水泥混凝土桥面环氧沥青防水粘结层研究

中图分类号：U448.33文献标识码：A文章编号：

公路桥梁和城市立交桥桥面多为水泥混凝土桥，如果铺设的防水层与桥面铺装层及桥面板间粘结力不足，抗水平剪切能力较弱，则铺装层的整体性力学性能降低，在水平方向上易产生相对位移而发生剪切破坏，产生推移、拥包等病害，通车后车轮的剧烈冲击和荷载的作用还易使桥面出现松散、剥落等病害，尤其随着交通量和重型车辆的增加，汽车重载超载情况下破坏会更为严重。另外在桥面铺装施工时，料车、压路机等也有可能将防水层粘走，如此一来，防水层起不到应有的效果，水从面层渗入使得其抗水平剪切能力更弱，粘结性能更差，形成一种恶性循环状态。

桥梁结构与柔性铺装层之间的粘结层，对桥面铺装结构起着至关重要的作用。这一层应起到承上启下的过渡作用，同时还应能防水，如果采用普通沥青作粘层油，软化点较低，粘韧性不足，高温条件下易产生推移、拥包、波浪和车辙等病害。本文结合泰州大桥南引桥以及夹江桥桥面优化变更设计采用环氧沥青粘结层施工进行了系统的研究。

一、 水泥混凝土桥复合结构环氧沥青粘结层剪切试验

根据桥面铺装的实际使用条件，车辆在桥面行驶时对铺装层的粘结层施加了水平剪切力，尤其是重型载重汽车行驶在较大纵坡的下坡路段时，水平剪切力很大，最不利的情况是在高温环境条件下的行车作用。因此，本研究进行了20℃常温条件和35℃条件下的粘结层剪切强度试验，实验结果如表1所列。表2是SBS改性沥青的对比试验结果。

在水泥混凝土板上涂洒1.0kg/m2的粘结材料后，铺装SBS改性沥青混合料（石灰岩集料）成型，固化后切割成70×70×50mm的试件。

表1环氧沥青粘结层剪切试验结果

自然固化是指试件成型后，在自然温度（约20℃）条件下固化10天。完全固化是指试件成型后，在120℃条件下固化12h。

表2 SBS改性沥青粘结层剪切试验结果

采用35℃试验温度的原因是，超过35℃以后沥青混合料变软，剪切试验无法进行。由上述试验数据可知，无论是20℃还是35℃条件下，剪切破坏面均在沥青混合料界面，说明环氧沥青的粘结力大于被粘结对象自身的强度。对比SBS改性沥青粘结层的试验数据，环氧沥青的粘结强度远比同条件下的SBS改性沥青大。环氧沥青在自然固化条件下的粘结力是未完全固化状态的检测数据，随着时间的延续，其强度还会进一步增长。

另外还对环氧沥青粘结层的抗剪强度增长规律进行了研究。利用室内车辙试验所用模具，成型厚度为3.5cm，强度为C50的水泥混凝土板5块，在混凝土板上涂刷用量为0.70L/m2的环氧沥青粘结料，在室外自然条件下分别放置4、8、12、24、48h后，进行沥青混凝土铺装成型，冷却至室温后进行试件切割，试件尺寸为5cm×5cm×7cm，然后进行剪切和拉拔试验。

剪切强度增长如图1所示。

图1环氧沥青洒布后剪切强度与养护时间的关系

由图可见，环氧沥青粘结层在洒布30h后剪切强度达到最大值，这就规定洒布粘结层后的混合料摊铺最佳时间。

二、 水泥混凝土桥复合结构环氧沥青粘结层拉拔试验

桥梁上长年累月的动载作用对防水粘结层材料性能提出了多方面的要求。已有研究进行了三种情况下的拉拔试验，即室内模拟现场拉拔试验、现场沥青混凝土摊铺前及摊铺后的拉拔试验。通过室内和现场试验结果的对比，对防水粘结层与桥面和沥青混凝土铺装之间的粘结性能进行研究。

按规定的配合比，成型12块水泥混凝土试块，尺寸为30cm×30cm×3cm。12块试块分为三种不同情况，4块表面极度不平整，凹凸高差约在5-10mm左右，4块进行拉毛处理，表面较为平整，凹凸高差约为1-5mm左右，4块表面极为平整光滑，用手触摸，几乎感觉不到有凸凹起伏。然后清理试件表面使之符合桥面防水粘结层基面施工标准；

图2 试件尺寸示意图

按规定的用量，用环氧基层处理剂在三种不同基面的试块各涂2块，共6块水泥混凝土块，同理用路桥专用基层处理剂涂刷剩余的6块水泥混凝土块；

将成型好的试件放置于300mm×300mm×80mm试模内，将配好的AC-25Ⅰ型沥青混合料在160℃-170℃时倒入试模，按沥青混合料车辙试验仪标准方法，用车辙试验仪碾压成型；

试验前将成型好的试块切割成所需要的尺寸，抗剪与拉拔试验试件的尺寸均为50mm×50mm×60mm如图3-7所示；

表面干燥后，在水泥混凝土与沥青混凝土表面上分别涂抹上A+B胶或环氧树脂，粘贴拉拔探头在常温下放置12小时。

选取5个温度拉拔试验，分别是0℃、15℃、25℃、40℃、50℃，每个温度选取6个试件。

试验结束后得到不同粗糙基面在不同温度下的拉拔强度，本文列出一般光滑基面的结果，如图3所示。

图3 一般光滑基面上拉拔强度在不同温度下的变化曲线

从图3可以得出：

（1）在同一条件下，几种拉拔强度都是随着试验温度的上升而下降，温度越高强度降低得很快。

（2）在相同条件下，环氧沥青粘结层的拉拔强度比SBS等其他防水材料的拉拔强度要高。

由此我们可以得出，水泥混凝土环氧沥青防水粘结层比其他粘结层材料具有更好的性能，能够满足较为苛刻的铺装使用要求。

三、结论

水泥混凝土环氧沥青防水粘结层材料具有优异的力学性能，能够提高水泥混凝土桥面和沥青混合料之间的粘结，有效抵抗路面行车影响，提高整个桥面的铺装质量。能够节约公路桥梁的养护费用和延长整体使用寿命，具有明显的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 徐伟，李智，张肖宁，混凝土桥面铺装粘结层体系力学性能试验研究[J]，哈尔滨建筑大学学报，2002.4

[2] 张占军，胡长顺，设防水层的混凝土桥桥面铺装结构剪应力计算与分析[J]，西安公路交通大学学报，2001.2

[3] 罗立峰，钟鸣，黄成造，混凝土桥面铺装概述[J]，国外公路，1999.3

[4] 慕祥纯，城市桥梁防水技术综述[J]，特种结构，2002.3

[5] 王新，钢筋混凝土桥梁防水问题探讨[J]，防水材料与施工，2004.1

[6]曹佐，高速公路桥面防水层施工工艺探讨[J]，公路交通技术，2003.10

[7]王凤民，张长山等，桥面防水材料选择与应用[J]，辽宁交通科技，2001.2

[8]许涛，俞宝金，黄晓明，混凝土桥沥青铺装层病害的机理分析与对策研究[J]，华东公路，2003.12

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。