防水黏結(jié)材料的應(yīng)用性能及其適用性

衛(wèi)穎穎, 何文敏, 寧 波

(陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 陜西 渭南 714000)

0 引 言

近年,隨著交通建設(shè)的快速發(fā)展,橋梁工程日益增加,在其施工過(guò)程中,橋面鋪裝的防水黏結(jié)層具有重要作用,其工程意義在于不僅能保證上層鋪裝結(jié)構(gòu)能較好的承受上部行車荷載,還能有效保護(hù)下部結(jié)構(gòu)免受不利化學(xué)物質(zhì)的侵害;若防水黏結(jié)層遭受破壞,可能造成上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脫空現(xiàn)象,縮短橋梁壽命,因此,開展橋面鋪裝防水黏結(jié)材料研究具有重要意義[1-3]。在以往研究成果中,蘇忍讓等[4]利用室內(nèi)試驗(yàn)分析了環(huán)氧瀝青的力學(xué)性能。周少林等[5]則利用室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)比分析了3種不同防水黏結(jié)材料的力學(xué)指標(biāo)。上述兩者雖在防水黏結(jié)材料性能研究方面取得了一定成果,上述研究均未涉及防水黏結(jié)材料疲勞性能的研究。同時(shí),防水黏結(jié)材料的適用性是多方面的,室內(nèi)試驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)全面分析,進(jìn)而有學(xué)者利用層次分析法構(gòu)建防水黏結(jié)材料的適用性評(píng)價(jià)模型[6-7],因此,以其構(gòu)建防水黏結(jié)材料的適用性評(píng)價(jià)模型是可行的。

筆者以SBS改性瀝青、國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青及二階反應(yīng)黏結(jié)材料為研究對(duì)象,先通過(guò)試驗(yàn)分析各類防水黏結(jié)材料的強(qiáng)度性能及疲勞性能,以充分掌握其應(yīng)用性能;其次,利用層次分析法和模糊理論構(gòu)建不同防水黏結(jié)材料的適用性評(píng)價(jià)模型,以評(píng)價(jià)其工程適用性。以期為橋梁工程施工提供一定的指導(dǎo)依據(jù)。

1 應(yīng)用性能對(duì)比試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

目前,橋面鋪裝的防水黏結(jié)材料主要有三類:即熱塑性SBS改性瀝青(SBS改性瀝青)、國(guó)產(chǎn)HLN-7611環(huán)氧瀝青(國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青)及二階反應(yīng)型防水黏結(jié)材料(二階反應(yīng)黏結(jié)材料)。

防水材料的應(yīng)用性能是多方面的,考慮到強(qiáng)度指標(biāo)可直接反應(yīng)防水黏結(jié)材料的使用性能,且其疲勞特征是其長(zhǎng)期適用性的直觀體現(xiàn),因此,本次試驗(yàn)性能研究主要從此兩方面開展。

1.2 強(qiáng)度性能試驗(yàn)

在試驗(yàn)過(guò)程中,試件采用的是直徑為100 mm的圓柱體,成件方法為成型雙層車轍板法,其技術(shù)要求為:下層混凝土塊強(qiáng)度不低于C50,尺寸為300 mm×300 mm×50 mm,而上層采用AC-10的國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青混合料,層間則涂抹不同類型、不同用量的防水黏結(jié)材料,待養(yǎng)護(hù)完成后,用直徑100 mm的鉆具取芯即可。

不同材料用量的試驗(yàn)要求:養(yǎng)護(hù)溫度為20 ℃,材料用量按四組設(shè)定,具體用量標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)防水黏結(jié)材料類型確定。

不同溫度下的試驗(yàn)要求:待取芯完成后,將試件放入相應(yīng)試驗(yàn)溫度(-15、20、45 ℃)下保溫6 h,然后再進(jìn)行剪切試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn);同時(shí),在試驗(yàn)過(guò)程中,試驗(yàn)機(jī)環(huán)境箱的溫度也應(yīng)調(diào)至相應(yīng)的試驗(yàn)溫度,以確保試驗(yàn)結(jié)果不受環(huán)境溫度影響,且剪切試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)的試驗(yàn)速率為1.2 mm/min。

