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        橋面鋪裝防水粘結層材料性能研究

        發布日期:2016-07-13

        橋面鋪裝防水粘結層材料性能研究

        1 前言 

          目前在混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝中鋪設防水粘結層已經在國內被認可,且通過防水粘結層的使用實踐表明,設防水粘結層的橋面鋪裝具有明顯的優勢,病害更少,橋梁更耐久。 

          橋面防水是依靠防水材料粘貼到橋面板上,形成具有良好彈性的防水薄膜,隔斷水與混凝土的接觸,起到防水作用。同時防水材料自身有良好的滲透能力,能從混凝土表面孔隙中進入混凝土內部,堵塞混凝土內部空隙,強化混凝土表面的防水性,提高混凝土的自防水能力。這種雙重屏蔽作用保證了防水材料的有效性。 

          本次研究選擇了目前混凝土橋面鋪裝中比較常用的的幾種防水粘結層材料(膠粉瀝青、SBS瀝青和高粘瀝青),在不同的試驗條件下進行剪切實驗、拉伸實驗和滲水試驗室內試驗,以找出影響防水粘結層的關鍵因素和合適的防水粘結層材料。 

          2 粘層材料基本性能試驗 

          本次試驗選用的膠粉瀝青是采用中海道路石油瀝青A-70摻入20%的40目胎面膠粉;SBS瀝青是采用中海道路石油瀝青A-70摻入5%韓國LG-4913改性劑。三種防水粘結層材料的基本性能如表1所示。 

          表1 三種防水粘結層材料的基本性質 

          3 防水粘結層剪切試驗 

          3.1 試件的制備 

          剪切試驗采用C45水泥混凝土,試件尺寸為直徑100 mm、高50 mm。到齡期后在混凝土試件上涂不同種類的防水粘結材料 (SBS瀝青、膠粉瀝青的用量為1.6kg/㎡;高粘瀝青的用量為1.2kg/㎡),按瀝青混合料試件成型方法在水泥混凝土試件上加壓成型直徑100 mm、高63.5 mm的瀝青混合料,成型后的試件在室溫中靜置24 h。 

          3.2 試驗結果 

          橋面防水粘結層,包括整個鋪裝層,是在垂直和水平荷載的綜合作用下工作的,因此防水粘結層的抗剪切能力是評價其優劣的重要技術指標之一。夏季高溫時,瀝青混凝土橋面**溫度在60℃以上。橋面實測表明,高溫環境下的剪切力作用對防水粘結層是*不利的??紤]到材料對溫度的敏感性,本文進行了不同溫度下的抗剪強度測定。為真實模擬混凝土橋面瀝青鋪裝的實際情況,依據模型自行開發大型直剪儀,采用正壓力0.7Mpa對組合試件進行直接剪切試驗。 

          水泥混凝土的表面特性不同,必然影響防水粘結層的應用效果。本次研究在25℃溫度下,試驗不同混凝土表面處理對剪切強度的影響,結果如表2所示。 

           表2 水泥混凝土表面不同處理程度時的剪切強度對比/MPa25℃ 

          由表2可知,對水泥混凝土表面進行拉毛明顯提高粘層的抗剪強度。因此,鋪設防水粘結層前應對水泥混凝土鋪裝進行處理,掃盡浮塵,保持清潔。同時清除水泥混凝土表面的浮漿??梢赃M行拉毛處理,但**使用專用機械,以獲得均勻的粗糙表面。 

          同時在水泥混凝土表面拉毛的狀態下,在不同試驗溫度條件下對三種粘層材料進行剪切試驗,試驗結果見表3。 

          表3 不同溫度下粘結層的抗剪強度/MPa 

          由表3知,溫度對抗剪強度有很大的影響:隨著溫度的升高,瀝青稠度的降低,防水粘結層抗剪能力迅速下降;三種粘層材料在低溫和高溫情況下都表現出了良好的抗剪性能,但是高粘瀝青的抗剪強度明顯好于其他兩種材料,特別是在高溫條件下,高粘瀝青粘層的抗剪強度約為其他兩種材料的2倍。 

          4 防水粘結層拉拔試驗 

          一般認為在橋面鋪裝中,梁板與瀝青混凝土的粘結強度對鋪裝體的抗疲勞特性有很大影響,可以采用拉拔試驗來確定防水粘結層與梁板和瀝青混凝土的粘結力狀況。同時,也能反應兩種混合料分層施工時的層間粘結力。 

          采用與剪切試驗相同的試件,在不同溫度下進行拉拔試驗,試件結果見表4。 

          表4 水泥混凝土表面不同處理程度時的拉拔強度對比/MPa 25℃ 

          由表4知,溫度對抗剪強度有很大的影響:隨著溫度的升高,防水粘結層抗拉能力迅速下降;SBS瀝青與膠粉瀝青的抗拉強度相似,高粘瀝青的抗拉強度好于前兩種材料。 

          5 滲水試驗 

          由于實際橋面鋪裝時防水粘結層上部還要進行面層瀝青混合料的攤鋪碾壓,在此過程中可能會造成防水粘結層的刺破損傷。為進一步檢驗3種材料的防水特性, 試驗時在車轍板上成型水泥混凝土試件,進行表面處理后,涂上防水粘結層,冷卻后在上面碾壓成型瀝青混凝試件。試驗發現水泥混凝土試件下方沒有滲水跡象。 

          6 結論 

          (1)對水泥混凝土表面進行拉毛處理可以明顯改善防水粘結層的抗剪和抗拉強度。 

          (2)從剪切試驗和拉拔試驗結果看,3種不同防水粘結材料的性能均符合高、低溫的要求。膠粉改性瀝青與SBS改性瀝青的粘結強度接近,高粘瀝青的強度明顯高于前兩種材料。但由于高粘瀝青的價格比較高,所以推薦在特大橋梁中采用高粘瀝青防水粘結層,以很好的改善防水粘結層的抗剪和抗拉能力; 

          (3) 滲水試驗結果表明,三種粘結層均具有良好的不透水性。


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