界面條件對(duì)嵌縫料與混凝土板壁粘結(jié)性的影響

劉宏晉

隨著我國公路事業(yè)的迅速發(fā)展,水泥混凝土路面已成為高等級(jí)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(chǎn)生的不規(guī)則裂縫,需要設(shè)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(shí)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(jié)特性,防止雨水及砂石等雜物進(jìn)入接縫,對(duì)提高水泥混凝土路面使用性能和延長結(jié)構(gòu)壽命是極為重要的。因此,本文利用測力延度儀,分別對(duì)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(jié)性能進(jìn)行拉伸試驗(yàn),探討水泥混凝土板壁的界面條件對(duì)嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結(jié)性能的影響。

1 試驗(yàn)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(jìn)行研究,其試件代號(hào)、材料類別及生產(chǎn)公司見表1。

表1 4種嵌縫料的試驗(yàn)代號(hào)、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(jié)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(nèi)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(yàn)方法

試驗(yàn)方法參照J(rèn)T/T 589-2004水泥混凝土路面嵌縫密封材料。粘結(jié)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(yǎng)護(hù)7 d。兩塊砂漿試塊構(gòu)成8字形,每一個(gè)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(jié)基材與兩塊隔離木頭塊組裝成空腔,將嵌縫料填入空腔內(nèi)。在灌入過程中,盡量不要讓嵌縫料流出空槽。將準(zhǔn)備好的試樣放置在溫度為-18℃的冰箱中16 h左右,當(dāng)粘結(jié)強(qiáng)度測試時(shí),試樣從冰箱取出后立即將試塊放入LYY-9B型調(diào)溫調(diào)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(xiàn)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(jié)面破壞,則破壞值就是粘結(jié)強(qiáng)度,可認(rèn)為拉伸強(qiáng)度大于粘結(jié)強(qiáng)度;如果試樣從中間斷裂,則破壞值就是拉伸強(qiáng)度,其粘結(jié)強(qiáng)度大于拉伸強(qiáng)度。

2 結(jié)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(diào)溫調(diào)速瀝青測力延度儀,按照3 mm/min的速度進(jìn)行拉伸試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表2,并把最大伸長率和粘結(jié)強(qiáng)度與界面條件的關(guān)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(jié)性能

根據(jù)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(jié)強(qiáng)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(jié)強(qiáng)度均小于嵌縫料的拉伸強(qiáng)度。根據(jù)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(jié)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(jié)強(qiáng)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(jié)強(qiáng)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(jié)強(qiáng)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(jié)強(qiáng)度增加了20.6%。根據(jù)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(shí),嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結(jié)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(jié)強(qiáng)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(jié)強(qiáng)度降低了41.4%。

作為基材的水泥砂漿板并不是一個(gè)密實(shí)體,表面和內(nèi)部存在很多空隙和孔隙。所以,當(dāng)粘結(jié)面為污染時(shí),由于污垢填滿了水泥砂漿板中的空隙和孔隙,實(shí)際上由水泥混凝土板壁與橡膠瀝青的粘結(jié)變成了污泥等雜物與橡膠瀝青的粘結(jié),從而粘結(jié)性能降低;當(dāng)粘結(jié)面為潮濕時(shí),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(jié)僅僅依靠接縫材料的自粘能力,從而粘結(jié)性能降低;當(dāng)在粘結(jié)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(qiáng)嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結(jié)性能。

3 結(jié)語

1)試驗(yàn)結(jié)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(jié)強(qiáng)度逐漸增大,即嵌縫料與水泥混凝土板壁的粘結(jié)性能逐漸增強(qiáng)。2)硅酮與水泥混凝土板壁的粘結(jié)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(jié)性能受界面條件影響較大,在潮濕多雨的地區(qū),選擇硅酮作為嵌縫料更加合適。

[1]孫艷娜.水泥混凝土路面嵌縫料剪切特性的研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009.

[2]陳宏坡,李立寒.水泥混凝土路面填縫材料若干性能的試驗(yàn)研究[J].建筑機(jī)械技術(shù)與管理,2005(9):8-14.

[3]孫大權(quán),呂偉民.用測力延度試驗(yàn)評(píng)定聚合物改性瀝青低溫性能[J].建筑材料學(xué)報(bào),2007,10(1):37-42.

[4]張慧莉,姚汝方,雒望俞.界面處理方式對(duì)瀝青改性聚氨酯黏結(jié)性能的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào),2009,12(3):292-295.

[5]陳國明,譚憶秋,馮中良,等.常溫施工式填縫料低溫性能評(píng)價(jià)體系的研究[J].公路,2004(1):21-24.