不同黏层材料对钢桥面铺装层层间黏结强度的影响

颜　赫广东省路桥建设发展有限公司（510000）



不同黏层材料对钢桥面铺装层层间黏结强度的影响

颜赫
广东省路桥建设发展有限公司（510000）

摘要：分别选用改性乳化沥青、改性热沥青、同步碎石封层和环氧沥青四种防水黏结层材料，通过室内拉拔和剪切试验，分别测定四种材料在不同温度下的拉拔强度和剪切强度。结果表明，相同温度条件下环氧沥青层间黏结强度较其他三种黏层材料具有明显优势，说明环氧沥青作为黏层材料更适合用于沥青混凝土钢桥面铺装。

关键词：钢桥面；桥面铺装；沥青混凝土；防水黏结层

目前，钢结构桥应用越来越广泛。桥面铺装层作为保护桥面板和分布车轮荷载的保护层，不仅起到保护桥梁主体的作用，还必须为车辆行驶提供一个良好舒适的行车环境。

沥青混凝土铺装层与桥面板之间的良好黏结直接影响到桥面铺装层的耐久性。若防水黏结层黏结效果差，将会导致桥面板与铺装层出现滑动，进而在车辆荷载反复作用导致对使铺装层、桥面板造成破坏［1］。

据技术资料显示，黏结层破坏已成为桥面铺装病害的主要类型之一。因此选择一种性能优越的防水黏结层材料对预防桥面铺装层损害具有重要意义。

1　原材料

选用四种防水黏结层材料，乳化改性沥青、改性热沥青、环氧沥青以及同步碎石封层。其中，同步碎石封层沥青采用SBS改性沥青，撒布碎石规格为5～10 mm。铺装层沥青混凝土采用密级配AC-13结构形式。

具体指标如表1～4。

表1　SBS改性乳化沥青技术指标

表2　SBS改性热沥青

表3　环氧沥青技术指标

表4　AC-16型沥青混凝土级配

2　试验方法

2.1成型试件

制作直径为150 mm、厚50 mm的钢模具，其放入大马歇尔模具中时具有一定的空间，以方便成型后的脱模。试验过程中将钢模板放入大马歇尔模具中，分别涂刷四种黏层材料，四种黏层材料用量为0.8 kg/m2。

将搅拌均匀的沥青混合，按照马歇尔试件成型方法在钢模板上装入沥青混合料并进行击实，整个过程严格按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的规定执行。冷却后脱模，在室温下放置24 h，将钢模板+防水黏结层+沥青混凝土复合试件放入多功能层间力测试仪中进行拉拔和剪切试验［2］。

2.2层间力测试仪

试验时选用的检测设备为多功能层间力测试仪，该设备能够在-10～100℃范围内对温度进行调节，满足不同温度试验环境的需要［3］。设备内安装的位移传感器能够以控制位移从而控制液压泵的方式进行应力加载，加载精度为0.1 kN。试件破坏时设备的最大荷载即为极限荷载。通过公式P=F/A计算拉拔和剪切强度。

式中：P代表拉拔或剪切强度，单位为MPa；F代表试件破坏时的最大荷载，单位为N；A代表试件断面面积，单位为mm2。

2.3试验温度

试验时，为模拟实际工作状态下的环境温度，试验过程中温度设定为20℃、40℃和60℃。

3　试验结果

3.1拉拔试验

拉拔试验主要检测的是黏层材料的黏结强度，反映的是沥青混合料铺装层施工时单纯的层间黏结力。拉拔试验结果如表5所示。

表5　黏结材料拉拔强度试验结果

3.2剪切试验

剪切试验主要检测黏层材料的抗剪强度。其检测内容分两部分组成，一部分是黏层材料本身的黏结力，另外一部分是铺装层、黏层和桥面板之间的摩擦力。试验时模拟实际工作条件，施加的竖向荷载采用标准轴载0.7 MPa。剪切试验结果如表6所示。

表6　黏结材料剪切强度试验结果

3.3试验结果分析

四种黏层材料在20℃、40℃和60℃条件下，拉拔强度从大到小依次为环氧沥青、改性热沥青、同步碎石封层、改性乳化沥青。剪切强度从大到小依次为环氧沥青、同步碎石封层、改性热沥青、改性乳化沥青［4］。其中，环氧沥青抗拉拔强度约是改性乳化沥青的5.7倍，是改性热沥青的3.1倍，是同步碎石封层的3.5倍，剪切强度是改性乳化沥青的3.3倍，是改性热沥青的2.5倍，是同步碎石封层的2.1倍。

以上结果说明，环氧沥青，拉拔强度和剪切强度要远远高于其他三种黏层材料，从强度方面考虑其更适合用于钢桥面黏结层。

随着温度的升高，四种黏层材料拉拔强度和剪切强度均呈现下降的趋势，改性乳化沥青、改性热沥青和同步碎石封层拉拔和剪切强度下降较明显。随着温度升高，环氧沥青拉拔强度下降的趋势是改性乳化沥青的0.66倍，是改性热沥青的0.41倍，是同步碎石封层的0.49倍。环氧沥青剪切强度下降的趋势是改性乳化沥青的0.75倍，是改性热沥青的0.64倍，是同步碎石封层的0.45倍。

以上结果说明，环氧沥青具有较好的温度稳定性，尤其是夏季高温季节，环氧沥青黏结层能更好地保证钢桥面与沥青混凝土之间的黏结，减少病害的发生。

4　结论

通过对不同防水黏结层材料的黏结强度进行对比研究，无论是拉拔强度、剪切强度还是温度敏感性，环氧沥青黏黏结性能较其他三种常用黏层材料都具有明显优势。这说明环氧沥青黏层更适合用于钢桥面沥青混凝土铺装。

参考文献：

［1］徐天明.沥青混合料桥面铺装层病害原因及防治［J］.交通标准化，2010（226）：162- 166.

［2］陈团结，黄卫，钱振东.大跨径钢桥面沥青混凝土铺装层裂缝机理分析［J］.公路，2007（10）：76- 80.

［3］刘军义.桥面铺装病害原因分析及养护对策［J］.中国新技术新产品，2011（19）：45.

［4］刘占良.水泥混凝土桥面铺装材料研究［D］.西安：长安大学，2008.