淺析粘結層材料結構及性能研究

盧成峰

（河南省路橋建設集團有限公司，河南 商丘 476000）

1 粘結層材料穩定性研究

1.1 水穩定性

材料放置24h后，由于室溫達3012，瀝青立方體變成為薄層狀，將瓷片浸入5%Na2C03水溶液巾放置48h，觀察瀝青層狀態和與瓷片結合狀態。

通過觀察，四種材料在Na2C03溶液中進行48h浸水后.與瓷片接觸緊密.瀝青未發生鼓包等明顯性質改變.說明材料具有一定的抗水損能力。

1.2 熱流變性

將室溫狀態下的瀝青涂樣放入80℃烘箱中，瓷片與烘箱底部呈60角.每l0min觀察涂樣狀態(見圖 1)。

圖1 材料60℃熱流變性能

通過高溫狀態下的瀝青流變性能比較實驗.乳化SBS改性瀝青擁有比其他乳化瀝青強的高溫流變性，SBR改性乳化瀝青耐熱性最差。

2 粘結層材料防水性能研究

防水粘結層材料的主要作用之一就是防止水分的侵蝕.雖然橋面鋪裝能阻止大部分的水分滲入到粘結層位置，粘結層材料還是應當具有一定的防水能力。

2.1 碎石代替上鋪混凝土

防水層材料防水能力的嵌失很大程度是因為橋面鋪裝在進行熱輾壓時集料棱角對防水層的刺穿作用。為了更明顯地表現集科棱角對防水層的刺穿作用，在設有防水粘結層的試件上用具有一定級配碎石代替瀝青混合料，加熱至200℃。按照瀝青混合料壓力成型試件的辦法在壓力機上進行壓力壓實.保持1分鐘后取出試件，清除不穩定的集料顆粒。進行防水試驗。

碎石集配粗料部分接近ACl6.采用10～20和5～10兩種集料組合，集配曲線見(圖2)。

圖2 碎石級配圖

2.2 粘結層材料防水能力

使用上述制得的試件進行滲水檢測，將滲水儀水平安裝在試件防水面，因加有碎石層，表面縫隙巨大，用礦物黃油密封周圍，加裝配重使水分不至于流出，進行滲水實驗。因為礦物黃油的粘度有限，滲水儀器內水高為20cm。超過20cm水頭，水壓過大容易沖破黃油密封層，滲水時間統一為2小時。

從表中數據可以看出，四種粘結層材料均有不同程度的防水能力，乳化SBS改性瀝青與SBR改性乳化瀝青的防水能力最佳，其次為混合瀝青，摻加纖維的乳化SBS改性瀝青防水能力最差。

表1 不同材料滲水試驗

原因分析：改性瀝青本身擁有優良的粘性，即使經過乳化工藝，粘結能力降低也仍然擁有比較強的防水能力。摻加纖維的乳化瀝青性質發生改變，由于纖維的模量與理清模量之間的差異，涂在試件表面的乳化瀝青在進行蒸發時容易發生開裂，導致防水粘結層破損，防水能力降低。

按照規范推薦的方法，在底試件上壓力成型5cmOGFC混合料，進行滲水實驗，四種材料20cm水頭2小時滲水高度均沒有變化，四種材料可以滿足一定的防水要求。

3 粘結層剪切性能研究

3.1 粘結層結構試驗方法

粘結層設置在橋面板和鋪裝層之間，模擬粘結層的工作狀態，采用混凝土試件+粘結層+瀝青混凝土鋪裝的結構，進行不同正應力下的剪切強度實驗。

使用表2所示材料，計算噴灑量蒸發后殘留瀝青的厚度在lmm左右。取制作好的圓形底層試模，清潔干燥施工表面，根據蒸發殘留物含量計算其表面乳化瀝青用量噴灑于其表面，再均勻撒布3-5mm碎石，放置于室外干燥備用。

表2 材料類型

現今沒有一種關于粘結層實驗的統一方法，有采用傾斜角度剪切、直接剪切和直接拉拔的方法。抗拉拔能力是一種間接的粘結能力表現方式，主要還是起穩定層間的作用。現今粘結材料的主要測試方法就是粘結試件縱向直接拉伸試驗，直接拉伸試驗簡單明了，可以排除其他方面的干擾，是一種近似理想狀態。但是直接拉伸試驗只能說明粘結面垂直方向的粘結力大小，測的是其縱向力，不能反應正應力和界面粗超程度對粘結力的影響。而汽車作用力呈平行于橋面板的縱向方向，與試驗測的數據沒有直接關系。平行剪切實驗可以模擬汽車輪胎對橋面鋪裝的水平作用力。現今使用的剪切儀，上下包面可以使層間力集中于粘結層，排除混合料內的剪切破壞影響，數據直接反應粘結層的抗剪能力。實驗采用正應力下的剪切試驗測定不同材料在最不利溫度下的抗剪切能力，不僅可以反映實際橋面鋪裝結構受力，還可以預估出不同正應力下的剪切強度。

3.2 粘結層結構材料剪切強度(25℃)

根據規范要求，進行無正應力條件下25℃時的直接剪切強度實驗，以測定材料是否滿足規范要求。

圖3 25℃抗剪強度測定

從表中數據可以看出，粘結層撒布碎石后可以明顯增大粘結層抗剪切能力。若采用純結合料粘結層，四種材料都無法滿足規范要求，撒布碎石后，乳化SBS改性瀝青和混合瀝青剪切強度增大到0.5Mpa，達到規范要求。但是實際工程中應用乳化瀝青材料作粘結層的不在少數，并且使用效果還算滿意，因此應用25℃材料剪切強度決定乳化瀝青類材料應用于粘結層存在一定限制。

3.3 粘結層結構材料剪切強度(50℃)

根據現場測定橋面鋪裝在粘結層位置的溫度可以達到50℃以上，根據力學分析，進行最不利狀態下施加正應力的剪切試驗。a.實驗時的困難：實驗時由于豎向荷載比較大，施加于50℃的瀝青混合料上，容易使混合料產生變形，造成應力施加的不穩定.況且僅測定一點的剪切強度不足以反應材料的抗剪切能力。b.解決方案：參考應力圓模型，相同溫度條件下，正應力的大小與粘結層抗剪切能力存在線性關系.測定不同正向應力下的抗剪切能力.繪出應力曲線，預測出目標正應力下的抗剪切強度。

4 結束語

綜上所述，雖然我國目前在粘結層材料方面取得了一定的成就，但對于水泥混凝土橋梁防水等工作還欠缺很多。目前,國內外對大跨徑橋梁鋼橋面柔性鋪裝層的數值模擬、材料應用、層問粘結防水等做了大量工作,取得了一定的研究成果,然而對應用較多的水泥混凝土橋梁防水粘結層體系研究較少。

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