《钢桥面高耐久性铺装材料的结构设计、制备及工程应用技术》
项目公示信息
项目名称：钢桥面高耐久性铺装材料的结构设计、制备及工程应用技术 申报奖种：国家技术发明奖 推荐单位：中国建筑材料联合会 项目简介：
钢结构桥梁具有自重轻、架设方便、跨越距离大等优点，大跨径桥梁和高坡度立交桥多采用钢桥结构。桥面铺装材料是铺覆在钢梁表面的一层具有保护桥梁结构、分布车轮集中荷载、满足行车功能的材料层结构。由于钢结构的变形性大，其桥面铺装普遍采用韧性好的沥青混凝土。但钢与沥青混凝土两种材料的材性（弹性模量、温度相应变形等）差异大，在行车重载和气候环境变化较大时，铺装结构极易变形，产生车辙、滑移、拥包、开裂、坑槽等耐久性病害，需要修补修复。一些桥梁铺装往往几年甚至一、二年就要重新铺设，造成交通不便和经济损失，钢桥面铺装耐久性是大型桥梁建造的关键技术难题。
已有研究主要采取对沥青种类和铺装方法的改进，取得了一些进展，但耐久性能提高不大，没有从根本上解决问题；有的技术施工条件苛刻、工艺复杂、成本过高，难以大面积应用。
针对以上应用背景和技术问题，系统进行了铺装结构的力学分析，探明耐久性破坏规律，依照铺装结构的使役环境和耐久性要求，从材料学设计的角度，建立结构-功能优化的设计模型，开发铺装材料和制备工艺，形成完整的设计、制备、施工技术体系，并推广应用于实际工程。取得的主要发明成果：
1、通过对钢桥面铺装结构的力学模拟，揭示并探明其破坏原因与规律，发明了铺装结构组合设计和联结方法，为提高耐久性提供了技术依据；
2、依据钢桥面铺装组合结构各层承担的功能，对其材料性能进行设计并发明了关键材料的制备技术，大幅度提高了铺装结构的强度、抗疲劳、抗车辙、抗裂、剪切及变形协调性，为不同气候带及大跨、高坡等钢桥面提供了技术支撑；
3、发明了可依桥梁设计和应用环境选择的钢桥面组合铺装方法与材料施工工艺技术。编制了施工与质量评价方法，有效提高了钢桥面铺装结构的耐久性，服役超
过10年至今完好无损。
推广应用情况：本技术至今已推广应用于四川合江长江一桥（主跨530m）、武汉二七长江大桥（主跨2×616米）、武汉鹦鹉洲长江大桥（主跨2×850米）、城市大型综合立交桥工程，地域覆盖高温、多雨，低温、干燥，各种重交通的大跨、高坡（最大坡度7%）钢桥面铺装梁工程80万多平米。大大提高了钢桥面铺装结构的耐久性，目前最早铺装的工程服役已超过10年，仍完好无损。本项目近10年来已累计获总的经济效益7亿多元，近3年取得经济效益节支增收约1.7亿，取得良好经济和社会效益。本成果为大型桥梁建造的钢桥面铺装结构耐久性难题提供了有效的解决方案，促进了材料和桥梁学科的科学技术进步。
曾获科技奖励情况：本成果已获中国建筑材料联合会-硅酸盐学会科技进步一等奖（2009年），湖北省技术发明一等奖（2014年）。
知识产权情况：本成果形成了完整的自主知识产权体系，获国家授权发明专利10项，发表论文30余篇，编制了湖北省工法《沥青路面HVESM防水粘接层施工工法(HBGF070-2012)》、湖北省工法《钢桥箱梁桥面铺装施工工法 (HBGF149-2008)》。
主要知识产权目录（国家授权发明专利）
知识产权类别 知识产权具体名称 国家 （地区） 授权号 ZL 200910063292.2 ZL 03125310.5 授权日期 证书权利编号 人 发明专利有效状态 发明人 一种钢箱发明梁桥面铺中国 专利 装层的铺装方法 高强轻集发明料混凝土中国 专利 的制备方法 黑色轻质发明桥面铺装中国 专利 层混凝土 ZL03128045.5 丁庆军，李潜，第2011年武汉黄绍龙，胡曙光，878912月 理工陈凯，汪爱兵，有效 1314日 大学 黄卫强，孙晓刚，号 詹秋迎 胡曙光，丁庆军，第2005年武汉王发洲，吕林女，210405月 理工姜从盛，任飞，有效 1825日 大学 叶家军，彭波，号 陈友治 胡曙光，丁庆军，第2004年武汉吕林女，王发洲，185912月 理工姜从盛，陈友治，有效 2722日 大学 任飞，叶家军，号 彭波 抗滑、耐磨轻质钢发明箱梁桥面中国 专利 铺装层的制备方法 一种防水粘结应力发明吸收桥面中国 专利 铺装材料的制备方法 一种温拌抗滑、降发明噪沥青路中国 专利 面材料的制备方法 一种高粘度高弹性发明沥青改性中国 专利 剂及其制备方法 一种钢桥发明面组合层中国 专利 的铺装方法 ZL 200810046968.2 丁庆军，胡曙光，谢先启，林青，第2010年武汉邓利明，王小磊，672109月 理工黄修林，黄绍龙，有效 9208日 大学 田焜，吕林女，号 何永佳，王发洲，张勇 丁庆军，李潜，第2011年武汉黄绍龙，胡曙光，790106月 理工孙政，黄健超，有效 9308日 大学 琚明杰，袁根仔，号 王红平 