寒區(qū)橋面鋪裝防水粘結(jié)層的試驗(yàn)研究

王圣保

摘 要：文章根據(jù)寒區(qū)特點(diǎn)，分別對(duì)HUT-1橋面防水涂料、SBS改性瀝青和乳化瀝青三種橋面鋪裝防水粘結(jié)材料進(jìn)行了試驗(yàn)分析。結(jié)果表明，凍融循環(huán)和除冰鹽對(duì)防水粘結(jié)層的性能影響很大，在選材時(shí)應(yīng)選擇具有良好的抗凍融能力及抗鹽腐蝕能力的材料。

關(guān)鍵詞：寒區(qū)；橋面；鋪裝層；防水粘結(jié)層

防水粘結(jié)層作為橋面鋪裝的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣對(duì)橋面鋪裝層的使用壽命有很大的影響。寒區(qū)氣溫季節(jié)性變化較大，自然條件惡劣，橋面防水粘結(jié)層材料應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，以適應(yīng)較大的溫度變化，同時(shí)具有良好的粘結(jié)性、抗剪切性，這樣防水粘結(jié)層材料與水泥混凝土橋面板及瀝青混凝土鋪裝層間才能可靠連接。

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 水泥混凝土基板塊

成型的水泥混凝土試塊如圖1所示。

1.2 瀝青混合料

瀝青混合料采用SBS改性瀝青AC-16混合料。

1.3 粘結(jié)材料

文章采用HUT-1橋面防水涂料、SBS改性瀝青和乳化瀝青三種防水粘結(jié)材料作為橋面鋪裝防水粘結(jié)層。

1.4 試塊制作

1.4.1 涂抹粘結(jié)層材料

按1.2kg/m2涂抹量，將HUT-1橋面防水涂料、SBS改性瀝青和乳化瀝青三種防水粘結(jié)材料分別涂抹在不同水泥混凝土試板拉毛的一面。

1.4.2 加鋪瀝青混凝土鋪裝層

為了使成型后的試快與試模齊平，將涂抹了各種防水粘結(jié)材料（HUT-1橋面防水涂料、SBS改性瀝青和乳化瀝青）的試快放入300mm×300mm×100mm的試模內(nèi)，測(cè)量試塊表面與試模齊平之間的高度，即為需要加鋪的瀝青混凝土高度，然后就可以確定瀝青混凝土各種材料數(shù)量。用輪碾儀在粘結(jié)層上成型瀝青混凝土試板。

1.4.3 切割試塊

將試塊切割成50mm×50mm×100mm的試塊。

2 剪切試驗(yàn)

剪切試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)各種防水粘結(jié)材料抵抗水平剪切能力，以評(píng)價(jià)各種材料作為防水粘結(jié)層抵抗水平車(chē)輛荷載沖擊的能力。

2.1 溫度對(duì)粘結(jié)層抗剪強(qiáng)度的影響

文章把各種防水粘結(jié)材料的成型剪切試塊分別置于60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃、0、-10℃、-20℃、-30℃條件下的恒溫烘箱或恒溫冰箱中保持8小時(shí)，確保試塊達(dá)到需要測(cè)試的試驗(yàn)溫度，并且放入恒溫冰箱之前的剪切試塊需要先浸水24小時(shí)。試驗(yàn)時(shí)，要求取出剪切試塊立即進(jìn)行剪切試驗(yàn)，以保證試塊的溫度滿(mǎn)足要求。不同溫度條件下各種防水粘結(jié)材料的抗剪試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 不同溫度條件下各防水粘結(jié)材料的抗剪試驗(yàn)結(jié)果（MPa）

通過(guò)表1可以看出，隨著溫度的下降各種防水粘結(jié)材料的抗剪強(qiáng)度都明顯增強(qiáng)。三種防水粘結(jié)材料中，在高溫條件下HUT-1橋面防水涂料的抗剪強(qiáng)度優(yōu)于SBS改性瀝青和乳化瀝青，而低溫條件下乳化瀝青的抗剪強(qiáng)度優(yōu)于HUT-1橋面防水涂料和SBS改性瀝青。

