界面條件對嵌縫料與混凝土板壁粘結性的影響

劉宏晉

隨著我國公路事業的迅速發展,水泥混凝土路面已成為高等級路面的主要鋪裝形式之一。在水泥混凝土面板中,為了防止因混凝土伸縮變形和翹曲變形而產生的不規則裂縫,需要設置縱向接縫和橫向接縫,將面板劃分為較小尺寸的板。接縫是水泥混凝土路面不可缺少的組成部分,同時又成為水泥混凝土路面最薄弱、最容易破損的部位。各類接縫的槽口需要采用嵌縫料來填封,以避免路面上雜物和水分的滲入,保證接縫嵌縫料與水泥混凝土板壁的良好粘結特性,防止雨水及砂石等雜物進入接縫,對提高水泥混凝土路面使用性能和延長結構壽命是極為重要的。因此,本文利用測力延度儀,分別對聚氯乙烯膠泥、橡膠瀝青、聚氨酯和硅酮4種嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結性能進行拉伸試驗,探討水泥混凝土板壁的界面條件對嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結性能的影響。

1 試驗部分

1.1 原材料

市場上嵌縫料種類繁多,綜合考慮工程上所用品種和材料所屬類型的不同,本研究欲采用2種加熱施工式嵌縫料(熱料)和2種常溫施工式嵌縫料(冷料)進行研究,其試件代號、材料類別及生產公司見表1。

表1 4種嵌縫料的試驗代號、材料類別及公司

界面條件:污染指潮濕的污泥等臟物沾滿粘結界面;潮濕指在室溫水中浸泡1 d以上;干燥指在70℃干燥箱內存放1 d;底涂劑指水泥混凝土板壁上均勻涂滿底涂劑primerHM,待5 h后再灌入嵌縫料。

1.2 試驗方法

試驗方法參照JT/T 589-2004水泥混凝土路面嵌縫密封材料。粘結基材采用7 d齡期以上的水泥砂漿塊,水泥砂漿塊利用自制磨具,由普通硅酸鹽水泥、水和砂混合組成,水灰比為 0.4,灰砂比為1∶3,水泥砂漿試塊在常溫下至少養護7 d。兩塊砂漿試塊構成8字形,每一個試樣包含兩塊干燥界面的水泥砂漿塊,將兩塊水泥砂漿塊平放,中間留12 mm距離,兩端分別用12 mm×20 mm×40 mm的木頭塊,涂抹隔離劑后作為隔離墊塊。在涂滿隔離劑的鐵板上將兩塊粘結基材與兩塊隔離木頭塊組裝成空腔,將嵌縫料填入空腔內。在灌入過程中,盡量不要讓嵌縫料流出空槽。將準備好的試樣放置在溫度為-18℃的冰箱中16 h左右,當粘結強度測試時,試樣從冰箱取出后立即將試塊放入LYY-9B型調溫調速瀝青測力延度儀的自備夾具里,以3 mm/min的速度均勻拉伸,如果嵌縫料從水泥基材塊表面脫落或本身出現裂紋即停止拉伸,記錄最大拉力值和伸長量。如果試樣從粘結面破壞,則破壞值就是粘結強度,可認為拉伸強度大于粘結強度;如果試樣從中間斷裂,則破壞值就是拉伸強度,其粘結強度大于拉伸強度。

2 結果與討論

將四種界面條件下的試樣放入-18℃冰箱冷凍16 h左右,立即放入LYY-9B型調溫調速瀝青測力延度儀,按照3 mm/min的速度進行拉伸試驗,試驗結果見表2,并把最大伸長率和粘結強度與界面條件的關系繪制成如圖1,圖2所示的形式。

表2 四種界面條件下的嵌縫料與水泥混凝土的粘結性能

根據表2可以看出,污染、潮濕、干燥、底涂劑四種界面條件下,4種嵌縫料與水泥混凝土板壁的最大伸長率都是逐漸增大,粘結強度逐漸增大。在4種界面條件下,4種嵌縫料與水泥混凝土板壁的拉伸破壞形式都為粘附失效破壞。這說明這4種嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結強度均小于嵌縫料的拉伸強度。根據圖1,圖2可以看出,在水泥混凝土板壁上涂抹一層底涂劑后,嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結性能顯著增加,聚氯乙烯膠泥與水泥混凝土板壁的最大伸長率增加了25.9%,粘結強度增加了103%;橡膠瀝青與水泥混凝土板壁的最大伸長率增加了31%,粘結強度增加了3.5%;聚氨酯與水泥混凝土板壁的最大伸長率增加了17.5%,粘結強度增加了6.6%;硅酮與水泥混凝土板壁的最大伸長率增加了13.8%,粘結強度增加了20.6%。根據圖1,圖2還可以看出,在水泥混凝土板壁受潮或者受到污染時,嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結性能顯著降低,比如潮濕情形下,硅酮與水泥混凝土板壁的最大伸長率降低了22.1%,粘結強度降低了31%;污染情形下,硅酮與水泥混凝土板壁的最大伸長率降低了30.4%,粘結強度降低了41.4%。

作為基材的水泥砂漿板并不是一個密實體,表面和內部存在很多空隙和孔隙。所以,當粘結面為污染時,由于污垢填滿了水泥砂漿板中的空隙和孔隙,實際上由水泥混凝土板壁與橡膠瀝青的粘結變成了污泥等雜物與橡膠瀝青的粘結,從而粘結性能降低;當粘結面為潮濕時,由于水填滿了水泥砂漿板中的空隙和孔隙,接縫材料滲入受到限制,兩種材料間的粘結僅僅依靠接縫材料的自粘能力,從而粘結性能降低;當在粘結界面涂抹一層底涂劑后,由于底涂劑中含有稀料,將粘稠的高分子大分子變得稀薄,更容易滲入基體,所以施工過程中在水泥混凝土板壁涂上一層底涂劑,能夠顯著的增強嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結性能。

3 結語

1)試驗結果表明,在污染、潮濕、干燥、底涂劑四種界面條件下,4種嵌縫料與水泥混凝土板壁的最大伸長率都是逐漸增大,粘結強度逐漸增大,即嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結性能逐漸增強。2)硅酮與水泥混凝土板壁的粘結性能受界面條件的影響最小,橡膠瀝青與水泥混凝土板壁的粘結性能受界面條件影響較大,在潮濕多雨的地區,選擇硅酮作為嵌縫料更加合適。

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