胡曙光，丁庆军，第2011年武汉沈凡，黄绍龙，878812月 理工谢先启，陈跃庆，有效 8814日 大学 邓利明，黄小霞，号 王发洲，叶家军 第丁庆军，李潜，2011年武汉7374黄绍龙，胡曙光，02年 理工有效 47沈凡，朱铭，黎09日 大学 号 伟斌，刘伟 武汉市市第2007年政建347409月 设集9219日 团有号 限公司 武汉市市第2010年政建654808月 设集8804日 团有号 限公司 胡曙光，林汉清，丁庆军，谢先启，邓利明，黄小霞，林青，张锋，周有效 成昀，王发洲，彭波，吕林女，何永佳，刘沐宇 胡曙光，谢先启，丁庆军，邓利明，有效 黄修林，黄晓霞，黄绍龙，王小磊 ZL200910063308.X ZL 200810197938.1 ZL 200910063309.4 ZL 200410061407.1 一种大跨径钢箱梁发明桥面抗推中国 专利 移组合结构的铺装方法 一种可取消钢筋网发明片的水泥中国 专利 砼桥面铺装结构的制备方法 ZL 200810197027.9 ZL 201210565020.4 牟廷敏，范碧琨，第2014年武汉丁庆军，王发洲，153312年 理工沈凡 黄修林 黄有效 77003日 大学 绍龙，苏俊臣，号 孔德栋 主要完成人情况表 姓 名 工作单位 胡曙光 武汉理工大学 排 名 完成单位 1 技术职称 武汉理工大学 教授 对本项目技术创造性贡献： 项目总负责人，主持项目的研究开发工作，提出总体思路和技术路线、实验方案，参与主要理论和关键技术研究工作。是本成果9个授权发明专利的主要发明人，其中有5个为第一发明人，发表与本成果相关论文16篇。对核心发明点“铺装结构组合设计和联结方法”、 “铺装材料的设计、制备与应用技术开发”做出创造性贡献。 曾获国家科技奖励情况：高性能水泥基复合材料研究及其工程应用开发，国家科技进步二等奖，2001年，排名第一；钢管高强度混凝土膨胀控制与制备技术及其在大跨度结构的应用，国家科技进步二等奖，2010年，排名第一；管磨开流选粉节能技术及其水泥绿色制成应用，国家技术发明二等奖，2011年，排名第一。 姓 名 工作单位 丁庆军 武汉理工大学 排 名 完成单位 2 技术职称 武汉理工大学 教授 对本项目技术创造性贡献： 项目技术负责人，主持项目的应用推广工作，参与主要技术研究工作。是本成果10个授权发明专利的主要发明人，其中有4个为第一发明人，发表与本成果相关论文20篇。对核心发明点“铺装材料的设计、制备与应用技术开发”、“ 钢桥面组合铺装方法与材料施工工艺技术”做出创造性贡献，主持编制湖北省施工工法。 曾获国家科技奖励情况：高性能水泥基复合材料研究及其工程应用开发，国家科技进步二等奖，2001年，排名第二；钢管高强度混凝土膨胀控制与制备技术及其在大跨度结构的应用，国家科技进步二等奖，2010年，排名第二。 姓 名 牟廷敏 排 名 3 技术职称 教授级高工 四川省交通运输厅公路规划勘察四川省交通运输厅公路规划勘察工作单位 设计研究院 完成单位 设计研究院 对本项目技术创造性贡献： 对发明点“铺装结构组合设计和联结方法”做出了重要贡献，是1个授权发明专利的第一发明人，在桥梁设计中应用铺装结构联接技术，设计了四川合江长江大桥钢桥面铺装层结构，大幅降低了工程造价，取得了显著的经济效益。 曾获国家科技奖励情况：钢管高强度混凝土膨胀控制与制备技术及其在大跨度结构的应用，国家科技进步二等奖，2010年，排名第六。 主要完成人情况表
姓 名 工作单位 邓利明 排 名 4 技术职称 高级工程师 武汉市市政建设集团有限公司 完成单位 武汉市市政建设集团有限公司 对本项目技术创造性贡献： 本成果4个授权发明专利的发明人之一，组织施工技术开发，参与编制湖北省施工工法，发表与本成果相关论文5篇，在“钢桥面组合铺装方法与材料施工工艺技术”方面做出突出贡献。 曾获国家科技奖励情况：无 姓 名 蒋 乐 排 名 5 技术职称 教授级高工 工作单位 武汉路源工程质量检测有限公司 完成单位 对本项目技术创造性贡献： 武汉路源工程质量检测有限公司 参与发明点“铺装结构组合设计和联结方法”有关结构联结设计的研究开发工作，主持了大量钢箱梁铺装结构工程的设计工作，对成果技术的推广和应用和做出了突出贡献。 曾获国家科技奖励情况：无 姓 名 工作单位 黄绍龙 湖北大学 排 名 完成单位 6 技术职称 副教授 武汉理工大学 对本项目技术创造性贡献： 本成果6个授权发明专利的发明人之一，参与沥青防水粘结应力吸收层及抗滑、降噪、耐磨多功能桥面铺装材料的开发工作，对发明点“铺装材料的设计、制备与应用技术开发”中高韧高弹沥青的研究开发做出了重要贡献。 曾获国家科技奖励情况： 钢管高强度混凝土膨胀控制与制备技术及其在大跨度结构的应用，国家科技进步二等奖，2010年，排名第八。