本发明属于道路桥梁的施工领域，具体涉及一种钢桥桥面的铺装结构及方法。
背景技术：
迄今为止，我国对钢桥面铺装的研究仅有十几年的历史。最初，高速公路等混凝土路面普遍使用的双层沥青玛蹄脂混凝土(sma)混合料被应用于钢桥的铺装。由于对钢桥面特性认识不足，路面混合料铺筑导致早期的桥面铺装损坏较为严重，如西陵长江大桥、虎门大桥。而后引进了浇注式及美国环氧沥青铺装技术，获得了广泛应用，至今仍在沿用。然而由于不适应我国高温重载等特殊情况，这两种方法也有各自的问题，如江阴大桥(1999年浇注式)与白沙洲大桥(2009年美国环氧)，在通车后不久路面都出现了推移裂缝等危害。
在对上述三种方案深入实践与研究的过程中，国内专业人士找到了双层sma混合料无法成功应用于我国钢桥面的根本原因，即：界面结构材料无法满足铺装要求。具体而言，sma铺装的钢桥面采用的界面材料是复合改性的高粘沥青，将它涂覆于钢板上使其将sma与钢板粘结一体共同受力。然而，这种改性高粘沥青黏合剂对钢板的粘结力是随钢板温度的升高而迅速降低的。当钢板温度达到60℃时，其对钢板的粘结力仅有0.2mpa左右，拉剪应力则更低，自然无法满足粘合要求。于是，sma层便在钢板上产生滑动位移，出现推拥凸包，尾部则产生较宽的月牙型裂缝。一旦裂缝产生，由于路表水的浸入进一步削弱界面残余的粘结力，sma滑移更加严重，无法遏止。于是sma铺装便遭到了全面破坏。
美国环氧沥青铺装体系的主要优点：铺装强度高，整体性好，高温时抗塑流及永久变形能力强。低温抗裂性好、抗疲劳、抗化学物质腐蚀。主要缺点：造价高，施工难度大。对施工环境要求苛刻。施工控制不严是铺装发生损坏的主要原因。损坏后修复难度大，目前还没有针对环氧沥青出现损坏后的修复方法。此外，美国环氧沥青不能适应大纵坡、小半径钢桥面的铺装要求。
英国浇注式沥青铺装技术优点很突出。孔隙率近于零，具有良好的防水抗老化性能。抗裂性能强、对钢板追从性良好。缺点是：高温稳定性差，易形成车辙。施工需要一系列的专用设备、施工组织较为复杂。施工时混合料温度达240℃以上，对桥梁影响不容忽视。适用性：这一铺装技术适于夏季温度不太高的国家和地区。如德、美、北欧等一些国家。
综上，需要开发一种钢桥面铺装材料，既能满足我国高温重载的特殊国情，又能避免以上两种引进技术的缺点。
技术实现要素：
为了解决以上技术问题，本发明提供一种在钢桥桥面铺装的温度使用区间有足够的粘结力和抗剪能力，实现铺装材料与钢板紧密粘结的铺装结构。
本发明的目的是提供一种钢桥桥面的铺装结构。
本发明的另一目的是提供一种钢桥桥面的铺装方法。
为了解决钢桥桥面结构存在的粘结力不强，不能承受高温重载的技术难题，本发明提供一种钢桥桥面的铺装结构，所述结构从下到上依次包括：环氧胶黏剂碎石层、沥青混凝土粘结层和沥青玛蹄脂混凝土层；
所述环氧胶黏剂碎石层包括环氧胶黏剂和碎石；
所述环氧胶黏剂包括甲组分和乙组分，所述甲组分和乙组分的重量比为：1.5-1.8:1；所述甲组分包括以下重量份的组分：双酚a型环氧树脂75-95份，kh5602-3份，气相二氧化硅0-3份，改性氢化蓖麻油0-3份；所述乙组分包括以下重量份的组分：增韧剂30-60份，固化剂30-50份，染料4-7份，dmp-305-6份；
所述沥青混凝土粘结层包括环氧沥青胶黏剂与集料；