值得指出的是,防水黏結(jié)材料的強(qiáng)度性能影響因素相對(duì)較多,如瀝青用量、溫度、粗糙度及清潔度等,為充分掌握各類防水黏結(jié)材料強(qiáng)度性能,對(duì)前述4類影響因素均進(jìn)行分析。

1.3 疲勞性能試驗(yàn)

為保證疲勞性能試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,采用兩種疲勞性能試驗(yàn)對(duì)比分析[8-10],即4PB疲勞試驗(yàn)和OT疲勞試驗(yàn),兩者的基本原理如下。

1.3.1 4PB疲勞試驗(yàn)

據(jù)美國(guó)《Standard test method for determining fatigue failure of compacted asphalt concrete subjected to repeated flexural bending》標(biāo)準(zhǔn),4PB疲勞試驗(yàn)過(guò)程中的試件尺寸為380 mm×63.5 mm×50mm,加載波形為半正弦波,加載頻率為10 Hz,試驗(yàn)溫度為20 ℃,并通過(guò)試驗(yàn)成果得到歸一化勁度次數(shù)比值NM為

(1)

式中:Si——第i次時(shí)的勁度模量;

Ni——加載次數(shù);

S0——第50次加載的勁度模量;

N0——初始加載數(shù),取50。

由于瀝青具有較強(qiáng)的韌性和彈性,使得發(fā)生一半初始模量時(shí)的混凝土還未達(dá)到破壞,因此,提出以勁度模量減少50%時(shí)作為試驗(yàn)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn),并將其對(duì)應(yīng)的勁度次數(shù)比值NfM作為4PB疲勞試驗(yàn)的疲勞性評(píng)價(jià)指標(biāo),其值越大,說(shuō)明其抗疲勞性能相對(duì)越好。

同時(shí),為掌握應(yīng)變與疲勞壽命間的關(guān)系,統(tǒng)計(jì)4個(gè)應(yīng)變水平,即200、300、400和500 μm·m-1。

1.3.2 OT疲勞試驗(yàn)

據(jù)美國(guó)《Test procedure for the overlay test》標(biāo)準(zhǔn),OT疲勞試驗(yàn)過(guò)程中的試件尺寸為圓柱體,且直徑為150 mm,高度為38 mm;加載波形為三角波,加載周期為0.1 Hz,試驗(yàn)溫度為20 ℃,終止條件為初始力下降93%或達(dá)到1 000次,并記其疲勞壽命為Nf,其值越大,也說(shuō)明其抗疲勞性能相對(duì)越好。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 瀝青用量

對(duì)3種防水黏結(jié)材料進(jìn)行剪切試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn),結(jié)果如表1所示。其中,m為瀝青用量。

表1 3種防水黏結(jié)材料的剪切、拉拔試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Shear and pull-out test results of three waterproof bonding materials

由表1可知,3種材料在不同瀝青用量條件下的剪切強(qiáng)度和拉拔強(qiáng)度存在明顯差異,側(cè)面說(shuō)明進(jìn)行不同瀝青用量條件下的強(qiáng)度性能分析是必要性。強(qiáng)度特征表現(xiàn)為:隨材料用量增加,剪切強(qiáng)度和拉拔強(qiáng)度具先增加后減小趨勢(shì),說(shuō)明防水黏結(jié)材料的用量并非越多越好,存在最優(yōu)材料用量;同時(shí),在最優(yōu)材料用量處,剪切強(qiáng)度均略大于拉拔強(qiáng)度,并通過(guò)統(tǒng)計(jì),得SBS改性瀝青、國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青及二階反應(yīng)黏結(jié)材的最優(yōu)材料用量分別為2.0、1.0和0.5 kg/m2。

2.1.2 溫度

在前述確定各黏結(jié)材料最優(yōu)材料用量基礎(chǔ)上,本節(jié)進(jìn)一步探討各類黏結(jié)材料在-15、20、45 ℃三種溫度條件下的力學(xué)性能特征

