水泥混凝土橋復(fù)合結(jié)構(gòu)環(huán)氧瀝青粘結(jié)層性能研究

趙張飛

（南通東南公路工程有限公司，江蘇南通226001）

0 前言

公路橋梁和城市立交橋橋面多為水泥混凝土橋面，如果鋪設(shè)的防水層與橋面鋪裝層及橋面板間粘結(jié)力不足，抗水平剪切能力較弱，則鋪裝層的整體性力學(xué)性能降低，在水平方向上易產(chǎn)生相對位移而發(fā)生剪切破壞，產(chǎn)生推移、擁包等病害。通車后車輪的劇烈沖擊和荷載的作用還易使橋面出現(xiàn)松散、剝落等病害，尤其隨著交通量和重型車輛的增加，汽車重載超載情況下破壞會更為嚴(yán)重。另外在橋面鋪裝施工時，料車、壓路機等也有可能將防水層粘走，如此一來，防水層起不到應(yīng)有的效果，水從面層滲入使得其抗水平剪切能力更弱，粘結(jié)性能更差，形成一種惡性循環(huán)狀態(tài)。

橋梁結(jié)構(gòu)與柔性鋪裝層之間的粘結(jié)層，對橋面鋪裝結(jié)構(gòu)起著至關(guān)重要的作用。這一層應(yīng)起到承上啟下的過渡作用，同時還應(yīng)能防水。如果采用普通瀝青作粘層油，軟化點較低，粘韌性不足，高溫條件下易產(chǎn)生推移、擁包、波浪和車轍等病害。因此，有必要對水泥混凝土橋面用環(huán)氧瀝青粘結(jié)層性能進(jìn)行研究。

1 水泥混凝土橋復(fù)合結(jié)構(gòu)環(huán)氧瀝青粘結(jié)層剪切試驗

根據(jù)橋面鋪裝的實際使用條件，車輛在橋面行駛時對鋪裝層的粘結(jié)層施加了水平剪切力，尤其是重型載重汽車行駛在較大縱坡的下坡路段時，水平剪切力很大，最不利的情況是在高溫環(huán)境條件下的行車作用。因此，該項研究進(jìn)行了20℃常溫條件和35℃條件下的粘結(jié)層剪切強度試驗，實驗結(jié)果如表1所列。表2是SBS改性瀝青的對比試驗結(jié)果。

表1 環(huán)氧瀝青粘結(jié)層剪切試驗結(jié)果一覽表

表2 SBS改性瀝青粘結(jié)層剪切試驗結(jié)果一覽表

在水泥混凝土板上涂灑1.0 kg/m2的粘結(jié)材料后，鋪裝SBS改性瀝青混合料（石灰?guī)r集料）成型，固化后切割成70 mm×70 mm×50 mm的試件。

自然固化是指試件成型后，在自然溫度（約20℃）條件下固化10 d。完全固化是指試件成型后，在120℃條件下固化12 h。

采用35℃試驗溫度的原因是，超過35℃以后瀝青混合料變軟，剪切試驗無法進(jìn)行。由上述試驗數(shù)據(jù)可知，無論是20℃還是35℃條件下，剪切破壞面均在瀝青混合料界面，說明環(huán)氧瀝青的粘結(jié)力大于被粘結(jié)對象自身的強度。對比SBS改性瀝青粘結(jié)層的試驗數(shù)據(jù)，環(huán)氧瀝青的粘結(jié)強度遠(yuǎn)比同條件下的SBS改性瀝青大。環(huán)氧瀝青在自然固化條件下的粘結(jié)力是未完全固化狀態(tài)的檢測數(shù)據(jù)，隨著時間的延續(xù)，其強度還會進(jìn)一步增長。

另外還對環(huán)氧瀝青粘結(jié)層的抗剪強度增長規(guī)律進(jìn)行了研究。利用室內(nèi)車轍試驗所用模具，成型厚度為3.5 cm，強度為C50的水泥混凝土板5塊，在混凝土板上涂刷用量為0.70 L/m2的環(huán)氧瀝青粘結(jié)料，在室外自然條件下分別放置4h、8h、12h、24 h、48 h后，進(jìn)行瀝青混凝土鋪裝成型，冷卻至室溫后進(jìn)行試件切割，試件尺寸為5 cm×5 cm×7 cm，然后進(jìn)行剪切和拉拔試驗。

