不同黏層材料對鋼橋面鋪裝層層間黏結(jié)強(qiáng)度的影響

顏　赫廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司（510000）

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不同黏層材料對鋼橋面鋪裝層層間黏結(jié)強(qiáng)度的影響

顏赫
廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司（510000）

摘要：分別選用改性乳化瀝青、改性熱瀝青、同步碎石封層和環(huán)氧瀝青四種防水黏結(jié)層材料，通過室內(nèi)拉拔和剪切試驗(yàn)，分別測定四種材料在不同溫度下的拉拔強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。結(jié)果表明，相同溫度條件下環(huán)氧瀝青層間黏結(jié)強(qiáng)度較其他三種黏層材料具有明顯優(yōu)勢，說明環(huán)氧瀝青作為黏層材料更適合用于瀝青混凝土鋼橋面鋪裝。

關(guān)鍵詞：鋼橋面；橋面鋪裝；瀝青混凝土；防水黏結(jié)層

目前，鋼結(jié)構(gòu)橋應(yīng)用越來越廣泛。橋面鋪裝層作為保護(hù)橋面板和分布車輪荷載的保護(hù)層，不僅起到保護(hù)橋梁主體的作用，還必須為車輛行駛提供一個良好舒適的行車環(huán)境。

瀝青混凝土鋪裝層與橋面板之間的良好黏結(jié)直接影響到橋面鋪裝層的耐久性。若防水黏結(jié)層黏結(jié)效果差，將會導(dǎo)致橋面板與鋪裝層出現(xiàn)滑動，進(jìn)而在車輛荷載反復(fù)作用導(dǎo)致對使鋪裝層、橋面板造成破壞［1］。

據(jù)技術(shù)資料顯示，黏結(jié)層破壞已成為橋面鋪裝病害的主要類型之一。因此選擇一種性能優(yōu)越的防水黏結(jié)層材料對預(yù)防橋面鋪裝層損害具有重要意義。

1　原材料

選用四種防水黏結(jié)層材料，乳化改性瀝青、改性熱瀝青、環(huán)氧瀝青以及同步碎石封層。其中，同步碎石封層瀝青采用SBS改性瀝青，撒布碎石規(guī)格為5～10 mm。鋪裝層瀝青混凝土采用密級配AC-13結(jié)構(gòu)形式。

具體指標(biāo)如表1～4。

表1　SBS改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)

表2　SBS改性熱瀝青

表3　環(huán)氧瀝青技術(shù)指標(biāo)

表4　AC-16型瀝青混凝土級配

2　試驗(yàn)方法

2.1成型試件

制作直徑為150 mm、厚50 mm的鋼模具，其放入大馬歇爾模具中時具有一定的空間，以方便成型后的脫模。試驗(yàn)過程中將鋼模板放入大馬歇爾模具中，分別涂刷四種黏層材料，四種黏層材料用量為0.8 kg/m2。

將攪拌均勻的瀝青混合，按照馬歇爾試件成型方法在鋼模板上裝入瀝青混合料并進(jìn)行擊實(shí)，整個過程嚴(yán)格按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定執(zhí)行。冷卻后脫模，在室溫下放置24 h，將鋼模板+防水黏結(jié)層+瀝青混凝土復(fù)合試件放入多功能層間力測試儀中進(jìn)行拉拔和剪切試驗(yàn)［2］。

2.2層間力測試儀

試驗(yàn)時選用的檢測設(shè)備為多功能層間力測試儀，該設(shè)備能夠在-10～100℃范圍內(nèi)對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足不同溫度試驗(yàn)環(huán)境的需要［3］。設(shè)備內(nèi)安裝的位移傳感器能夠以控制位移從而控制液壓泵的方式進(jìn)行應(yīng)力加載，加載精度為0.1 kN。試件破壞時設(shè)備的最大荷載即為極限荷載。通過公式P=F/A計(jì)算拉拔和剪切強(qiáng)度。