(1)溫度對(duì)剪切強(qiáng)度的影響

對(duì)不同溫度條件下的試件進(jìn)行剪切試驗(yàn),所得結(jié)果如圖1所示。由圖1可知,剪切強(qiáng)度的變化主要表現(xiàn)為:隨溫度升高,剪切強(qiáng)度呈大幅度的下降趨勢(shì),其中,SBS改性瀝青在-15 ℃條件下的剪切強(qiáng)度約為20 ℃條件下的3.5倍、45 ℃條件下的5.5倍;國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青在-15 ℃條件下的剪切強(qiáng)度約為20 ℃條件下的1.8倍、45 ℃條件下的3.2倍;二階反應(yīng)黏結(jié)材料在-15 ℃條件下的剪切強(qiáng)度約為20 ℃條件下的2.8倍、45 ℃條件下的5倍。

同時(shí),國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的剪切強(qiáng)度始終大于其余2類黏結(jié)材料,其中,在-15 ℃條件下,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的剪切強(qiáng)度比SBS改性瀝青及二階反應(yīng)黏結(jié)材料的剪切強(qiáng)度分別高21%和16%;在20 ℃條件下,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的剪切強(qiáng)度比SBS改性瀝青及二階反應(yīng)黏結(jié)材料的剪切強(qiáng)度分別高160%和82%;在45 ℃條件下,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的剪切強(qiáng)度比SBS改性瀝青及二階反應(yīng)型黏結(jié)材料的剪切強(qiáng)度分別高105%和80%,得出國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青在不同溫度條件下均具相對(duì)最高的剪切強(qiáng)度。

剪切試驗(yàn)結(jié)果表明,隨溫度增大,各類防水黏結(jié)材料的剪切強(qiáng)度呈現(xiàn)出較大幅度的降低,但降低幅度不盡相同,以國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的降低幅度相對(duì)最小,且國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青在相應(yīng)溫度條件下均具相對(duì)最大的剪切強(qiáng)度,較其他材料更能抵抗剪切變形破壞。

(2)溫度對(duì)拉拔強(qiáng)度的影響

類比前述,也對(duì)不同溫度條件下的試件進(jìn)行拉拔試驗(yàn),所得結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,3類黏結(jié)材料在不同溫度條件下的拉拔強(qiáng)度也存在明顯差異,主要表現(xiàn)為:隨溫度增加,拉拔強(qiáng)度趨于減小,其中,SBS改性瀝青在-15 ℃條件下的拉拔強(qiáng)度是20 ℃條件下的2倍、45 ℃條件下的4.7倍;國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青在-15 ℃條件下的拉拔強(qiáng)度是20 ℃條件下的1.5倍、45 ℃條件下的4.3倍;二階反應(yīng)黏結(jié)材料在-15 ℃條件下的拉拔強(qiáng)度是20 ℃條件下的1.6倍、45 ℃條件下的4.5倍。

同時(shí),國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的拉拔強(qiáng)度始終大于其余2類黏結(jié)材料,其中,在-15 ℃時(shí),國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的拉拔強(qiáng)度比SBS改性瀝青及二階反應(yīng)黏結(jié)材料的拉拔強(qiáng)度分別高73%和64%。在20 ℃時(shí),國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的拉拔強(qiáng)度比SBS改性瀝青及二階反應(yīng)黏結(jié)材料的拉拔強(qiáng)度分別高81%和35%。在45 ℃時(shí),國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的拉拔強(qiáng)度比SBS改性瀝青及二階反應(yīng)黏結(jié)材料的拉拔強(qiáng)度分別高63%和47%,得出國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青在相應(yīng)溫度條件下均相對(duì)最高的拉拔強(qiáng)度。

拉拔試驗(yàn)結(jié)果表明,隨溫度增大,3類防水黏結(jié)材料的拉拔強(qiáng)度也呈不同幅度的降低,且國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的減小程度相對(duì)最小;同時(shí),在相應(yīng)溫度條件下,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的拉拔強(qiáng)度始終最高,得出其較其他材料更能抵抗抗拔變形破壞。

2.1.3 粗糙度

結(jié)合工程實(shí)際,將粗糙度劃分為四級(jí),即40、60、80和100 μm。首先,統(tǒng)計(jì)3類防水黏結(jié)材料在不同粗糙度條件下的抗剪強(qiáng)度,結(jié)果如表2所示。

表2 不同粗糙度條件下的抗剪強(qiáng)度結(jié)果Table 2 Shear strength results under different roughness conditions