所述环氧沥青胶黏剂包括丙组分和丁组分，所述丙组分和丁组分的重量比为1:1-1.5，所述丙组分包括以下重量份的组分：双酚a型环氧树脂75-80份，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚12-16份，kh5603-4份；丁组分包括以下重量份的组分：沥青37-43份，增韧剂20-40份，固化剂12-32份，dmp-305-9份。
本发明提供的环氧胶黏剂包括甲组分和乙组分，环氧沥青胶黏剂包括丙组分和丁组分，这两种胶黏剂具有良好的粘度和力学性能，通过gb/t5210测试其拉拔强度，通过gb/t7124测试其拉剪强度，通过指干法测试其指干时间，通过gb/t528测试其断裂强度和断裂伸长率，通过目测观测其粘度，其结果见表1和表2。
优选地，乙组分和丁组分中的所述增韧剂均为奇士qs-030n增韧剂。通常在环氧树脂中使用的增韧剂多为羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶等橡胶类，而本发明提供的qs-030n增韧剂为一种浅色低粘度液体，能够进入环氧树脂分子内部，将柔性链段引入环氧树脂中，提高环氧树脂的断裂韧性。
优选地，所述环氧胶黏剂的使用量为0.9-1.1kg/m2。
优选地，所述碎石为玄武岩和/或辉绿岩，所述碎石的粒径为3-5mm，所述碎石的使用量为3.5-4kg/m2，所述碎石的铺设面积为环氧胶黏剂涂覆面积的85％以上。由于在施工过程中环氧胶黏剂需要涂覆整个钢桥桥面，因此所述碎石的铺设面积为环氧胶黏剂涂覆面积的85％以上。
优选地，所述环氧沥青胶黏剂与所述集料的重量比为9-10:100。
优选地，所述环氧沥青胶黏剂的使用量为0.4-0.6kg/m2。
优选地，所述乙组分还包括染料4-7份。
优选地，所述乙组分和丁组分中的固化剂为改性脂环胺固化剂、改性芳香胺固化剂和酚醛胺类固化剂中的一种。
本发明提供一种钢桥桥面的铺装方法，包括以下步骤：
(1)称取甲组分和乙组分，按照比例混合均匀，得到所述环氧胶黏剂；
(2)将环氧胶黏剂涂覆在钢桥桥面上，然后将碎石均匀铺设在所述环氧胶黏剂上，固化，得到环氧胶黏剂碎石层；
(3)称取丙组分和丁组分，按照比例混合均匀，得到所述环氧沥青胶黏剂；
(4)将步骤(3)得到的环氧沥青胶黏剂与所述集料混合均匀，然后铺设在步骤(2)得到的环氧胶黏剂碎石层上，固化，形成沥青混凝土粘结层；
(5)在步骤(4)得到的沥青混凝土粘结层上铺设沥青玛蹄脂混凝土层，形成钢桥桥面。
优选地，步骤(2)中，所述环氧胶黏剂的涂覆量为0.9-1.1kg/m2，所述碎石的铺设面积为钢桥面积的85％以上。
优选地，步骤(4)中，形成的沥青混凝土粘结层的厚度为20-30mm。
优选地，步骤(5)中，形成的沥青玛蹄脂混凝土层的厚度为30-40mm。
本发明的有益效果为：
本发明提供的钢桥桥面的铺装结构从下到上依次包括环氧胶黏剂碎石层、沥青混凝土粘结层和沥青玛蹄脂混凝土层，所述环氧胶黏剂碎石层包括环氧胶黏剂和碎石，环氧胶黏剂具有较高的粘结强度和高温粘结强度以及柔韧性和延伸性，能够与钢桥桥面之间实现高强度粘结，同时具有非下垂性能，保证大纵坡小半径钢桥桥面在铺装施工过程中，胶黏剂不会流淌，保证环氧胶黏剂碎石层的均匀性，降低施工难度，提高施工效率和桥面的质量；所述沥青混凝土粘结层包括环氧沥青胶黏剂和集料，所述环氧沥青胶黏剂由多种组分组成，具有较高的粘结强度、高韧性和良好的耐疲劳强度的特点，常温固化之后，环氧沥青胶黏剂能够与集料牢固粘结，阻止层间热量的传递，为后续施工提供方便；所述沥青玛蹄脂混凝土层为功能层，具有表面粗糙度高，行车安全的特点；本发明提供的钢桥桥面铺装结构安全性能高，经济环保，耐久实用。
