公路橋梁橋面鋪裝實(shí)驗(yàn)研究

肉孜江木沙

(新疆公路與橋梁總公司第一工程處)

1 實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)過程分析

本文主要采用實(shí)際工程中“水泥混凝土橋面板+防水粘結(jié)層+AC-13瀝青混合料面層”的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)，在高低溫環(huán)境中對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行剪切拉拔試驗(yàn)。路面對橋面鋪裝界面穩(wěn)定性有以下力學(xué)性能要求:對于車輛荷載及緊急剎車時的制動力作用應(yīng)具有可靠的抵抗能力，防止剪切破壞，該性能主要通過剪切試驗(yàn)來評價。剪切試驗(yàn)又分為有斜面剪切及直接剪切兩種試驗(yàn)情況，本研究中考慮45°斜剪情況。

1.1 橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層試樣的成型

橋面鋪裝結(jié)構(gòu)為“水泥混凝土橋面板+防水粘結(jié)層+AC-13瀝青混合料面層”，因此對水泥混凝土橋面板和瀝青混合料面層采用實(shí)驗(yàn)室設(shè)計配合比。

選用天津所產(chǎn)駱駝牌42.5普通硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥的初凝時間為3.5 h，終凝時間為9 h。瀝青混合料面層選用AC-13級配類型，各種粒徑的碎石采用薊縣所產(chǎn)的石灰?guī)r石料;礦粉表面無結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，瀝青為山東濱州90#普通瀝青，各種材料的基本性質(zhì)見表1，表2。

表1 瀝青基本性能

經(jīng)計算，最終所用配合比為碎石∶砂∶水泥∶水=3.67∶1.07∶1∶0.52。

課題中采用三種防水粘結(jié)材料做對比，SBS改性乳化瀝青，環(huán)氧樹脂和廢膠粉改性瀝青，材料各項(xiàng)指標(biāo)見表3。

表2 粗集料基本指標(biāo)

表3 材料各項(xiàng)基本指標(biāo)

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

本實(shí)驗(yàn)對馬歇爾穩(wěn)定度儀LWD-3型進(jìn)行了改裝，依照實(shí)驗(yàn)室模擬橋面結(jié)構(gòu)層厚度自制合適尺寸的夾具，該裝置自動化程度高，能夠自動對試件進(jìn)行剪切并記錄數(shù)據(jù)，并且操作簡單，讀數(shù)準(zhǔn)確迅速。

試驗(yàn)過程中采用剪切速率為5 cm/min，施加荷載方向?yàn)榇怪奔虞d，夾具的斜面角度為45°，模擬的垂直力與水平力相等時的受力情況。試件的高度控制在43mm±0.5 mm，這樣可保證試件剪切面正好為防水粘結(jié)層界面，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確。對于結(jié)果的處理采用公式

式中:S為試件剪切截面積，單位:m2;F為試驗(yàn)中加載力，N;τ為防水粘結(jié)層剪應(yīng)力，Pa。

作為中間層，防水粘結(jié)層的厚度對路用性能的影響較大。粘結(jié)層過厚，容易造成層間的推移;粘結(jié)層過薄，抗剪能力明顯不足，也容易產(chǎn)生病害，因此有必要研究出最適宜的灑布厚度。下面通過剪切試驗(yàn)分析膠粉改性瀝青和SBS改性乳就化瀝青作為防水粘結(jié)材料時各自的最佳灑布量。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 不同厚度時兩種材料剪切結(jié)果

從表4可以看出防水粘結(jié)層的厚度控制很重要，過厚的防水粘結(jié)層不僅不利于路用性能，而且在經(jīng)濟(jì)上造成一定損失，增加工程造價;過薄的防水粘結(jié)層粘結(jié)力不足，可能過早的產(chǎn)生病害，使橋梁無法達(dá)到預(yù)期的使用年限。試驗(yàn)結(jié)果表明，防水粘結(jié)層材料厚度為2 mm時抗剪能力達(dá)到最佳效果，防水粘結(jié)層厚度在1.5～2 mm之間時，抗剪強(qiáng)度緩慢增長，當(dāng)防水粘結(jié)材料超過2 mm后，抗剪強(qiáng)度急劇下降。

2 小結(jié)

主要設(shè)計了各結(jié)構(gòu)層的配合比，模擬橋面鋪裝結(jié)構(gòu)中防水粘結(jié)層的實(shí)際受力情況，通過45°斜剪試驗(yàn)比較三種防水粘結(jié)材料在各單因素影響下的抗剪性能，并對以上材料的相關(guān)性能做出了比較和分析。

［1］ 王涓.水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝防水粘結(jié)層的性能研究.南京:東南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004.

［2］ 戴憂華，安超杰.基于現(xiàn)場試驗(yàn)的水泥混凝土橋面防水粘結(jié)層耐久性研究［J］.交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報，2009，(7):44-45.

［3］ 蔣甫海，周冰，張崇高.防水粘結(jié)層對橋面鋪裝受力的影響［J］.結(jié)構(gòu)工程師，2008，(10):44-45.