2.2 凍融循環(huán)和除冰鹽對(duì)粘結(jié)層抗剪強(qiáng)度的影響

在對(duì)寒區(qū)的防水粘結(jié)層進(jìn)行研究時(shí)，需把除冰鹽作為環(huán)境因素予以考察，分析其對(duì)橋面鋪裝防水粘結(jié)層的影響。除冰鹽主要化學(xué)成分為NaCl，所以在試驗(yàn)之前，應(yīng)先將成型的剪切試塊浸入5%的NaCl水溶液中，浸泡24小時(shí)。

表2為在單純凍融循環(huán)條件下、單純除冰鹽作用下以及兩者共同作用下各種防水粘結(jié)材料的抗剪強(qiáng)度值。

表2 凍融循環(huán)和除冰鹽作用下各防水粘結(jié)層抗剪強(qiáng)度（MPa）

從表2可以看出，無(wú)論是凍融循環(huán)還是除冰鹽，對(duì)三種防水粘結(jié)材料的抗剪強(qiáng)度都有很強(qiáng)的迫害作用，在凍融循環(huán)和除冰鹽共同作用下，破壞作用體現(xiàn)的更為明顯。三種防水粘結(jié)材料中，HUT-1橋面防水涂料抵抗凍融循環(huán)破壞以及凍融循環(huán)和除冰鹽共同作用下破壞的能力最強(qiáng)，而SBS改性瀝青抵抗除冰鹽破壞的能力最強(qiáng)。

3 拉拔試驗(yàn)

3.1 溫度對(duì)粘結(jié)層抗拉強(qiáng)度的影響

把各種防水粘結(jié)材料的成型的拉拔試塊分別置于60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃、0、-10℃、-20℃、-30℃條件下的恒溫烘箱、恒溫冰箱中保持8小時(shí)，確保試塊達(dá)到需要測(cè)試的試驗(yàn)溫度，并且放入恒溫冰箱之前的拉拔試塊需要先浸水24小時(shí)。試驗(yàn)時(shí)，要求取出拉拔試塊立即進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，以保證試塊的溫度滿(mǎn)足要求。不同溫度條件下各種防水粘結(jié)材料的抗拉試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同溫度條件下各防水粘結(jié)材料的抗剪試驗(yàn)結(jié)果（MPa）

通過(guò)表3可以看出，隨著溫度的下降各種防水粘結(jié)材料的抗拉強(qiáng)度先贈(zèng)后減。三種防水粘結(jié)材料中，SBS改性瀝青抗拉性能最好，抗拉強(qiáng)度為1.250MPa，但是其他兩種材料抗拉強(qiáng)度與SBS改性瀝青相比相差不大，分別為1.170MPa和1.250MPa。

3.2 凍融循環(huán)和除冰鹽對(duì)粘結(jié)層抗拉強(qiáng)度的影響

與測(cè)試抗剪強(qiáng)度時(shí)相同，在進(jìn)行抗拉拔試驗(yàn)研究時(shí)，同樣需把除冰鹽作為環(huán)境因素予以考察，分析其對(duì)橋面鋪裝防水粘結(jié)層抗拉性能的影響。在試驗(yàn)之前，仍然是應(yīng)先將成型的剪切試塊浸入5%的NaCl水溶液中，浸泡24小時(shí)。

表4為在單純凍融循環(huán)條件下、單純除冰鹽作用下以及兩者共同作用下各種防水粘結(jié)材料的抗拉強(qiáng)度值。

表4 凍融循環(huán)和除冰鹽作用下各防水粘結(jié)層抗剪強(qiáng)度（MPa）

從表4可以看出，無(wú)論是凍融循環(huán)還是除冰鹽，對(duì)三種防水粘結(jié)材料的抗拉強(qiáng)度都有很強(qiáng)的迫害作用，在凍融循環(huán)和除冰鹽共同作用下這種破壞作用體現(xiàn)的更為明顯。與抗剪強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)得出的規(guī)律相似的是，三種防水粘結(jié)材料中，HUT-1橋面防水涂料在凍融循環(huán)破壞以及凍融循環(huán)和除冰鹽共同作用破壞下的抗拉能力最強(qiáng)，而SBS改性瀝青在除冰鹽破壞下的抗拉能力最強(qiáng)。