公路橋梁橋面鋪裝實驗研究

肉孜江木沙

(新疆公路與橋梁總公司第一工程處)

1 實驗及實驗過程分析

本文主要采用實際工程中“水泥混凝土橋面板+防水粘結層+AC-13瀝青混合料面層”的橋面鋪裝結構，在高低溫環境中對此結構進行剪切拉拔試驗。路面對橋面鋪裝界面穩定性有以下力學性能要求:對于車輛荷載及緊急剎車時的制動力作用應具有可靠的抵抗能力，防止剪切破壞，該性能主要通過剪切試驗來評價。剪切試驗又分為有斜面剪切及直接剪切兩種試驗情況，本研究中考慮45°斜剪情況。

1.1 橋面鋪裝結構層試樣的成型

橋面鋪裝結構為“水泥混凝土橋面板+防水粘結層+AC-13瀝青混合料面層”，因此對水泥混凝土橋面板和瀝青混合料面層采用實驗室設計配合比。

選用天津所產駱駝牌42.5普通硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥的初凝時間為3.5 h，終凝時間為9 h。瀝青混合料面層選用AC-13級配類型，各種粒徑的碎石采用薊縣所產的石灰巖石料;礦粉表面無結團現象，瀝青為山東濱州90#普通瀝青，各種材料的基本性質見表1，表2。

表1 瀝青基本性能

經計算，最終所用配合比為碎石∶砂∶水泥∶水=3.67∶1.07∶1∶0.52。

課題中采用三種防水粘結材料做對比，SBS改性乳化瀝青，環氧樹脂和廢膠粉改性瀝青，材料各項指標見表3。

表2 粗集料基本指標

表3 材料各項基本指標

1.2 實驗過程

本實驗對馬歇爾穩定度儀LWD-3型進行了改裝，依照實驗室模擬橋面結構層厚度自制合適尺寸的夾具，該裝置自動化程度高，能夠自動對試件進行剪切并記錄數據，并且操作簡單，讀數準確迅速。

試驗過程中采用剪切速率為5 cm/min，施加荷載方向為垂直加載，夾具的斜面角度為45°，模擬的垂直力與水平力相等時的受力情況。試件的高度控制在43mm±0.5 mm，這樣可保證試件剪切面正好為防水粘結層界面，試驗結果準確。對于結果的處理采用公式

式中:S為試件剪切截面積，單位:m2;F為試驗中加載力，N;τ為防水粘結層剪應力，Pa。

作為中間層，防水粘結層的厚度對路用性能的影響較大。粘結層過厚，容易造成層間的推移;粘結層過薄，抗剪能力明顯不足，也容易產生病害，因此有必要研究出最適宜的灑布厚度。下面通過剪切試驗分析膠粉改性瀝青和SBS改性乳就化瀝青作為防水粘結材料時各自的最佳灑布量。試驗結果見表4。

表4 不同厚度時兩種材料剪切結果

從表4可以看出防水粘結層的厚度控制很重要，過厚的防水粘結層不僅不利于路用性能，而且在經濟上造成一定損失，增加工程造價;過薄的防水粘結層粘結力不足，可能過早的產生病害，使橋梁無法達到預期的使用年限。試驗結果表明，防水粘結層材料厚度為2 mm時抗剪能力達到最佳效果，防水粘結層厚度在1.5～2 mm之間時，抗剪強度緩慢增長，當防水粘結材料超過2 mm后，抗剪強度急劇下降。

2 小結

主要設計了各結構層的配合比，模擬橋面鋪裝結構中防水粘結層的實際受力情況，通過45°斜剪試驗比較三種防水粘結材料在各單因素影響下的抗剪性能，并對以上材料的相關性能做出了比較和分析。

［1］ 王涓.水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝防水粘結層的性能研究.南京:東南大學碩士學位論文，2004.

［2］ 戴憂華，安超杰.基于現場試驗的水泥混凝土橋面防水粘結層耐久性研究［J］.交通運輸工程與信息學報，2009，(7):44-45.

［3］ 蔣甫海，周冰，張崇高.防水粘結層對橋面鋪裝受力的影響［J］.結構工程師，2008，(10):44-45.