一、环氧胶黏剂碎石层
本发明提供的环氧胶黏剂具有高粘结强度，高温粘结强度大，柔韧性和延伸性良好，并且本发明提供的环氧胶黏剂具有非下垂性能和经济环保的特点。
1)依赖环氧胶黏剂与钢板的高粘结强度，优良的柔韧性及非下垂性能，常温固化后碎石与胶黏剂、胶黏剂与钢板牢固粘结形成粗糙的防水、防腐抗滑层，从而实现了钢桥铺装界面的防水及防抗剪滑移；
2)依赖环氧胶黏剂的高温粘结强度大，其中在70℃时，测试其抗剪强度达到5.32mpa，保证了胶黏剂碎石层在钢板面铺装的使用温度区间内有足够的粘结和抗剪能力；
3)依赖环氧胶黏剂良好的柔韧性及延伸率，其中其断裂延伸率达到22.14％，保证了胶黏剂碎石层能够满足钢桥变形的需要；
4)依赖环氧胶黏剂的非下垂性能，保证了大纵坡小半径钢桥面铺装施工时，胶黏剂不会流淌，从而保证了环氧胶黏剂碎石层固化后的均匀性，进而保证了环氧胶黏剂碎石层的使用性能。
5)环氧胶黏剂的原材料全部国产化，供应可靠，环境友好，综合造价经济。
二、沥青混凝土层
本发明提供的沥青混凝土粘结层包括环氧沥青胶黏剂和集料，所述环氧沥青胶黏剂具有高粘结强度，高韧性，耐疲劳等优点。
1)依赖环氧沥青胶黏剂的高粘结强度、高韧性、耐疲劳的特点，常温固化后环氧沥青胶黏剂与集料牢固地粘结形成整体化层，整体化层阻止热量的传递，在施工过程中保护环氧胶黏剂碎石层不受sma施工温度的影响，在使用过程中减少水、空气、温度等不利因素对环氧胶黏剂碎石层的损伤；
2)沥青混凝土粘结层中使用环氧沥青胶黏剂与环氧胶黏剂碎石层上凸起的碎石共同作用，将环氧胶黏剂碎石层与沥青混凝土粘结层紧密粘结共同形成主承力层，作为钢桥面铺装的结构功能层，有更长的使用寿命及使用年限，当路面的使用功能层经一定使用年限受损后，可以仅仅更换sma层，这就形成了造价相对低廉、使用性能好、相对寿命长且维修方便的钢桥面铺装；
3)依赖环氧沥青胶黏剂的指干及固化时间可通过配方微调改变，使得环氧沥青胶黏剂混凝土层可以适应不同区域不同季节钢桥面铺装施工的需要；
4)依赖环氧沥青胶黏剂常温固化、对施工环境及工艺没有特殊要求，因而无须特殊的施工机具，可按普通沥青混凝土的方法进行拌合摊铺及碾压施工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是加载轮与铺装面的相对位置。
其中，1、环氧胶黏剂碎石层；2、沥青混凝土粘结层；3、沥青玛蹄脂混凝土层；4、钢桥。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
钢桥桥面的铺装结构，所述结构从下到上依次包括：环氧胶黏剂碎石层1、沥青混凝土粘结层2和沥青玛蹄脂混凝土层3；
所述环氧胶黏剂碎石层1由环氧胶黏剂和碎石组成，所述环氧胶黏剂的使用量为0.9kg/m2，所述碎石为玄武岩，所述碎石的粒径为3-5mm，所述碎石的使用量为3.5kg/m2，所述碎石的铺设面积为环氧胶黏剂涂覆面积的85％；
所述环氧胶黏剂包括甲组分和乙组分，所述甲组分和乙组分的重量比为：1.8:1；所述甲组分包括以下重量份的组分：双酚a型环氧树脂75份，kh5603份，气相二氧化硅2份，改性氢化蓖麻油3份；所述乙组分包括以下重量份的组分：奇士qs-030n增韧剂42份，改性芳香胺固化剂35份，染料6份，dmp-305份；
所述沥青混凝土粘结层2由环氧沥青胶黏剂与集料组成，所述环氧沥青胶黏剂与所述集料的重量比为9:100，所述环氧沥青胶黏剂的使用量为0.4kg/m2；
