述填料3填充于三維多孔纖維材料的三維貫通孔2內(nèi)形成網(wǎng)絡(luò)交織復(fù)合密實結(jié)構(gòu)；通過對三維多孔纖 維材料的貫通孔密實填充填料3形成纖維材料與填料3相互穿插交叉復(fù)合成一體的橋面板4結(jié)構(gòu)，復(fù)合結(jié)構(gòu)的剛度和屈服應(yīng)力顯著提高，進而提高橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的整體強度和硬度。還可包括鋪設(shè)于鋪裝層1上的增強層，所述增強層材料為混凝土和/或瀝青；與上述復(fù)合結(jié)構(gòu)結(jié)合進一步增強鋪裝結(jié)構(gòu)的強度，減小吸水性、提高抗?jié)B性、抗凍性、耐磨性等方面的性能。

本實施例中，所述填料3為水泥漿、細骨料砼、聚合物水泥漿、聚合物混凝土、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧混凝土中的一種或兩種的混合物，填料3為反應(yīng)型填料3或者非反應(yīng)型填料3，具有一定的流動性，能夠填充孔隙，與三維多孔纖維材料以化學(xué)鍵或者是力學(xué)作用的方式結(jié)合，提高橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的整體強度和硬度。上述填料3所具有的流動性和粘結(jié)性，使填料3能夠均勻的分散于三維多孔纖維材料的孔隙中，通過填料3的粘結(jié)性使填料3與多孔纖維材料充分結(jié)合，提高粘結(jié)性，也利于填料3分子與多孔材料之間的充分把合。當(dāng)填料3為細骨料砼時，材料之間不但相互粘結(jié)形成交織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而且細骨料與纖維材料之間同時起到骨架支撐的作用，彼此協(xié)同增強形成骨架體；當(dāng)填料3為聚合物類或/和環(huán)氧樹脂時，通過密實填充纖維材料的孔洞形成環(huán)繞閉鎖，使材料之間的界面結(jié)合強度更高，所形成的橋面板4結(jié)構(gòu)具有更高的屈服應(yīng)力。

本實施例中，所述三維多孔纖維為三維多孔纖維為聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維、聚氯乙烯纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、碳纖維中的一種或兩種以上混合物；不但具有強度，同時還具有很高的柔韌性，其孔隙中的填料3同時起到協(xié)同增強整體結(jié)構(gòu)強度的作用。

本實施例中，所述三維多孔纖維材料的孔洞均勻分布，聯(lián)通孔隙率為50～99％，孔徑為0.1～200mm；孔洞的分布直接影響多孔材料的結(jié)構(gòu)強度，因此，三維多孔材料的聯(lián)通孔隙率和孔徑之間是相互制約，不是隨意選擇的，只有聯(lián)通孔隙率與孔徑之間在功能上相互協(xié)同才能滿足本發(fā)明的要求，因此，三維多孔材料的聯(lián)通孔隙率與孔徑之間是一個有機的組合搭配，相互之間是一個動態(tài)的平衡關(guān)系，只有滿足兩者之間的平衡關(guān)系，才能在三維多孔纖維材料的貫通孔密實填充填料3形成結(jié)構(gòu)材料與填料3相互穿插交叉復(fù)合成一體，填料3在三維網(wǎng) 孔中，形成環(huán)繞閉鎖，增強材料內(nèi)部的孔連接結(jié)構(gòu)的致密性和強度，由此不僅增強了材料的抗拉強度，更有效增強了材料的延伸性能，同時又滿足強度的需求，界面結(jié)合力強度高，材料之間彼此約束又相互增強。

本實施例中，所述鋪裝層1厚度為0.2-30cm。

本實施例中，在鋪裝層1和橋面板4之間設(shè)置有粘接層或/和剪力鍵；增強鋪裝層1和橋面板4的粘結(jié)。粘結(jié)層的材料可以為：各組分的質(zhì)量比為基質(zhì)瀝青∶改性劑SBS∶增粘劑∶增容劑∶穩(wěn)定劑＝100∶(6～12)∶(0.8～3)∶(5.0～18.7)∶(0.～1)，選取基質(zhì)瀝青、改性劑SBS、增粘劑、增容劑和穩(wěn)定劑；所述的基質(zhì)瀝青選用瀝青AH-70或瀝青AH-90；所述的改性劑SBS為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述的增粘劑選用石油樹脂或萜烯樹脂；所述的增容劑選用二氫呋喃、季戊四醇或季戊四醇酯增容劑；所述的穩(wěn)定劑選用聚酰胺類穩(wěn)定劑或硫磺類穩(wěn)定劑。

本實施例的三維多孔纖維材料橋面鋼鋪裝結(jié)構(gòu)的鋪裝方法，包括以下步驟：將填料3與三維多孔纖維材料復(fù)合制成具有網(wǎng)絡(luò)交織復(fù)合密實結(jié)構(gòu)的預(yù)制板后鋪設(shè)于橋面板4上；該方法為先制作成預(yù)制板，再通過剪力鍵固定于橋面板4上。

本實施例的三維多孔纖維材料橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的鋪裝方法，包括以下步驟：將三維多孔纖維材料鋪設(shè)于橋面板4上，然后在三維多孔纖維材料上灌注填料3使填料3密實填充于三維多孔纖維材料的三維貫通孔2內(nèi)形成網(wǎng)絡(luò)交織復(fù)合密實結(jié)構(gòu)該方法為現(xiàn)場施工，施工方便。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。