式中：P代表拉拔或剪切強(qiáng)度，單位為MPa；F代表試件破壞時的最大荷載，單位為N；A代表試件斷面面積，單位為mm2。

2.3試驗(yàn)溫度

試驗(yàn)時，為模擬實(shí)際工作狀態(tài)下的環(huán)境溫度，試驗(yàn)過程中溫度設(shè)定為20℃、40℃和60℃。

3　試驗(yàn)結(jié)果

3.1拉拔試驗(yàn)

拉拔試驗(yàn)主要檢測的是黏層材料的黏結(jié)強(qiáng)度，反映的是瀝青混合料鋪裝層施工時單純的層間黏結(jié)力。拉拔試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5　黏結(jié)材料拉拔強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.2剪切試驗(yàn)

剪切試驗(yàn)主要檢測黏層材料的抗剪強(qiáng)度。其檢測內(nèi)容分兩部分組成，一部分是黏層材料本身的黏結(jié)力，另外一部分是鋪裝層、黏層和橋面板之間的摩擦力。試驗(yàn)時模擬實(shí)際工作條件，施加的豎向荷載采用標(biāo)準(zhǔn)軸載0.7 MPa。剪切試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6　黏結(jié)材料剪切強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.3試驗(yàn)結(jié)果分析

四種黏層材料在20℃、40℃和60℃條件下，拉拔強(qiáng)度從大到小依次為環(huán)氧瀝青、改性熱瀝青、同步碎石封層、改性乳化瀝青。剪切強(qiáng)度從大到小依次為環(huán)氧瀝青、同步碎石封層、改性熱瀝青、改性乳化瀝青［4］。其中，環(huán)氧瀝青抗拉拔強(qiáng)度約是改性乳化瀝青的5.7倍，是改性熱瀝青的3.1倍，是同步碎石封層的3.5倍，剪切強(qiáng)度是改性乳化瀝青的3.3倍，是改性熱瀝青的2.5倍，是同步碎石封層的2.1倍。

以上結(jié)果說明，環(huán)氧瀝青，拉拔強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他三種黏層材料，從強(qiáng)度方面考慮其更適合用于鋼橋面黏結(jié)層。

隨著溫度的升高，四種黏層材料拉拔強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度均呈現(xiàn)下降的趨勢，改性乳化瀝青、改性熱瀝青和同步碎石封層拉拔和剪切強(qiáng)度下降較明顯。隨著溫度升高，環(huán)氧瀝青拉拔強(qiáng)度下降的趨勢是改性乳化瀝青的0.66倍，是改性熱瀝青的0.41倍，是同步碎石封層的0.49倍。環(huán)氧瀝青剪切強(qiáng)度下降的趨勢是改性乳化瀝青的0.75倍，是改性熱瀝青的0.64倍，是同步碎石封層的0.45倍。

以上結(jié)果說明，環(huán)氧瀝青具有較好的溫度穩(wěn)定性，尤其是夏季高溫季節(jié)，環(huán)氧瀝青黏結(jié)層能更好地保證鋼橋面與瀝青混凝土之間的黏結(jié)，減少病害的發(fā)生。

4　結(jié)論

通過對不同防水黏結(jié)層材料的黏結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行對比研究，無論是拉拔強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度還是溫度敏感性，環(huán)氧瀝青黏黏結(jié)性能較其他三種常用黏層材料都具有明顯優(yōu)勢。這說明環(huán)氧瀝青黏層更適合用于鋼橋面瀝青混凝土鋪裝。

參考文獻(xiàn)：

［1］徐天明.瀝青混合料橋面鋪裝層病害原因及防治［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010（226）：162- 166.

［2］陳團(tuán)結(jié)，黃衛(wèi)，錢振東.大跨徑鋼橋面瀝青混凝土鋪裝層裂縫機(jī)理分析［J］.公路，2007（10）：76- 80.

［3］劉軍義.橋面鋪裝病害原因分析及養(yǎng)護(hù)對策［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（19）：45.

［4］劉占良.水泥混凝土橋面鋪裝材料研究［D］.西安：長安大學(xué)，2008.