寒區橋面鋪裝防水粘結層的試驗研究

王圣保

摘 要：文章根據寒區特點，分別對HUT-1橋面防水涂料、SBS改性瀝青和乳化瀝青三種橋面鋪裝防水粘結材料進行了試驗分析。結果表明，凍融循環和除冰鹽對防水粘結層的性能影響很大，在選材時應選擇具有良好的抗凍融能力及抗鹽腐蝕能力的材料。

關鍵詞：寒區；橋面；鋪裝層；防水粘結層

防水粘結層作為橋面鋪裝的重要組成部分，其性能的優劣對橋面鋪裝層的使用壽命有很大的影響。寒區氣溫季節性變化較大，自然條件惡劣，橋面防水粘結層材料應具有較高的強度，以適應較大的溫度變化，同時具有良好的粘結性、抗剪切性，這樣防水粘結層材料與水泥混凝土橋面板及瀝青混凝土鋪裝層間才能可靠連接。

1 試驗準備

1.1 水泥混凝土基板塊

成型的水泥混凝土試塊如圖1所示。

1.2 瀝青混合料

瀝青混合料采用SBS改性瀝青AC-16混合料。

1.3 粘結材料

文章采用HUT-1橋面防水涂料、SBS改性瀝青和乳化瀝青三種防水粘結材料作為橋面鋪裝防水粘結層。

1.4 試塊制作

1.4.1 涂抹粘結層材料

按1.2kg/m2涂抹量，將HUT-1橋面防水涂料、SBS改性瀝青和乳化瀝青三種防水粘結材料分別涂抹在不同水泥混凝土試板拉毛的一面。

1.4.2 加鋪瀝青混凝土鋪裝層

為了使成型后的試快與試模齊平，將涂抹了各種防水粘結材料（HUT-1橋面防水涂料、SBS改性瀝青和乳化瀝青）的試快放入300mm×300mm×100mm的試模內，測量試塊表面與試模齊平之間的高度，即為需要加鋪的瀝青混凝土高度，然后就可以確定瀝青混凝土各種材料數量。用輪碾儀在粘結層上成型瀝青混凝土試板。

1.4.3 切割試塊

將試塊切割成50mm×50mm×100mm的試塊。

2 剪切試驗

剪切試驗的目的是檢驗各種防水粘結材料抵抗水平剪切能力，以評價各種材料作為防水粘結層抵抗水平車輛荷載沖擊的能力。

2.1 溫度對粘結層抗剪強度的影響

文章把各種防水粘結材料的成型剪切試塊分別置于60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃、0、-10℃、-20℃、-30℃條件下的恒溫烘箱或恒溫冰箱中保持8小時，確保試塊達到需要測試的試驗溫度，并且放入恒溫冰箱之前的剪切試塊需要先浸水24小時。試驗時，要求取出剪切試塊立即進行剪切試驗，以保證試塊的溫度滿足要求。不同溫度條件下各種防水粘結材料的抗剪試驗結果如表1所示。

表1 不同溫度條件下各防水粘結材料的抗剪試驗結果（MPa）

通過表1可以看出，隨著溫度的下降各種防水粘結材料的抗剪強度都明顯增強。三種防水粘結材料中，在高溫條件下HUT-1橋面防水涂料的抗剪強度優于SBS改性瀝青和乳化瀝青，而低溫條件下乳化瀝青的抗剪強度優于HUT-1橋面防水涂料和SBS改性瀝青。

2.2 凍融循環和除冰鹽對粘結層抗剪強度的影響

在對寒區的防水粘結層進行研究時，需把除冰鹽作為環境因素予以考察，分析其對橋面鋪裝防水粘結層的影響。除冰鹽主要化學成分為NaCl，所以在試驗之前，應先將成型的剪切試塊浸入5%的NaCl水溶液中，浸泡24小時。

表2為在單純凍融循環條件下、單純除冰鹽作用下以及兩者共同作用下各種防水粘結材料的抗剪強度值。

表2 凍融循環和除冰鹽作用下各防水粘結層抗剪強度（MPa）

從表2可以看出，無論是凍融循環還是除冰鹽，對三種防水粘結材料的抗剪強度都有很強的迫害作用，在凍融循環和除冰鹽共同作用下，破壞作用體現的更為明顯。三種防水粘結材料中，HUT-1橋面防水涂料抵抗凍融循環破壞以及凍融循環和除冰鹽共同作用下破壞的能力最強，而SBS改性瀝青抵抗除冰鹽破壞的能力最強。

3 拉拔試驗

3.1 溫度對粘結層抗拉強度的影響

把各種防水粘結材料的成型的拉拔試塊分別置于60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃、0、-10℃、-20℃、-30℃條件下的恒溫烘箱、恒溫冰箱中保持8小時，確保試塊達到需要測試的試驗溫度，并且放入恒溫冰箱之前的拉拔試塊需要先浸水24小時。試驗時，要求取出拉拔試塊立即進行拉拔試驗，以保證試塊的溫度滿足要求。不同溫度條件下各種防水粘結材料的抗拉試驗結果如表3所示。

表3 不同溫度條件下各防水粘結材料的抗剪試驗結果（MPa）

通過表3可以看出，隨著溫度的下降各種防水粘結材料的抗拉強度先贈后減。三種防水粘結材料中，SBS改性瀝青抗拉性能最好，抗拉強度為1.250MPa，但是其他兩種材料抗拉強度與SBS改性瀝青相比相差不大，分別為1.170MPa和1.250MPa。

3.2 凍融循環和除冰鹽對粘結層抗拉強度的影響

與測試抗剪強度時相同，在進行抗拉拔試驗研究時，同樣需把除冰鹽作為環境因素予以考察，分析其對橋面鋪裝防水粘結層抗拉性能的影響。在試驗之前，仍然是應先將成型的剪切試塊浸入5%的NaCl水溶液中，浸泡24小時。

表4為在單純凍融循環條件下、單純除冰鹽作用下以及兩者共同作用下各種防水粘結材料的抗拉強度值。

表4 凍融循環和除冰鹽作用下各防水粘結層抗剪強度（MPa）

從表4可以看出，無論是凍融循環還是除冰鹽，對三種防水粘結材料的抗拉強度都有很強的迫害作用，在凍融循環和除冰鹽共同作用下這種破壞作用體現的更為明顯。與抗剪強度測試試驗得出的規律相似的是，三種防水粘結材料中，HUT-1橋面防水涂料在凍融循環破壞以及凍融循環和除冰鹽共同作用破壞下的抗拉能力最強，而SBS改性瀝青在除冰鹽破壞下的抗拉能力最強。