所述环氧沥青胶黏剂包括丙组分和丁组分，所述丙组分和丁组分的重量比为1:1，所述丙组分包括以下重量份的组分：双酚a型环氧树脂80份，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚16份，kh5604份；丁组分包括以下重量份的组分：沥青43份，奇士qs-030n增韧剂20份，改性芳香胺固化剂32份，dmp-305份。
上述钢桥桥面的铺装方法，包括以下步骤：
(1)称取甲组分和乙组分，按照比例混合均匀，得到所述环氧胶黏剂；
(2)将环氧胶黏剂涂覆在钢桥桥面上，然后将碎石均匀铺设在所述环氧胶黏剂上，固化，得到环氧胶黏剂碎石层1；
(3)称取丙组分和丁组分，按照比例混合均匀，得到所述环氧沥青胶黏剂；
(4)将步骤(3)得到的环氧沥青胶黏剂与所述集料混合均匀，然后铺设在步骤(2)得到的环氧胶黏剂碎石层1上，固化，形成沥青混凝土粘结层2，所述沥青混凝土粘结层2的厚度为20mm；
(5)在步骤(4)得到的沥青混凝土粘结层2上铺设沥青玛蹄脂混凝土层3，所述沥青玛蹄脂混凝土层3的厚度为30mm，形成钢桥桥面。
实施例2
钢桥桥面的铺装结构，所述结构从下到上依次包括：环氧胶黏剂碎石层1、沥青混凝土粘结层2和沥青玛蹄脂混凝土层3；
所述环氧胶黏剂碎石层1由环氧胶黏剂和碎石组成，所述环氧胶黏剂的使用量为1.1kg/m2，所述碎石为辉绿岩，所述碎石的粒径为3-5mm，所述碎石的使用量为4kg/m2，所述碎石的铺设面积为环氧胶黏剂涂覆面积的90％；
所述环氧胶黏剂包括甲组分和乙组分，所述甲组分和乙组分的重量比为：1.5:1；所述甲组分包括以下重量份的组分：双酚a型环氧树脂86份，kh5602份，气相二氧化硅3份；所述乙组分包括以下重量份的组分：奇士qs-030n增韧剂30份，改性脂环胺固化剂50份，染料4份，dmp-305份；
所述沥青混凝土粘结层2由环氧沥青胶黏剂与集料组成，所述环氧沥青胶黏剂与所述集料的重量比为10:100，所述环氧沥青胶黏剂的使用量为0.6kg/m2；
所述环氧沥青胶黏剂包括丙组分和丁组分，所述丙组分和丁组分的重量比为1:1.5，所述丙组分包括以下重量份的组分：双酚a型环氧树脂75份，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚12份，kh5603份；丁组分包括以下重量份的组分：沥青37份，奇士qs-030n增韧剂25.5份，改性脂环胺固化剂28.5份，dmp-309份。
上述钢桥桥面的铺装方法，包括以下步骤：
(1)称取甲组分和乙组分，按照比例混合均匀，得到所述环氧胶黏剂；
(2)将环氧胶黏剂涂覆在钢桥桥面上，然后将碎石均匀铺设在所述环氧胶黏剂上，固化，得到环氧胶黏剂碎石层1；
(3)称取丙组分和丁组分，按照比例混合均匀，得到所述环氧沥青胶黏剂；
(4)将步骤(3)得到的环氧沥青胶黏剂与所述集料混合均匀，然后铺设在步骤(2)得到的环氧胶黏剂碎石层1上，固化，形成沥青混凝土粘结层2，所述沥青混凝土粘结层2的厚度为30mm；
(5)在步骤(4)得到的沥青混凝土粘结层2上铺设沥青玛蹄脂混凝土层3，所述沥青玛蹄脂混凝土层3的厚度为40mm，形成钢桥桥面。
实施例3
钢桥桥面的铺装结构，所述结构从下到上依次包括：环氧胶黏剂碎石层1、沥青混凝土粘结层2和沥青玛蹄脂混凝土层3；
