关于桥面铺装防水粘结层的室内试验研究

张 攀 衣春政

(1.烟台市招远公路建设养护中心，山东 烟台 265400； 2.山东路源公路工程处，山东 烟台 265400)

粘结力和摩阻力是桥面板和沥青铺装层之间粘附的基础，如果两层之间的结合能力差，铺装层必将会在轮载和车辆振动的冲击下发生分离、脱层，导致沥青铺装层出现不同形式的破坏。本文针对不同的防水粘结层厚度、不同温度、不同防水粘结层材料、不同铺装沥青面层材料进行抗剪试验，分析不同条件下的层间抗剪能力，为桥面铺装层的结构优化设计提供依据[1-3]。

1 选择原材料和试验方法

防水粘结层材料的选择，应该选有较好的高低温稳定性、耐久性、抗透水性的材料。本文主要研究防水粘结层的抗剪能力，因此防水粘结层选用实际工程中常用的SBS改性沥青、废弃胶粉改性沥青。沥青混凝土铺装层和水泥混凝土层均采用常规的AC-13普通沥青混合料或橡胶沥青混合料和普通C40水泥混凝土。

普通70号沥青检测结果见表1。

表1 普通70号沥青的检测结果

废弃胶粉改性沥青检测结果见表2。

表2 胶粉改性沥青的检测结果

SBS改性沥青检测结果见表3。

表3 SBS改性沥青的检测结果

集料表面干燥、洁净、无风化、不含杂质，性能检测符合规范要求。矿粉干燥、无结块，检测结果符合规范要求。

圆柱型试件尺寸为H×R=(40 mm+Ha+40 mm)×101.6 mm，其中，水泥混凝土层和沥青混凝土层厚度均为40 mm；Ha为防水粘结层的厚度，水泥混凝土层表面采用拉毛处理的方式。剪切试验的示意图如图1所示。

把试件放入设计好的夹具中，在马歇尔试验机上进行直接剪切试验，垂直上升的速度为(50±5)mm/min，测力精度±0.1 kN。最大抗剪切强度计算如式(1)所示：

(1)

其中，F为试验时试验机读数；S为根据试件计算出的剪切面积。

2 试验结果及分析

1)不同防水粘结层厚度在结构组合为：普通AC-13沥青混凝土+(橡胶改性沥青)防水粘结层+C40水泥混凝土面板，在25 ℃条件下的抗剪试验，变化趋势见图2。

不同防水粘结层厚度的抗剪强度呈近似抛物线形变化，防水层厚度在1.5 mm～2.5 mm之间时，最大抗剪强度的变化不是太大，能够达到最佳抗剪切能力。防水层的厚度太大时，防水粘结层内部很容易发生剪切破坏，因此桥面铺装结构层设计时，防水层厚度应专门设计，最佳厚度应通过抗剪试验确定。

2)根据上述试验结果，选择厚度为2.0 mm的防水粘结层，分别在60 ℃,45 ℃,25 ℃下进行抗剪切试验，结构层的组合分别采用：a.普通AC-13沥青混凝土+(橡胶改性沥青)防水粘结层+ C40水泥混凝土面板;b.普通AC-13沥青混凝土+(SBS改性沥青)防水粘结层+C40水泥混凝土面板。变化趋势见图3。

同一防水粘结层材料，在温度逐渐升高时，其抗剪切能力逐渐下降，由此可见温度对防水粘结层的稳定性有比较大的影响。不同防水粘结材料，在温度变化时，其抗剪切能力变化趋势不同，有些缓慢降低，有些急剧下降，因此防水结构层选择材料时，应因地制宜，在有些高温、温差较大的地区，应用耐高温防水材料可以有效提高层间的抗剪切能力。

3)针对不同沥青铺装层，进行抗剪切能力试验：a.普通AC-13沥青混凝土+(橡胶改性沥青)防水粘结层+C40水泥混凝土面板;b.橡胶改性沥青混凝土+(橡胶改性沥青)防水粘结层+C40水泥混凝土面板，在25 ℃条件下抗剪能力见图4。

用不同的沥青混凝土铺装层，其抗剪切的能力差别很大。当铺装面层用橡胶改性沥青混合料时，层间粘结能力较好。原因是，橡胶改性沥青本身就有很大的粘度，防水层也用橡胶改性沥青，这使得沥青层和防水层各性能比较的接近，同一种材料在相互粘结时，其相互之间的亲和力要远远大于不同材料之间的。桥面铺装每个层次的材料选择，不仅仅需要考虑各材料自身的指标，还要考虑各材料之间的相互协同性。要把材料的性能发挥到最佳，就得选择相互之间相辅相成的材料。

3 结论

1)桥面铺装中防水粘结层的厚度选择，直接影响到层与层之间的抗剪切能力。水泥混凝土桥面铺装结构优化组合设计时，应着重对防水层厚度进行设计，不同的材料、不同的结构方式都应通过室内试验去验证最佳厚度。

2)沥青铺装层的材料、防水粘结层的材料选择，也影响层与层之间的抗剪切能力。水泥混凝土桥面铺装结构层的材料选择，各材料之间的优化组合设计，也应该通过大量对比试验确定。选择最佳的铺装材料，既可以达到预期的防水粘结效果，又能够节约一定的成本。

3)温度对防水粘结层的稳定性有比较大的影响，不同防水粘结材料，在温度变化时，其抗剪切能力变化趋势不同，有些缓慢降低，有些急剧下降，因此防水结构层选择材料时，应因地制宜，在有些高温、温差较大的地区，应用耐高温防水材料可以有效提高层间的抗剪切能力。