水泥混凝土橋梁的防水黏結(jié)層性能與鋪裝層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計研究

尚峰利

（河北路橋集團有限公司，河北 石家莊050011）

隨著公路等級的提高，橋梁涵洞等公路構(gòu)造物所占比重越來越大，而對橋面質(zhì)量的要求較高，合理的橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計、高性能的施工設(shè)備以及完善的施工工藝會使橋面鋪裝層的質(zhì)量達到相應(yīng)的指標(biāo)，使行車舒適性得到大大改善。

一般來講，對于鋪裝結(jié)構(gòu)層為兩層的鋪裝體系，表層主要承擔(dān)鋪裝的表面行駛功能，其下部結(jié)構(gòu)將承擔(dān)鋪裝的防水隔離功能，這部分結(jié)構(gòu)一般稱之為防水體系?？梢钥闯觯佈b防水體系的防水功能可由鋪裝底層和防水層共同承擔(dān)，也可由鋪裝底層或防水層單獨承受，這主要取決于橋梁結(jié)構(gòu)對橋面鋪裝的防水功能要求的程度。防水體系由相互協(xié)調(diào)一致，相互匹配的防水層（黏結(jié)層、緩沖層）和保護層組成，橋面防水黏結(jié)層的質(zhì)量直接影響橋面結(jié)構(gòu)的耐久性。

本文著重分析了水泥混凝土橋梁不同防水黏結(jié)層的黏結(jié)強度和適用條件，不同條件下防水黏結(jié)層的選用，不同等級公路鋪裝結(jié)構(gòu)的厚度和推薦結(jié)構(gòu)進行了研究。

1 水泥混凝土橋梁的防水黏結(jié)層性能

防水層為橋面板提供了一個止?jié)駳獾臒o滲透性屏障；黏結(jié)層將鋪裝層與橋面板黏結(jié)成一個整體，充分發(fā)揮鋪裝層與橋面板的復(fù)合作用，改善橋面板與鋪裝層的受力情況，兩者相輔相成，它們的正常工作是防止鋼筋腐蝕，尤其是剪切破壞的關(guān)鍵。

針對上述性能要求，筆者針對高摻量SBS防水黏結(jié)層材料、環(huán)氧瀝青防水黏結(jié)層材料、高黏瀝青防水黏結(jié)層材料進行了室內(nèi)試驗研究，試驗結(jié)果表明，高摻量SBS防水黏結(jié)層材料在常溫下具有較好的黏結(jié)強度，但在高溫時，其強度下降較快，如表1所示。因此該材料僅適用于溫度不太高的地區(qū)。

表1 防黏材料不同用量下的剪切強度值

而環(huán)氧瀝青具有較高的黏結(jié)強度，如表2 所示，但由于其成本較高，通常主要應(yīng)用于高溫、重載及大縱坡路段。

表2 環(huán)氧瀝青拉伸試驗結(jié)果

為進一步提高防水黏結(jié)層性能，筆者分別利用八種不同添加劑制備了高黏瀝青，通過對其基本性能的優(yōu)選，確定了適用于橋面鋪裝的高黏瀝青材料，該材料具有良好的柔韌性。

利用該添加劑制備的高黏瀝青防水黏結(jié)層材料，其黏結(jié)強度明顯高于普通的改性瀝青材料，如表3所示。

表3 防水黏結(jié)層拉拔試驗（25℃）結(jié)果

旋轉(zhuǎn)剪切儀和界面綜合分析儀可更有效地測試界面黏結(jié)強度，彌補我國現(xiàn)有層間黏結(jié)強度測試上的不足。表4為利用綜合分析儀測得的界面黏結(jié)狀態(tài)綜合測試結(jié)果。

表4 界面黏結(jié)狀態(tài)綜合測試結(jié)果

可以看出，利用綜合分析儀不僅可以測試界面防水黏結(jié)層的強度，同時可以測試出界面的摩擦角，這有利于更深入分析實際黏結(jié)狀態(tài)。

2 水泥混凝土橋面超薄鋪裝層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計研究

通過理論分析、室內(nèi)試驗研究和現(xiàn)場調(diào)查，可以確定適用于不同工況的橋面薄層及超薄鋪裝結(jié)構(gòu)組合。

對防水黏結(jié)層選用的建議如表5所示。

表5 防水黏結(jié)層的選用

防水黏結(jié)層施工后，應(yīng)撒布4.75～9.5mm粒徑的碎石，以保護防水黏結(jié)層，避免施工車輛對防水黏結(jié)層造成破壞。

綜合現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定和相關(guān)計算結(jié)果，對于高速公路一級上水泥混凝土橋面鋪裝的結(jié)構(gòu)作如下界定（見表6）。

表6 鋪裝結(jié)構(gòu)厚度

對于高速公路和一級，推薦采用如表7所示的鋪裝結(jié)構(gòu)。

表7 高速公路、一級公路薄層鋪裝推薦結(jié)構(gòu)

對于二級及以下公路，推薦采用如表8所示的鋪裝結(jié)構(gòu)。

表8 二級及以下公路薄層鋪裝推薦結(jié)構(gòu)

表8（續(xù)）

3 結(jié)語

水泥混凝土橋面防水黏結(jié)層是橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的一個關(guān)鍵組成部分，研究與設(shè)置科學(xué)合理的橋面防水黏結(jié)層是保障與提高橋梁使用壽命的有效措施之一。在實際的應(yīng)用當(dāng)中一定要做到對材料進行嚴(yán)格的檢測以及對施工質(zhì)量的控制。當(dāng)今，歐美許多國家在水泥混凝土橋面防水黏結(jié)層方面的研究已非常全面、深入與系統(tǒng)化，但是我國目前仍處于起步階段，相關(guān)體系還十分不完善，有待于進一步的研究與實踐。

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