由表2可知,隨粗糙度的增加,各類防水黏結(jié)材料的抗剪強(qiáng)度具增加趨勢(shì),但粗糙度由60 μm提升至80 μm時(shí)的抗剪強(qiáng)度增加值相對(duì)最大,其后粗糙度的增加對(duì)其抗剪強(qiáng)度影響有限;在相應(yīng)粗糙度條件下,以國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的抗剪強(qiáng)度相對(duì)最大,說(shuō)明國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青對(duì)粗糙度的適用性也相對(duì)最好。

其次,再對(duì)3類防水黏結(jié)材料在不同粗糙度條件下的抗拔強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如表3所示。由表3可知,各類防水黏結(jié)材料的抗拔強(qiáng)度隨粗糙度的增加而增加,也以粗糙度由60 μm提升至80 μm時(shí)的抗拔強(qiáng)度增加值相對(duì)最大,其后抗拔強(qiáng)度的增加量也趨于平穩(wěn);在相應(yīng)粗糙度條件下,也以國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的抗拔強(qiáng)度相對(duì)最大,說(shuō)明其不僅具有相對(duì)最好的抗剪強(qiáng)度,還具相對(duì)最優(yōu)抗拔強(qiáng)度。

表3 不同粗糙度條件下的抗拔強(qiáng)度結(jié)果Table 3 Tensile strength results under different roughness conditions

粗糙度影響規(guī)律表明,粗糙度對(duì)各類防水黏結(jié)材料的抗剪強(qiáng)度和抗拔強(qiáng)度具有直接影響,兩者強(qiáng)度值隨粗糙度增加而增加,但增加幅度均是在80 μm時(shí)相對(duì)最大,說(shuō)明粗糙度為80 μm較為適宜。

2.1.4 清潔度

結(jié)合工程實(shí)際,將清潔度劃分為四級(jí),即Sa1.0、Sa2.0、Sa2.5、Sa3.0。類比粗糙度影響規(guī)律分析過(guò)程,也先對(duì)3類防水黏結(jié)材料在不同清潔度條件下的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如表4所示。

表4 不同清潔度條件下的抗剪強(qiáng)度結(jié)果Table 4 Shear strength results under different cleanliness conditions

由表4可見,清潔度由Sa1.0增加至Sa3.0,抗剪強(qiáng)度隨之增加,但增加速率呈先增加后減小趨勢(shì),以粗糙度為Sa2.5的增加速率相對(duì)最大,且相應(yīng)清潔度條件下,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的抗剪強(qiáng)度相對(duì)最大。

其次,3類防水黏結(jié)材料在不同清潔度條件下的抗拔強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果,如表5所示。由表5可見,抗拔強(qiáng)度亦隨清潔度增加而增加,以粗糙度為Sa2.5時(shí)的增加速率相對(duì)最大;在相應(yīng)清潔度條件下的抗拔強(qiáng)度,也是以國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的抗剪強(qiáng)度相對(duì)最大,其次是二階反應(yīng)黏結(jié)材料和SBS改性瀝青。

表5 不同清潔度條件下的抗拔強(qiáng)度結(jié)果Table 5 Tensile strength results under different cleanliness conditions

清潔度影響規(guī)律表明,清潔度對(duì)防水黏結(jié)材料的抗剪強(qiáng)度和抗拔強(qiáng)度具有直接影響,以粗糙度為Sa2.5時(shí)的適宜性最佳,且國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的粗糙度的適應(yīng)性相對(duì)最強(qiáng)。

2.2 疲勞試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 4PB疲勞試驗(yàn)結(jié)果

3類防水黏結(jié)材料的4PB疲勞試驗(yàn)結(jié)果,如表6所示。

表6 4PB疲勞試驗(yàn)結(jié)果Table 6 4PB fatigue test results

由表6可見,3類防水黏結(jié)材料隨應(yīng)變速率v增加,疲勞壽命隨之增加;在相應(yīng)應(yīng)變速率條件下,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的勁度模量和NfNM值均相對(duì)最大,且具相對(duì)更小的變異系數(shù),說(shuō)明其不僅具有相對(duì)更優(yōu)的疲勞性能,還具有相對(duì)更強(qiáng)的穩(wěn)定性。