所述环氧胶黏剂碎石层1由环氧胶黏剂和碎石组成，所述环氧胶黏剂的使用量为1.0kg/m2，所述碎石为玄武岩和辉绿岩，所述碎石的粒径为3-5mm，所述碎石的使用量为3.9kg/m2，所述碎石的铺设面积为环氧胶黏剂涂覆面积的92％；
所述环氧胶黏剂包括甲组分和乙组分，所述甲组分和乙组分的重量比为：1.7:1；所述甲组分包括以下重量份的组分：双酚a型环氧树脂95份，kh5603份；所述乙组分包括以下重量份的组分：奇士qs-030n增韧剂60份，酚醛胺类固化剂30份，染料7份，dmp-306份；
所述沥青混凝土粘结层2由环氧沥青胶黏剂与集料组成，所述环氧沥青胶黏剂与所述集料的重量比为10:100，所述环氧沥青胶黏剂的使用量为0.5kg/m2；
所述环氧沥青胶黏剂包括丙组分和丁组分，所述丙组分和丁组分的重量比为1:1.2，所述丙组分包括以下重量份的组分：双酚a型环氧树脂80份，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚16份，kh5604份；丁组分包括以下重量份的组分：沥青41份，奇士qs-030n增韧剂40份，酚醛胺类固化剂12份，dmp-306份。
上述钢桥桥面的铺装方法，包括以下步骤：
(1)称取甲组分和乙组分，按照比例混合均匀，得到所述环氧胶黏剂；
(2)将环氧胶黏剂涂覆在钢桥桥面上，然后将碎石均匀铺设在所述环氧胶黏剂上，固化，得到环氧胶黏剂碎石层1；
(3)称取丙组分和丁组分，按照比例混合均匀，得到所述环氧沥青胶黏剂；
(4)将步骤(3)得到的环氧沥青胶黏剂与所述集料混合均匀，然后铺设在步骤(2)得到的环氧胶黏剂碎石层1上，固化，形成沥青混凝土粘结层2，所述沥青混凝土粘结层2的厚度为25mm；
(5)在步骤(4)得到的沥青混凝土粘结层2上铺设沥青玛蹄脂混凝土层3，所述沥青玛蹄脂混凝土层3的厚度为35mm，形成钢桥桥面。
试验例
采用本发明提供的铺装结构：环氧胶黏剂碎石层+2.5cm沥青混凝土粘结层+3.5cm沥青玛蹄脂混凝土层(sma)(以下简称试验组)和采用英国eliminator防水系统+2.5浇筑式沥青混凝土+3.5cmsma结构(以下简称对比组)，对铺装滨海路辽河特大钢桥桥面。利用加速加载试验检测两种铺装结构，桥面的强度衰减、疲劳破坏。
加速加载试验方案见表3，主要加载阶段车辙的深度计算结果见表4，加载轮与铺装面的相对位置见图1。
表1环氧胶黏剂性能
表2环氧沥青胶黏剂的性能
从表1和表2的结果可以看出，本发明提供的环氧胶黏剂和环氧沥青胶黏剂用于钢桥桥面铺装形成的层面结构具有较高的拉拔强度、拉剪强度和断裂强度。其中环氧胶黏剂在70℃的拉拔强度能够达到5.32mpa，拉剪强度在能够达到3.31mpa；在25℃的拉拔强度在能够达到11.26mpa，拉剪强度在能够达到9.34mpa，断裂强度能够达到12.24mpa；环氧沥青胶黏剂在25℃的断裂强度能够达到12.24mpa，远高于国标的技术要求的指标。
表3加速加载试验方案
表4主要加载阶段车辙深度计算结果
从表4的结果可以看出，本发明提供的钢桥桥面的铺装结构在经过290万次加速加载试验之后，净车辙的深度为16.6mm，而采用对比组的铺装结构，在讲过290万次加速加载试验之后，净车辙的深度为20mm，并且在不同的加载次数的试验结果，试验组的车辙深度都要比对照组的车辙的深度小，这说明本发明提供的钢桥桥面铺装结构具有良好的强度和耐疲劳破坏强度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。