橋面鋪裝體系防水粘結(jié)層的性能影響分析

顏佳富

（中交一公局國(guó)際部中非公司）

橋面鋪裝體系防水粘結(jié)層的性能影響分析

顏佳富

（中交一公局國(guó)際部中非公司）

1 前言

橋梁結(jié)構(gòu)是山區(qū)公路設(shè)施的重要組成部分，而橋面鋪筑作為橋梁功能性要求的實(shí)現(xiàn)，越來(lái)越受到重視。橋面的瀝青鋪裝層不僅需要提高良好的舒適性，同時(shí)還有抵抗荷載沖擊、參與橋梁受力的性能。而在其中，將瀝青鋪裝層與水泥橋面相粘結(jié)，對(duì)瀝青鋪裝層功能性要求和結(jié)構(gòu)性要求的實(shí)現(xiàn)具有重要的意義。因此，目前通常在瀝青鋪裝層和橋面之間設(shè)置粘結(jié)層，該層不僅起到粘結(jié)的作用，還應(yīng)具有對(duì)橋面板的防水功能，以免水分通過(guò)瀝青鋪裝層滲入到橋面與瀝青鋪裝層的界面處，造成橋梁結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞。

目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)有關(guān)防水粘結(jié)層設(shè)計(jì)、驗(yàn)證方面的規(guī)范要求，在防水粘結(jié)層的使用上，多為經(jīng)驗(yàn)積累，這就導(dǎo)致橋面防水粘結(jié)層在性能和質(zhì)量難以控制，基于此，本文重點(diǎn)對(duì)橋面鋪裝體系的防水粘結(jié)層進(jìn)行考察，并通過(guò)對(duì)防水粘結(jié)層的抗剪性能和粘結(jié)性能進(jìn)行研究分析。

2 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法

本文針對(duì)項(xiàng)目的工程需要，選用的瀝青鋪裝層混合料為SBS改性瀝青AC-13，該混合料所以的集料為石灰?guī)r，采用的瀝青為5%的SBS改性瀝青，所用的礦粉為干燥、潔凈。水泥混凝土面板選用的水泥類型為標(biāo)號(hào)42.5的普通硅酸鹽水泥，集料與瀝青混合料的集料所用的材料相同。所以的原材料均符合現(xiàn)行規(guī)范的技術(shù)性能要求。

本文根據(jù)國(guó)內(nèi)常用的防水粘結(jié)材料來(lái)，選取了涂料纖維、SBS碎石封層兩種不同的粘結(jié)層為研究對(duì)象。所用的涂料纖維的技術(shù)性能如下表所示。

防水粘結(jié)層的試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法主要有抗剪切試驗(yàn)及拉拔試驗(yàn)，以電動(dòng)剪切儀對(duì)防水粘結(jié)層進(jìn)行剪切試驗(yàn)以對(duì)其抗剪強(qiáng)度進(jìn)行分析，通過(guò)拉拔儀對(duì)防水粘結(jié)層的粘結(jié)性能進(jìn)行分析。本次試驗(yàn)在試驗(yàn)室進(jìn)行。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 剪切試驗(yàn)

影響防水粘結(jié)層剪切性能的原因很多，主要包括防水粘結(jié)材料本身、交通荷載情況及外界環(huán)境影響。而其中這些原因里面又存在很多的子影響因素，本文在研究分析時(shí)，很難將全部的影響因素都進(jìn)行考慮，因此只考慮粘結(jié)層用量、溫度對(duì)防水粘結(jié)層剪切強(qiáng)度的影響。

圖1 用量與剪切強(qiáng)度

圖1 用量與剪切強(qiáng)度

從圖1可知，兩種防水粘結(jié)層的用量對(duì)其剪切強(qiáng)度有著很大的影響關(guān)系，基本上隨著用量的增多，其剪切強(qiáng)度越好。但其用量存在明顯的峰值，對(duì)于涂料纖維，其最佳的用量為1.5kg/m2，而對(duì)于碎石封層，其最佳的用量為1.05kg/m2。即防水粘結(jié)材料的用量并非越多越好，當(dāng)其用量超過(guò)一定的量時(shí)，隨著用量的持續(xù)增多，其剪切強(qiáng)度呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。當(dāng)用量過(guò)少時(shí)，防水粘結(jié)層難以有效的在試件的表面形成連續(xù)均勻的薄膜，這就影響了其粘結(jié)性，當(dāng)用量稍微增加時(shí)，試件表面的有效用薄膜增加，使得試件之間的粘結(jié)性能變好。而當(dāng)用量再增大時(shí)，薄膜的厚度偏大，試件之間的摩擦力降低。

溫度可以影響防水粘結(jié)材料的流動(dòng)性和粘結(jié)性，從試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著溫度的升高，兩種防水粘結(jié)材料的剪切強(qiáng)度均降低。這也可以解釋在夏季高溫時(shí)，橋面鋪裝層極易出現(xiàn)病害，這一方面是由于高溫時(shí)，瀝青鋪裝層易產(chǎn)生病害，另外很大的原因是由于高溫季節(jié)的防水粘結(jié)層材料的抗剪性能降低，按照我國(guó)的現(xiàn)行規(guī)范要求，防水粘結(jié)層的在60℃時(shí)的剪切強(qiáng)度不應(yīng)小于0.3MPa，從本次試驗(yàn)的結(jié)果可知，雖然溫度升高后，兩種防水粘結(jié)材料的剪切性能均降低，但仍能達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范的要求。

