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长江大桥桥面沥青铺装层高温稳定性简介

长江大桥作为我国重要的交通基础设施，其桥面铺装层在长期承受车辆荷载与复杂环境条件下，尤其是夏季高温环境下，面临严峻的稳定性考验。桥面沥青铺装层的高温稳定性是指在高温和重载反复作用下，铺装材料抵抗车辙、推移、拥包等永久变形的能力，是衡量桥面耐久性与行车安全性的关键指标。

为提高桥面铺装的高温稳定性db37∕t 5085-2016 组合铝合金模板工程技术规程，通常采用高性能改性沥青或添加高分子聚合物改性剂，以增强沥青的粘弹性能和抗变形能力。同时，优化级配设计，采用骨架密实型结构，提升混合料的内摩擦角和抗剪切强度。此外，桥面防水粘结层的合理设计也至关重要，它不仅能防止雨水下渗，还能有效提高铺装层与桥面板之间的粘结力，避免因高温软化而引发脱层或滑移。

近年来，随着材料科学和施工技术的进步，部分长江大桥已采用SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料）或浇注式沥青混凝土等新型铺装材料，显著提升了桥面在高温条件下的结构稳定性和耐久性。这些措施有效延长了桥面使用寿命，保障了桥梁在极端气候条件下的安全运营。

【东南大学交通学院，江苏南京210096）

摘 要：江阴长江大桥位于中国长江下游、江苏省境内，是国家国道主干线同三线（黑龙江省同江至 海南省的三亚）和京沪线（北京至上海）等高速公路的过江通道。大桥正桥主跨1385m。根据大桥 的自然环境，要求桥面沥青铺装层能够在最高温度70C与最低温度一14C之间的温度范围内承受 繁重的交通负荷正常工作，而不产生损伤。为了满足这样的工作条件，选用英国铺装技术，沥青铺装 层设计采用50mm厚的浇注式沥青混凝土（GussAsphalt）。原材料采用南美洲特立尼达生产的湖 沥青（TLA)和中国当地的玄武岩作为粗集料。按英国标准配制的浇注式沥青铺装层混合料有许多 优点，如防水性能好、空隙率小、抗疲劳性能与抗低温脆裂性能都十分理想，唯高温稳定性较差，即 使采用了英国重交通级别的标准（H级），混合料的抗车辙能力仍达不到中国高速公路沥青路面的 标准。其主要原因是英国地理位置与中国有明显差别。研究工作中采取了四项措施：①调整混合沥 青的配比，提高TLA所占比例；②降低可溶性沥青用量；③增加主骨料（6.0mm～10mm）的用量； ①保证矿粉与沥青的比例。通过室内试验，全面测试各项路用性能后，确定最佳的材料配比设计方 案，既保持了浇注式沥青混凝土的各项优点，也提高了沥青混合料的高温稳定性，成功地将经过改 善的国外先进技术用于中国特大桥梁的铺装工程。 关键词：大跨度钢桥；桥面沥青铺面；沥青结合料；浇注沥青混凝土；高温稳定性 中图分类号.11443.331 文献标识码：A

sportation,Southeast University,Nanjing 210

20世纪90年代开始，中国掀起了现代化公路 基础设施建设高潮，一批跨江跨海的大跨径公路桥 梁，如虎门大桥、海沧大桥、江阴大桥、宜昌大桥、南 京二桥、军山大桥等相继开工，并陆续建成通车。在 中国桥梁建筑史上空前地出现了建设大跨径桥梁的 高潮。江阴长江公路大桥位于长江下游、江苏省境 内。江阴长江公路大桥不仅是江苏省境内南北干线 公路交通过江的重要通道，而且是国家国道主干线 同三线、京沪线等重要公路在江苏省境内的过江通 道。大桥正桥主跨1385m，采用单孔悬索桥一跨过 江。全桥采用两根主缆，紧向吊索的纵向标准间距为 16m，加劲梁采用扁平流线型封闭钢箱梁，梁高3.2 m，箱梁全宽36.9m，桥面按六车道布置，中央设方 隔带2.0m。桥面采用了5cm薄层沥青混凝土铺装 桥面系统采用扁平流线型钢箱梁和U肋加劲钢 板加铺沥青薄层铺装，工程技术难度大，国内无成功 经验，为了确保工程质量，直接引进英国铺装技术。英 国自1952年起研究浇注式沥青混凝土薄层铺装 （GussAsphalt），曾在福斯桥（1964），塞文桥（1966） 和亨伯桥（1981）上应用，土耳其的博斯普鲁斯一桥、 二桥以及丹麦的大带桥、小带桥也都成功地应用了浇 注式沥青混凝土薄层铺装。但是在国内尚无使用先 例，作者承担此项目，结合中国实际，研究引进、消化

英国技术，用于大桥建设。大桥承受的交通负荷，预测 2010年每天通行车辆95403辆，2017年为每天 99608辆。行车速度要求达到100km/h。采用汽 超20级标准车为设计荷载，轴载130kN。大桥地处 东经120E，北纬30°N，气象记录极端最高气温为 38.1C，极端最低气温为一14.2C。经实地测量，当 环境气温为37C时，桥面钢板温度为67C，因此沥青 混凝土的工作状态与道路面有较大差异