2.2.2 OT疲勞試驗(yàn)結(jié)果

類比,也進(jìn)行3類防水黏結(jié)材料的OT疲勞試驗(yàn),為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,進(jìn)行了4次重復(fù)試驗(yàn),結(jié)果如表7所示。由表7可見,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的Nf均值相對(duì)最大,為974.6次,變異系數(shù)為1.71%。二階反應(yīng)黏結(jié)材料的Nf均值相為914.6次,變異系數(shù)為3.07%。SBS改性瀝青的Nf均值為931.7次,變異系數(shù)為4.79%。三者對(duì)比,以國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青具相對(duì)更優(yōu)的抗疲勞特性,且穩(wěn)定性也相對(duì)最優(yōu)。

表7 OT疲勞試驗(yàn)結(jié)果Table 7 OT fatigue test results

對(duì)比4PB疲勞試驗(yàn)和OT疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果,得出3類防水黏結(jié)材料的抗疲勞特性存在一定差異,但兩者結(jié)果均得出國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青具相對(duì)更優(yōu)的抗疲勞特性,且試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性也相對(duì)最佳。

3 適用性評(píng)價(jià)模型

3.1 評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

首先,結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[11-14]研究成果,利用層次分析法構(gòu)建橋面鋪裝防水黏結(jié)材料適用性評(píng)價(jià)模型的層次結(jié)構(gòu),如圖3所示。

圖3 防水黏結(jié)材料的適用性評(píng)價(jià)模型Fig. 3 Applicability evaluation model of waterproof bonding material

該防水黏結(jié)材料的適用性評(píng)價(jià)模型具有三層結(jié)構(gòu)特征,目標(biāo)層為各類防水黏結(jié)材料的適用性總評(píng)價(jià),其下含兩層評(píng)價(jià)指標(biāo),即一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo),其中,一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)3個(gè),二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)9個(gè)。

其次,橋面鋪裝防水黏結(jié)材料的適用性評(píng)價(jià)方法為P×C分級(jí)法,其實(shí)現(xiàn)過(guò)程可分為三個(gè)步驟:其一,評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值求解;其二,評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度求解;其三,評(píng)價(jià)指標(biāo)的適用性評(píng)分及評(píng)價(jià)。

(1)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值求解

利用1-9標(biāo)度法具有操作簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),進(jìn)而利用其實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值求解,其求解步驟為:

①構(gòu)建判斷矩陣。按照1-9標(biāo)度法基本原理,通過(guò)對(duì)比不同評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相對(duì)重要性,構(gòu)建出判斷矩陣,且矩陣元素間具有相對(duì)獨(dú)立性,且屬互反矩陣。

②一致性檢驗(yàn)。由于判斷矩陣中存在多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),且各指標(biāo)間的重要性判別是相對(duì)獨(dú)立的,進(jìn)而難以保證所有元素間相對(duì)重要性判別的一致性,因此,需對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn),以驗(yàn)證其合理性。檢驗(yàn)過(guò)程為:先求得判斷矩陣的最大特征值λmax,并利用其計(jì)算得到CI值為

(2)

式中,n——評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量。

若判斷矩陣完全合理,則CI值應(yīng)為0,但難以完全做到,因此,在求得CI值基礎(chǔ)上,結(jié)合誤差控制值RI,進(jìn)一步計(jì)算得到CR值為

(4)

式中,CR——一致性比率值。

一般情況下,認(rèn)為CR值小于0.1時(shí),說(shuō)明判斷矩陣是滿足一致性檢驗(yàn)的;反之,不滿足一致性檢驗(yàn),需對(duì)判斷矩陣進(jìn)行重新構(gòu)建,直至滿足一致性檢驗(yàn)要求。

③權(quán)值計(jì)算。當(dāng)滿足一致性檢驗(yàn)時(shí),進(jìn)一步求解最大特征值λmax對(duì)應(yīng)的特征向量,并對(duì)其進(jìn)行歸一化處理,所得歸一化值即為對(duì)應(yīng)的權(quán)重值。

(2)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度求解

模糊理論是隸屬度的常用求解方法,其中,專家法可將定性評(píng)價(jià)合理轉(zhuǎn)變?yōu)槎吭u(píng)價(jià),可操作性較強(qiáng),但是,不同專家的工程經(jīng)驗(yàn)是不同的,使得其評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度也存在不同,為切實(shí)保證隸屬度評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性,提出對(duì)不同專家的隸屬度評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行區(qū)別對(duì)待,即老專家的評(píng)價(jià)結(jié)果較為可信,而工程經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少的專家需對(duì)其隸屬度評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行折減處理,具體標(biāo)準(zhǔn)如表8所示。