剪切強度增長如圖1所示。

圖1 環(huán)氧瀝青灑布后剪切強度與養(yǎng)護時間的關(guān)系曲線圖

由圖1可見，環(huán)氧瀝青粘結(jié)層在灑布30 h后剪切強度達(dá)到最大值，這就規(guī)定灑布粘結(jié)層后的混合料攤鋪最佳時間。

2 水泥混凝土橋復(fù)合結(jié)構(gòu)環(huán)氧瀝青粘結(jié)層拉拔試驗

橋梁上長年累月的動載作用對防水粘結(jié)層材料性能提出了多方面的要求。已有研究進(jìn)行了三種情況下的拉拔試驗，即室內(nèi)模擬現(xiàn)場拉拔試驗、現(xiàn)場瀝青混凝土攤鋪前及攤鋪后的拉拔試驗。通過室內(nèi)和現(xiàn)場試驗結(jié)果的對比，對防水粘結(jié)層與橋面和瀝青混凝土鋪裝之間的粘結(jié)性能進(jìn)行研究。

按規(guī)定的配合比，成型12塊水泥混凝土試塊，尺寸為30 cm×30 cm×3 cm。12塊試塊分為三種不同情況，4塊表面極度不平整，凹凸高差約在5～10 mm左右，4塊進(jìn)行拉毛處理，表面較為平整，凹凸高差約為1～5 mm左右，4塊表面極為平整光滑，用手觸摸，幾乎感覺不到有凸凹起伏。然后清理試件表面使之符合橋面防水粘結(jié)層基面施工標(biāo)準(zhǔn)。

按規(guī)定的用量，用環(huán)氧基層處理劑在三種不同基面的試塊各涂2塊，共6塊水泥混凝土塊，同理用路橋?qū)Ｓ没鶎犹幚韯┩克⑹Ｓ嗟?塊水泥混凝土塊。

將成型好的試件放置于300 mm×300 mm×80 mm試模內(nèi)，將配好的AC-25Ⅰ型瀝青混合料在160℃～170℃時倒入試模，按瀝青混合料車轍試驗儀標(biāo)準(zhǔn)方法，用車轍試驗儀碾壓成型。

試驗前將成型好的試塊切割成所需要的尺寸，抗剪與拉拔試驗試件的尺寸均為50 mm×50 mm×60 mm如圖2所示。

圖2 試件尺寸示意圖

表面干燥后，在水泥混凝土與瀝青混凝土表面上分別涂抹上A+B膠或環(huán)氧樹脂，粘貼拉拔探頭在常溫下放置12 h。

選取5個溫度拉拔試驗，分別是0℃、15℃、25℃、40℃、50℃，每個溫度選取6個試件。

試驗結(jié)束后得到不同粗糙基面在不同溫度下的拉拔強度，本文列出一般光滑基面的結(jié)果，如圖3所示。

圖3 一般光滑基面上拉拔強度在不同溫度下的變化曲線圖

從圖3可以得出：

（1）在同一條件下，幾種拉拔強度都是隨著試驗溫度的上升而下降，溫度越高強度降低得很快。

（2）在相同條件下，環(huán)氧瀝青粘結(jié)層的拉拔強度比SBS等其他防水材料的拉拔強度要高。

由此可以得出，水泥混凝土環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層比其他粘結(jié)層材料具有更好的性能，能夠滿足較為苛刻的鋪裝使用要求。

3 結(jié)論

水泥混凝土環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，能夠提高水泥混凝土橋面和瀝青混合料之間的粘結(jié)，有效地抵抗路面行車影響，提高整個橋面的鋪裝質(zhì)量。能夠節(jié)約公路橋梁的養(yǎng)護費用和延長整體使用壽命，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

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