桥面铺装防水粘结层材料性能研究

桥面铺装防水粘结层材料性能研究
1 前言 
　　目前在混凝土桥面沥青混凝土铺装中铺设防水粘结层已经在国内被认可，且通过防水粘结层的使用实践表明，设防水粘结层的桥面铺装具有明显的优势，病害更少，桥梁更耐久。 
　　桥面防水是依靠防水材料粘贴到桥面板上，形成具有良好弹性的防水薄膜，隔断水与混凝土的接触，起到防水作用。同时防水材料自身有良好的渗透能力，能从混凝土表面孔隙中进入混凝土内部，堵塞混凝土内部空隙，强化混凝土表面的防水性，提高混凝土的自防水能力。这种双重屏蔽作用保证了防水材料的有效性。 
　　本次研究选择了目前混凝土桥面铺装中比较常用的的几种防水粘结层材料(胶粉沥青、SBS沥青和高粘沥青)，在不同的试验条件下进行剪切实验、拉伸实验和渗水试验室内试验，以找出影响防水粘结层的关键因素和合适的防水粘结层材料。 
　　2 粘层材料基本性能试验 
　　本次试验选用的胶粉沥青是采用中海道路石油沥青A-70掺入20%的40目胎面胶粉；SBS沥青是采用中海道路石油沥青A-70掺入5％韩国LG-4913改性剂。三种防水粘结层材料的基本性能如表1所示。 
　　表1 三种防水粘结层材料的基本性质 
　　3 防水粘结层剪切试验 
　　3.1 试件的制备 
　　剪切试验采用C45水泥混凝土，试件尺寸为直径100 mm、高50 mm。到龄期后在混凝土试件上涂不同种类的防水粘结材料 (SBS沥青、胶粉沥青的用量为1.6kg/㎡；高粘沥青的用量为1.2kg/㎡)，按沥青混合料试件成型方法在水泥混凝土试件上加压成型直径100 mm、高63.5 mm的沥青混合料，成型后的试件在室温中静置24 h。 
　　3.2 试验结果 
　　桥面防水粘结层，包括整个铺装层，是在垂直和水平荷载的综合作用下工作的，因此防水粘结层的抗剪切能力是评价其优劣的重要技术指标之一。夏季高温时，沥青混凝土桥面**温度在60℃以上。桥面实测表明，高温环境下的剪切力作用对防水粘结层是*不利的。考虑到材料对温度的敏感性，本文进行了不同温度下的抗剪强度测定。为真实模拟混凝土桥面沥青铺装的实际情况，依据模型自行开发大型直剪仪，采用正压力0.7Mpa对组合试件进行直接剪切试验。 
　　水泥混凝土的表面特性不同，必然影响防水粘结层的应用效果。本次研究在25℃温度下，试验不同混凝土表面处理对剪切强度的影响，结果如表2所示。 
　　 表2 水泥混凝土表面不同处理程度时的剪切强度对比/MPa25℃ 
　　由表2可知，对水泥混凝土表面进行拉毛明显提高粘层的抗剪强度。因此，铺设防水粘结层前应对水泥混凝土铺装进行处理，扫尽浮尘，保持清洁。同时清除水泥混凝土表面的浮浆。可以进行拉毛处理，但**使用专用机械，以获得均匀的粗糙表面。 
　　同时在水泥混凝土表面拉毛的状态下，在不同试验温度条件下对三种粘层材料进行剪切试验，试验结果见表3。 
　　表3 不同温度下粘结层的抗剪强度/MPa 
　　由表3知，温度对抗剪强度有很大的影响：随着温度的升高，沥青稠度的降低，防水粘结层抗剪能力迅速下降；三种粘层材料在低温和高温情况下都表现出了良好的抗剪性能，但是高粘沥青的抗剪强度明显好于其他两种材料，特别是在高温条件下，高粘沥青粘层的抗剪强度约为其他两种材料的2倍。 
　　4 防水粘结层拉拔试验 
　　一般认为在桥面铺装中，梁板与沥青混凝土的粘结强度对铺装体的抗疲劳特性有很大影响，可以采用拉拔试验来确定防水粘结层与梁板和沥青混凝土的粘结力状况。同时,也能反应两种混合料分层施工时的层间粘结力。 
　　采用与剪切试验相同的试件，在不同温度下进行拉拔试验，试件结果见表4。 
　　表4 水泥混凝土表面不同处理程度时的拉拔强度对比/MPa 25℃ 
　　由表4知，温度对抗剪强度有很大的影响：随着温度的升高，防水粘结层抗拉能力迅速下降；SBS沥青与胶粉沥青的抗拉强度相似，高粘沥青的抗拉强度好于前两种材料。 
　　5 渗水试验 
　　由于实际桥面铺装时防水粘结层上部还要进行面层沥青混合料的摊铺碾压，在此过程中可能会造成防水粘结层的刺破损伤。为进一步检验3种材料的防水特性， 试验时在车辙板上成型水泥混凝土试件，进行表面处理后，涂上防水粘结层，冷却后在上面碾压成型沥青混凝试件。试验发现水泥混凝土试件下方没有渗水迹象。 
　　6 结论 
　　(1)对水泥混凝土表面进行拉毛处理可以明显改善防水粘结层的抗剪和抗拉强度。 
　　(2)从剪切试验和拉拔试验结果看，3种不同防水粘结材料的性能均符合高、低温的要求。胶粉改性沥青与SBS改性沥青的粘结强度接近，高粘沥青的强度明显高于前两种材料。但由于高粘沥青的价格比较高，所以推荐在特大桥梁中采用高粘沥青防水粘结层，以很好的改善防水粘结层的抗剪和抗拉能力； 
　　(3) 渗水试验结果表明，三种粘结层均具有良好的不透水性。