不同鋼橋面防水材料性能對比分析

秘林源 宋 超

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550016)

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不同鋼橋面防水材料性能對比分析

秘林源 宋 超

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550016)

通過室內(nèi)試驗，從拉伸強度、低溫柔性以及防水粘結(jié)體系的拉拔強度和剪切強度等方面，對比分析了橋盾?和TOPEVER?兩種防水材料的性能，為防水材料的選擇提供依據(jù)。

鋼橋面鋪裝，防水材料，拉伸強度，剪切強度

1 概述

橋面鋪裝防水粘結(jié)體系是保證鋼橋面使用性能的重要部分，一套良好的防水粘結(jié)體系可以保證橋面鋪裝在嚴(yán)峻工作環(huán)境下的良好性能；相反，一旦橋面鋪裝防水粘結(jié)體系被破壞，不僅加速橋面鋪裝的損害也加劇了鋼橋面板的銹蝕。本文就TOPEVER?與橋盾?防水體系為研究對象，分析了兩種防水材料的拉伸強度、低溫柔性以及兩種防水粘結(jié)體系的拉拔強度、剪切強度，為防水材料的選擇提供依據(jù)。

2 防水粘結(jié)體系性能對比

2.1 不同防水材料拉伸強度性能分析

按照試驗要求制備防水材料涂膜，根據(jù)GB 16777—2008要求對涂膜進(jìn)行養(yǎng)生后[1]，裁取符合GB/T 528要求的啞鈴Ⅰ型試件，對兩種防水材料進(jìn)行25 ℃拉伸試驗。

試驗結(jié)果如表1所示。

表1 防水材料25 ℃拉伸強度試驗結(jié)果

在施工過程中，由于瀝青混合料溫度較高，為了評價高溫施工對防水材料的影響，此次研究在25 ℃拉伸試驗的基礎(chǔ)上，將拉伸試件置于200 ℃烘箱中保溫2 h后，冷卻至室溫，進(jìn)行拉伸試驗[2]。試驗結(jié)果見表2。

2.2 不同防水材料低溫柔性分析

表2 200 ℃高溫處理后拉伸強度試驗結(jié)果

兩種防水材料涂膜分別裁取100 mm×25 mm試件三塊，將試件與圓棒(直徑20 mm)放入已調(diào)節(jié)至-20 ℃環(huán)境箱內(nèi)的冷凍液中(酒精)保持1 h,然后在冷凍液中將兩種試件繞圓棒在3 s內(nèi)彎曲90°和180°[3]，彎曲三個試件，立即取出試件觀察表面有無裂紋、斷裂。

試驗結(jié)果如圖1所示，可以看出TOPEVER?防水材料(如圖1b)所示)在彎曲角度不到90°即發(fā)生斷裂，三個試件均未發(fā)生明顯變形即斷裂，即表現(xiàn)為脆性斷裂。橋盾?防水材料(如圖1a)所示)在彎曲角度90°和180°時表面均未出現(xiàn)裂紋。

2.3 不同防水粘結(jié)體系粘結(jié)強度性能分析

防水粘結(jié)體系粘結(jié)強度采用拉拔強度進(jìn)行評價，主要包括以下兩方面：

1)鋼板界面與防水粘結(jié)體系防腐底漆的拉拔強度。

2)鋪裝下面層GA與防水粘結(jié)體系的拉拔強度。

2.3.1 鋼板界面與防水粘結(jié)體系底漆的拉拔強度試驗

鋼板與底漆的拉拔強度試驗采用手動便攜式拉拔儀進(jìn)行，拉拔頭直徑20 mm,采用高強度粘結(jié)劑將拉拔頭與涂有底漆的鋼板粘結(jié)起來,在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)生24 h后參照《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計與施工技術(shù)指南》附錄E進(jìn)行試驗。

試驗溫度為室溫，試驗結(jié)果見表3。圖2中淺色底漆為橋盾?防水粘結(jié)體系所用底漆，深色為TOPEVER?防水粘結(jié)體系所用底漆。

表3 底漆與鋼板拉拔試驗結(jié)果

2.3.2 鋪裝下面層GA與防水粘結(jié)體系的拉拔強度試驗

鋪裝下面層GA與防水粘結(jié)體系的拉拔強度試驗參照《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計與施工技術(shù)指南》附錄E進(jìn)行試驗。

試驗溫度為室溫，試驗結(jié)果見表4，圖3。

表4 組合件拉拔試驗結(jié)果

2.4 不同防水粘結(jié)體系抗剪切性能分析

防水粘結(jié)體系抗剪切性能采用40°斜剪試驗進(jìn)行評價[4]。試件由三層組成，其中最下層為100 mm×100 mm×10 mm不銹鋼鋼板，鋼板(塊)按要求涂布各種防水粘結(jié)層(防腐底漆、防水材料層與粘結(jié)層)，并按規(guī)定要求進(jìn)行養(yǎng)生。養(yǎng)生后，將其放入100 mm×100 mm×100 mm試模中，拌制澆筑式瀝青混凝土GA，按GA施工工藝將其澆入試模，表面刮平。試件放置室溫下1 d，脫模待用。