浇注式沥青混凝土是沥青混凝土按照施工工艺 作为分类标准确定的一种沥青混凝土（Guss AsphaltConcrete）。它的特点是在施工温度条件下 沥青混合料呈流淌状态，一般不需要用压路机，只需 要用简单的摊铺整平机具即可完成施工，并能达到 规定的密实度和平整度要求。英国工程界习惯称这 种沥青混合料为沥青玛蹄脂（MasticAsphalt）。 钢桥面铺装层结构如表1所示，在钢桥面板上 用浇注式沥青混凝土一次铺筑50mm厚的铺装层 （即沥青玛蹄脂MA），表面撒铺预拌沥青石屑，碾压 成形，以保证表面足够的粗糙度。涂有防护漆的钢桥 面板表面预先用粘结底层和橡胶沥青底层处理。各 层位结构层示于表1。

沥青玛蹄脂由沥青结合料（AspbaltCement） (AC）、粗集料（CoarseAggregate）（CA）、和细集料 (FineAggregate）（FA)配置而成。沥青结合料（AC） 采用特立尼达和多巴哥产的湖沥青（TLA）和普通 石油沥青（B)按照TLA：B=65：35的比例掺配。 原状沥青TLA和B，以及掺配后的沥青结合料 （AC）等各种材料的各项特性分别列于表2、表3和 表4。表中的技术要求按英国有关规范提出

表2 特立尼达湖沥青（TLA)的特性 ab.2 Characteristies of Trinidad lake asphalt (TLA)

表3普通石油沥青(B)的特性 Tab.3 Characteristics of normal oil asphalt(B

表4由65%TLA加35%B得到的沥青结合料AC的特性要求 Tab. 4Characteristics of index of asphalt cement from 65% TLA &. 35 %B

沥青玛蹄脂（MA）与预拌石屑（Coated Chippings）（CC）中的集料，以试验优选后，选用以 下材料。万方数据 沥青玛蹄脂用粗集料（CA）：中国金坛产玄武岩

沥青玛蹄脂（MA）与预拌石屑（Coated Chippings）（CC）中的集料，以试验优选后，选用以 下材料。万方数据 沥青玛蹄脂用粗集料（CA）：中国金坛产玄武岩

邓学钧：中国江阴长江大桥桥面沥青铺装层高温稳定性

沥青玛蹄脂用细集料（FA）：英国Longcliffe产 石灰岩。 预拌石屑用集料（CC）：英国Brindister产砂岩 CA、FA、CC三种材料的颗粒组成，各项特性列 于表5~表8。 表5所示列为中国金坛产玄武岩加工的粗集料 颗料级配分布百分率，筛孔尺寸按英国标准（BS 计，试验方法为BS815：103。

表5粗集料（CA）颗粒级配分布百分率 Tab.5Coarse aggregate(CA）graded percentage

表6所示为英国Longcliffe产的石灰岩加工的 细集料颗粒级配分布百分率。筛孔尺寸按英国标准 （BS）计，试验方法为BS815：103

表6细集料(FA)颗粒级配分布百分率 Tab.6Fine aggregate(FA）graded percentage

表7所示为英国Longcliffe产的石灰岩加工的 细集料中CaCO表示的钙含量测定结果，试验方法 为BS6463：2

表7 细集料(FA)钙含量 Tab.7

预拌沥青石屑的集料产地为英国Brindister，表 8所列为预拌沥青石屑所用集料颗粒级配分布百分 率，试验方法为BS815：103。

表8预拌石屑集料(CC)颗粒级配分布 Tab.8Coated chippings(CC）graded percentage

河北邢台市某生产车间钢结构施工组织设计[1]沥青玛蹄脂的配制比例如下

沥青结合料（AC）（可溶沥青）：8.25%；粗集料 (CA)：45.00%：细集料（FA)：46.75%

配制成的沥青玛蹄脂，在实验室内完成了12项 试验，各项试验结果经整理后列于表9。 上述表2～表9所列的沥青玛蹄脂（MA）所用

表9沥青玛蹄脂（MA）性能指标试验结果 Tab. 9 Test results characteristics index of mastic asphalt

的原材料各项性能和技术规格以及混合料的性能均 符合英国标准BS1447的规定和有关“技术要求”条 款的规定，并且具有良好的疲劳性能与适当的劲度 模量值。但是混合料的高温稳定性则并不十分理想 表9所示的混合料各项性能中，第4项至7项均表 示温度稳定性，第1项硬度数，完全达到了BS1447 中规定的重交通“H”级的标准。第2、4、6项，即 40C永久变形和45C车辙试验，车辙深度与车辙 率，均按英国标准试验，其结果完全满足英国重交 通“H”级道路的要求。但是第3、5、7项，即70C 永久变形、70C轮辙试验、车辙深度与车辙率的试 验结果都未能成功。因为70C的温度环境是根据江 阴大桥的实测记录提出要求的，已超过了英国标准 的范围。 总之，通过初步的混合料设计，各项指标均达到 了英国技术标准的要求，而从江阴大桥实际情况看 高温稳定性指标还不足以满足使用要求

提高沥青玛蹄脂（MA)高温稳定性

配制的沥青玛蹄脂（MA）虽然能满足英国标准 的要求，但是在中国应用该项技术，应符合中国的实 际。其中亮性指标尚不理想。为什么两国的 标准会有较大的差别钢筋混凝土框架桥顶进施工方案及安全措施，初步分析有两方面原因

中国车辙试验与英国车辙试验的比转

表10中英车辙试验方法对照表 Tab.10Comparative table of rut test method between China andbritish standard