表8 專家法的隸屬度折減標(biāo)準(zhǔn) Table 8 Reduction standard of membership degree of expert method

(3)評(píng)價(jià)指標(biāo)的適用性評(píng)分及評(píng)價(jià)

前述已求得各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值和隸屬度,再利用P×C分級(jí)法進(jìn)行各評(píng)價(jià)指標(biāo)的適用性評(píng)分及評(píng)價(jià);同時(shí),在評(píng)價(jià)過(guò)程中,將橋面鋪裝防水黏結(jié)材料的適用性等級(jí)劃分四級(jí),各級(jí)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)如表9所示。

表9 評(píng)價(jià)指標(biāo)的適用性分級(jí)及評(píng)價(jià) Table 9 Applicability classification and evaluation of evaluation indexes

3.2 適用性評(píng)價(jià)分析

鑒于前述試驗(yàn)性能分析結(jié)果顯示國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青具有相對(duì)更優(yōu)的應(yīng)用性能,進(jìn)而該文以其為例,進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)的詳細(xì)分析。

3.2.1 國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的適用性評(píng)價(jià)

(1)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值求解

按照論文思路,利用1-9標(biāo)度法求解各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值,并提出以路用性能因素B2的二級(jí)指標(biāo)為例,詳述其求解過(guò)程,具體如下:

①構(gòu)建判斷矩陣。通過(guò)對(duì)比B21～B25指標(biāo)的相對(duì)重要性,構(gòu)建其判斷矩陣,如表10所示。

表10 B21～B25指標(biāo)的判斷矩陣Table 10 Judgment matrix of B21-B25 indexes

②一致性檢驗(yàn)。經(jīng)計(jì)算,得到判斷矩陣的λmax= 5.11,通過(guò)計(jì)算得CI=(5.11-5)/(5-1)=0.028,再計(jì)算得到CR=0.028/1.12=0.025<0.1,滿足一致性檢驗(yàn)。

③權(quán)值求解。前述分析表明判斷矩陣滿足一致性檢驗(yàn),并通過(guò)計(jì)算得到最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量b=[0.120, 0.235, 0.514, 0.797, 0.177],對(duì)其進(jìn)行歸一化處理,得到B21～B25指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)值為[0.065, 0.127, 0.279, 0.432, 0.096]。

同時(shí),其余評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值也按照上述過(guò)程進(jìn)行求解,得到各適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值,如表11所示。

表11 各適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值計(jì)算結(jié)果Table 11 Weight calculation results of each applicability evaluation index

(2)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度求解

據(jù)論文思路,該文利用專家法確定各適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度,經(jīng)統(tǒng)計(jì),本次共計(jì)邀請(qǐng)29名專家進(jìn)行隸屬度評(píng)分,并按照表9中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行折減綜合,得到各適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度值,如表12所示。

表12 各適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度計(jì)算結(jié)果Table 12 Calculation results of membership degree of each applicability evaluation index

(3)評(píng)價(jià)指標(biāo)的適用性評(píng)分及評(píng)價(jià)

前述已求解得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值和隸屬度,再利用P×C分級(jí)實(shí)現(xiàn)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的適用性評(píng)分及評(píng)價(jià),即:

①二級(jí)指標(biāo)的適用性評(píng)分及評(píng)價(jià)

以表12中的隸屬度為基礎(chǔ),結(jié)合表9中的重要性分,得到二級(jí)指標(biāo)的適用性評(píng)價(jià)結(jié)果,如表13所示。

表13 二級(jí)指標(biāo)的適用性評(píng)價(jià)結(jié)果 Table 13 Applicability evaluation results of secondary indicators