3.2 拉拔試驗(yàn)

由于橋梁存在著撓度變形，且瀝青混凝土鋪裝層和水泥橋梁體的力學(xué)傳遞不同，其動(dòng)力響應(yīng)也不相同，因此荷載作用下兩者存在著不同步的變形，如果防水粘結(jié)層和上下層之間的粘結(jié)效果不好，瀝青混凝土鋪裝層就易于水泥混凝土面板脫離，從而造成瀝青路面鋪裝層的推移剝落。基于此，本文通過(guò)拉拔試驗(yàn)對(duì)防水粘結(jié)層的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)時(shí)考慮了試驗(yàn)溫度對(duì)拉拔試驗(yàn)的影響結(jié)果，并分析了剪切強(qiáng)度與拉拔強(qiáng)度的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果圖如所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可知，溫度對(duì)防水粘結(jié)材料的粘結(jié)性能比較顯著，當(dāng)其溫度為20℃時(shí)，涂料纖維的粘結(jié)強(qiáng)度為0.55 MPa左右，當(dāng)溫度升高到60℃時(shí)，其粘結(jié)強(qiáng)度降低到0.3MPa，強(qiáng)度降低了約50%。而對(duì)于碎石封層，其25℃的粘結(jié)強(qiáng)度為0.5MPa，當(dāng)其溫度升高到60℃時(shí)，其粘結(jié)強(qiáng)度僅為0.17 MPa左右，強(qiáng)度降低的幅度超過(guò)了50%。這也說(shuō)明，對(duì)于兩種防水粘結(jié)層材料，SBS碎石封層對(duì)溫度較為敏感。

本文同時(shí)考察剪切強(qiáng)度與拉拔強(qiáng)度的關(guān)系，從圖4可知，剪切強(qiáng)度的變化規(guī)律與拉拔強(qiáng)度的規(guī)律相似，且涂料纖維的兩種強(qiáng)度均優(yōu)于碎石封層的兩種強(qiáng)度。

3.3 滲水試驗(yàn)

對(duì)橋面的防水粘結(jié)層，其又可能從單純的試驗(yàn)上具有良好的防水效果，但在上面攤鋪瀝青混凝土鋪裝層后，由于集料的顆粒棱角會(huì)導(dǎo)致防水膜的破壞，且高溫的集料顆粒也可能導(dǎo)致防水粘結(jié)層的破壞，從而使得防水粘結(jié)層的效果失效。因此對(duì)防水層的要求是其在經(jīng)受施工損傷后的不透水性。本次在試驗(yàn)室利用材料滲透儀對(duì)防水粘結(jié)層材料的不透水性進(jìn)行了驗(yàn)證，

本文通過(guò)試驗(yàn)，調(diào)整不同的水壓力，研究不同時(shí)間時(shí)的滲水現(xiàn)象。對(duì)于涂料纖維，在水壓力為0.1MPa和0.2MPa時(shí)，在30min時(shí)沒(méi)有滲水現(xiàn)象的出現(xiàn)及應(yīng)力衰減。但在水壓力為0.3MPa時(shí)，在5min時(shí)即出現(xiàn)了滲水現(xiàn)象，在20min時(shí)即產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的滲水現(xiàn)象。對(duì)于SBS碎石封層，在水壓力為0.1MPa、0.2MPa和0.3MPa時(shí)沒(méi)有滲水的出現(xiàn)及明顯的應(yīng)力衰減，但在水壓力為0.4MPa時(shí)，在保持壓力8min 時(shí)即出現(xiàn)了滲水現(xiàn)象，在15min 時(shí)開(kāi)始嚴(yán)重滲水。

試驗(yàn)結(jié)果表明，涂料纖維的防水性能較SBS碎石封層的防水性能差，這是由于涂料纖維僅是一層膜， 其厚度較薄，同時(shí)也缺少骨架集料，無(wú)法承受荷載應(yīng)力。而SBS碎石封中的改性瀝青用量和防水膜的厚度較大，其強(qiáng)度也較好，能夠承受動(dòng)水壓力，具有良好的抗施工損傷能力及不透水性能。

4 結(jié)論

為了對(duì)橋面鋪裝體系中的防水粘結(jié)層效果進(jìn)行考察分析，本文選取了兩種常用的防水粘結(jié)層材料涂料纖維及SBS碎石封層，在試驗(yàn)室內(nèi)部對(duì)其性能指標(biāo)進(jìn)行考察分析，通過(guò)所選的防水粘結(jié)層材料性能的比較，得出兩種防水粘結(jié)層材料的抗剪性能，拉拔性能，本文主要得出的結(jié)論如下：

對(duì)兩種防水粘結(jié)層材料的抗剪性能進(jìn)行研究, 兩種防水粘結(jié)層的用量對(duì)其剪切強(qiáng)度有著很大的影響關(guān)系，基本上。但其用量存在明顯的峰值。隨著溫度的升高，兩種防水粘結(jié)材料的剪切強(qiáng)度均降低。

對(duì)兩種防水粘結(jié)層材料的拉拔性能進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)其粘結(jié)性能影響效果,SBS碎石封層對(duì)溫度較為敏感,且剪切強(qiáng)度與拉拔強(qiáng)度存在相似的變化規(guī)律。