對兩種防水體系組合件分別進(jìn)行25 ℃與60 ℃條件下40°斜剪試驗，試驗結(jié)果見表5，表6，圖4。

表5 25 ℃斜剪試驗結(jié)果

表6 60 ℃斜剪試驗結(jié)果

防水體系項目破壞荷載F/N剪切強度P/MPa均值/MPaTOPEVER41870.26937220.2390.254橋盾53680.34549530.3180.332

3 結(jié)語

1)防水材料拉伸試驗結(jié)果可以看出：

TOPEVER?防水材料25 ℃拉伸強度略低于橋盾?防水材料，但TOPEVER?防水材料在25 ℃時的拉伸伸長率顯著高于橋盾?防水材料。防水材料試件200 ℃高溫處理2 h后拉伸試驗結(jié)果表明，高溫處理后，TOPEVER?防水材料拉伸強度增長了62.9%，但其拉伸伸長率由259.22%降至21.88%。橋盾?防水材料拉伸強度增長了43.4%，拉伸伸長率由192.42%降至128.83%。所以，橋盾?防水材料的耐高溫性能優(yōu)于TOPEVER?防水材料的耐高溫性能。

2)防水材料低溫柔性試驗結(jié)果表明：

橋盾?防水材料具有較好的低溫柔性，彎曲角度90°與180°試件表面均未出現(xiàn)裂紋，而TOPEVER?低溫柔性較差，在彎曲90°較小變形下便發(fā)生了斷裂。

3)拉拔試驗結(jié)果表明：

底漆與鋼板之間的拉拔：TOPEVER?防水粘結(jié)體系防腐底漆與鋼板之間的粘結(jié)強度為11.6 MPa，橋盾?防水粘結(jié)體系防腐底漆與鋼板之間的粘結(jié)強度為7.14 MPa，前者強度較大。鋪裝下面層GA與防水粘結(jié)體系的拉拔試驗表明:TOPEVER?防水粘結(jié)體系組合件的拉拔強度為1.02 MPa,橋盾?防水粘結(jié)體系組合件拉拔強度為1.16 MPa，從拉拔強度可以得出橋盾?防水粘結(jié)體系組合件的粘結(jié)強度要優(yōu)于TOPEVER?防水粘結(jié)體系。此外，從斷裂面可以發(fā)現(xiàn)，TOPEVER?防水粘結(jié)體系斷裂面均出現(xiàn)在混合料底面，而橋盾?防水粘結(jié)體系部分面積斷裂面出現(xiàn)在了粘結(jié)層與防水層之間，這表明橋盾?防水粘結(jié)體系與混合料之間具有較好的粘結(jié)。

4)防水粘結(jié)體系抗剪切性能試驗表明：

常溫下，兩種防水粘結(jié)體系剪切強度較相近；60 ℃時，橋盾?防水粘結(jié)體系的抗剪切強度略高于TOPEVER?防水粘結(jié)體系。此外，剪切試驗后兩種防水粘結(jié)體系試件破壞面存在差異，TOPEVER?防水粘結(jié)體系均從粘結(jié)層與混合料接觸處破壞，而橋盾?防水粘結(jié)體系有部分?jǐn)嗔衙娉霈F(xiàn)在粘結(jié)層與防水材料之間，因此TOPEVER?斷裂面形態(tài)較好。

[1] 重慶交通科研設(shè)計院.公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計與施工技術(shù)指南[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 趙鋒軍，李宇峙.鋼橋面鋪裝環(huán)氧防水層材料與結(jié)構(gòu)試驗研究[J].公路，2006，7(7)：81-84.

[3] 馬 濤.橋面防水粘結(jié)材料性能研究[J].公路交通科技，2007(1)：20-23.

[4] 張 華,張 鋒,郝增恒,等.正交異性板鋼橋面鋪裝防水材料試驗研究[J].公路工程,2009(1):139-142.

Comparative analysis on different steel bridge deck waterproofing material performance

Mi Linyuan Song Chao

(GuizhouTrafficPlanning&SurveyDesignAcademyCo.,Ltd,Guiyang550016,China)

Through indoor experiment, starting from aspects of tensile strength, low flexibility, pull strength and shearing strength of waterproofing bonding system, the paper comparatively analyzes two kinds of waterproofing materials performance of bridge shield?and TOPEVER?, which has provided some guidance for selecting waterproofing material.

steel bridge deck paving, waterproofing material, tensile strength, shearing strength

1009-6825(2016)20-0103-03

2016-05-06

秘林源(1990- )，男，助理工程師； 宋 超(1990- )，男，助理工程師

U443.33

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