由表13可知,不同二級(jí)指標(biāo)的適用性得分存在一定差異,說(shuō)明國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青在各二級(jí)指標(biāo)中的適用性是不同的,其中,低溫抗裂性B24指標(biāo)的重要性得分相對(duì)最高,達(dá)84.73,適用性等級(jí)為四級(jí),而工藝成本C32指標(biāo)的重要性得分相對(duì)最低,值為65.09,但適用性等級(jí)也為三級(jí),說(shuō)明國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青對(duì)各類二級(jí)指標(biāo)的適用性等級(jí)相對(duì)均較高。同時(shí),適用性等級(jí)屬四級(jí)的二級(jí)指標(biāo)有4個(gè),所占比例為44.44%,即就該4個(gè)二級(jí)指標(biāo)而言,均屬國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的優(yōu)勢(shì),初步說(shuō)明其非常適用于作為橋面防水黏結(jié)材料;而適用性等級(jí)屬三級(jí)的二級(jí)指標(biāo)有5個(gè),所占比例為55.56%,即就該5個(gè)二級(jí)指標(biāo)而言,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青基本適用于作為橋面防水黏結(jié)材料。

②一級(jí)指標(biāo)的適用性評(píng)分及評(píng)價(jià)

類比,也對(duì)3個(gè)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行適用性評(píng)分及評(píng)價(jià),結(jié)果如表14所示。由表14可知,路用性能因素B2指標(biāo)的適用性得分相對(duì)最高,達(dá)83.11,其次是強(qiáng)度性能因素A1指標(biāo)和成本性能因素C3,其中,前兩者的適用性等級(jí)為四級(jí),而成本性能因素C3指標(biāo)的適用性等級(jí)為三級(jí)。

表14 一級(jí)指標(biāo)的適用性評(píng)價(jià)結(jié)果Table 14 Applicability evaluation results of first level indicators

③目標(biāo)層的適用性評(píng)分及評(píng)價(jià)

最后,再對(duì)國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的整體適用性進(jìn)行評(píng)價(jià),得其適用性總得分F為

[85.77]

經(jīng)計(jì)算,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的整體適用性得分為85.77,適用性等級(jí)屬四級(jí),其非常適用于作為橋面防水黏結(jié)材料。

3.2.2 不同防水黏結(jié)材料的適用性對(duì)比

類比前述國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的適用性評(píng)價(jià)過(guò)程,再對(duì)其余2類防水黏結(jié)材料進(jìn)行適用性評(píng)價(jià),結(jié)果如表15所示。由表15可知,3種防水黏結(jié)材料的適用性得分存在明顯差異,側(cè)面驗(yàn)證了進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)的必要性,其中,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的重要性得分相對(duì)最高,為85.77,其次為二階反應(yīng)黏結(jié)材粒和SBR改性乳化瀝青,且僅國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的適用性等級(jí)屬四級(jí),其余2類防水黏結(jié)材料的重要性等級(jí)均屬三級(jí),因此,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青作為橋面鋪裝防水黏結(jié)材料的適用性相對(duì)最強(qiáng)。

表15 不同防水黏結(jié)材料的適用性評(píng)價(jià)結(jié)果 Table 15 Applicability evaluation results of different waterproof and bonding materials

對(duì)比前述不同防水材料的試驗(yàn)性能和適用性評(píng)價(jià)結(jié)果,得出國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青不僅具有相對(duì)更優(yōu)的應(yīng)用性能,還具有相對(duì)更高的適用性評(píng)價(jià)得分,較其余2類防水黏結(jié)材料具有顯著的優(yōu)越性,非常適用于作為橋面防水黏結(jié)材料。

4 結(jié) 論

(1)瀝青用量、溫度、粗糙度及清潔度對(duì)防水黏結(jié)材料的強(qiáng)度性能均有影響,且影響規(guī)律存在一定差異,并經(jīng)對(duì)比,得出國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青不僅具有相對(duì)更優(yōu)的力學(xué)性能,還具較強(qiáng)的抗疲勞特性。

(2)經(jīng)適用性模型的評(píng)價(jià),國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的整體適用性得分為85.77,適用性等級(jí)屬四級(jí),較其余2類防水黏結(jié)材料具有顯著的優(yōu)越性,國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青的在橋梁鋪裝過(guò)程中的適用性最強(qiáng)。

(3)文章從應(yīng)用性能和適用性評(píng)價(jià)兩方面開展了防水黏結(jié)材料的相關(guān)研究,建議后續(xù)可在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步引入新型復(fù)合材料開展類似研究,以便更好指導(dǎo)施工。