水泥混凝土橋復合結構環(huán)氧瀝青粘結層性能研究

趙張飛

（南通東南公路工程有限公司，江蘇南通226001）

0 前言

公路橋梁和城市立交橋橋面多為水泥混凝土橋面，如果鋪設的防水層與橋面鋪裝層及橋面板間粘結力不足，抗水平剪切能力較弱，則鋪裝層的整體性力學性能降低，在水平方向上易產生相對位移而發(fā)生剪切破壞，產生推移、擁包等病害。通車后車輪的劇烈沖擊和荷載的作用還易使橋面出現松散、剝落等病害，尤其隨著交通量和重型車輛的增加，汽車重載超載情況下破壞會更為嚴重。另外在橋面鋪裝施工時，料車、壓路機等也有可能將防水層粘走，如此一來，防水層起不到應有的效果，水從面層滲入使得其抗水平剪切能力更弱，粘結性能更差，形成一種惡性循環(huán)狀態(tài)。

橋梁結構與柔性鋪裝層之間的粘結層，對橋面鋪裝結構起著至關重要的作用。這一層應起到承上啟下的過渡作用，同時還應能防水。如果采用普通瀝青作粘層油，軟化點較低，粘韌性不足，高溫條件下易產生推移、擁包、波浪和車轍等病害。因此，有必要對水泥混凝土橋面用環(huán)氧瀝青粘結層性能進行研究。

1 水泥混凝土橋復合結構環(huán)氧瀝青粘結層剪切試驗

根據橋面鋪裝的實際使用條件，車輛在橋面行駛時對鋪裝層的粘結層施加了水平剪切力，尤其是重型載重汽車行駛在較大縱坡的下坡路段時，水平剪切力很大，最不利的情況是在高溫環(huán)境條件下的行車作用。因此，該項研究進行了20℃常溫條件和35℃條件下的粘結層剪切強度試驗，實驗結果如表1所列。表2是SBS改性瀝青的對比試驗結果。

表1 環(huán)氧瀝青粘結層剪切試驗結果一覽表

表2 SBS改性瀝青粘結層剪切試驗結果一覽表

在水泥混凝土板上涂灑1.0 kg/m2的粘結材料后，鋪裝SBS改性瀝青混合料（石灰?guī)r集料）成型，固化后切割成70 mm×70 mm×50 mm的試件。

自然固化是指試件成型后，在自然溫度（約20℃）條件下固化10 d。完全固化是指試件成型后，在120℃條件下固化12 h。

采用35℃試驗溫度的原因是，超過35℃以后瀝青混合料變軟，剪切試驗無法進行。由上述試驗數據可知，無論是20℃還是35℃條件下，剪切破壞面均在瀝青混合料界面，說明環(huán)氧瀝青的粘結力大于被粘結對象自身的強度。對比SBS改性瀝青粘結層的試驗數據，環(huán)氧瀝青的粘結強度遠比同條件下的SBS改性瀝青大。環(huán)氧瀝青在自然固化條件下的粘結力是未完全固化狀態(tài)的檢測數據，隨著時間的延續(xù)，其強度還會進一步增長。

另外還對環(huán)氧瀝青粘結層的抗剪強度增長規(guī)律進行了研究。利用室內車轍試驗所用模具，成型厚度為3.5 cm，強度為C50的水泥混凝土板5塊，在混凝土板上涂刷用量為0.70 L/m2的環(huán)氧瀝青粘結料，在室外自然條件下分別放置4h、8h、12h、24 h、48 h后，進行瀝青混凝土鋪裝成型，冷卻至室溫后進行試件切割，試件尺寸為5 cm×5 cm×7 cm，然后進行剪切和拉拔試驗。

剪切強度增長如圖1所示。

圖1 環(huán)氧瀝青灑布后剪切強度與養(yǎng)護時間的關系曲線圖

由圖1可見，環(huán)氧瀝青粘結層在灑布30 h后剪切強度達到最大值，這就規(guī)定灑布粘結層后的混合料攤鋪最佳時間。

2 水泥混凝土橋復合結構環(huán)氧瀝青粘結層拉拔試驗

橋梁上長年累月的動載作用對防水粘結層材料性能提出了多方面的要求。已有研究進行了三種情況下的拉拔試驗，即室內模擬現場拉拔試驗、現場瀝青混凝土攤鋪前及攤鋪后的拉拔試驗。通過室內和現場試驗結果的對比，對防水粘結層與橋面和瀝青混凝土鋪裝之間的粘結性能進行研究。

按規(guī)定的配合比，成型12塊水泥混凝土試塊，尺寸為30 cm×30 cm×3 cm。12塊試塊分為三種不同情況，4塊表面極度不平整，凹凸高差約在5～10 mm左右，4塊進行拉毛處理，表面較為平整，凹凸高差約為1～5 mm左右，4塊表面極為平整光滑，用手觸摸，幾乎感覺不到有凸凹起伏。然后清理試件表面使之符合橋面防水粘結層基面施工標準。

按規(guī)定的用量，用環(huán)氧基層處理劑在三種不同基面的試塊各涂2塊，共6塊水泥混凝土塊，同理用路橋專用基層處理劑涂刷剩余的6塊水泥混凝土塊。

將成型好的試件放置于300 mm×300 mm×80 mm試模內，將配好的AC-25Ⅰ型瀝青混合料在160℃～170℃時倒入試模，按瀝青混合料車轍試驗儀標準方法，用車轍試驗儀碾壓成型。

試驗前將成型好的試塊切割成所需要的尺寸，抗剪與拉拔試驗試件的尺寸均為50 mm×50 mm×60 mm如圖2所示。

圖2 試件尺寸示意圖

表面干燥后，在水泥混凝土與瀝青混凝土表面上分別涂抹上A+B膠或環(huán)氧樹脂，粘貼拉拔探頭在常溫下放置12 h。

選取5個溫度拉拔試驗，分別是0℃、15℃、25℃、40℃、50℃，每個溫度選取6個試件。

試驗結束后得到不同粗糙基面在不同溫度下的拉拔強度，本文列出一般光滑基面的結果，如圖3所示。

圖3 一般光滑基面上拉拔強度在不同溫度下的變化曲線圖

從圖3可以得出：

（1）在同一條件下，幾種拉拔強度都是隨著試驗溫度的上升而下降，溫度越高強度降低得很快。

（2）在相同條件下，環(huán)氧瀝青粘結層的拉拔強度比SBS等其他防水材料的拉拔強度要高。

由此可以得出，水泥混凝土環(huán)氧瀝青防水粘結層比其他粘結層材料具有更好的性能，能夠滿足較為苛刻的鋪裝使用要求。

3 結論

水泥混凝土環(huán)氧瀝青防水粘結層材料具有優(yōu)異的力學性能，能夠提高水泥混凝土橋面和瀝青混合料之間的粘結，有效地抵抗路面行車影響，提高整個橋面的鋪裝質量。能夠節(jié)約公路橋梁的養(yǎng)護費用和延長整體使用壽命，具有明顯的經濟效益和社會效益。

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