橋面鋪裝防水粘結(jié)層界面強(qiáng)度評價方法研究

橋面鋪裝防水粘結(jié)層界面強(qiáng)度評價方法研究

橋梁上的地板有很多類型，化學(xué)組成和技術(shù)性能也有很大不同。在這項工作中，應(yīng)全面、適當(dāng)?shù)剡x擇材料的性能評價指標(biāo)體系、試驗方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。防水粘結(jié)層材料的性能評價包含以下3個層次:(1)室內(nèi)試驗研究階段,應(yīng)包括材料的基本物性指標(biāo)、強(qiáng)度指標(biāo)、變形指標(biāo)、耐久性指標(biāo)以及施工和易性指標(biāo)等;(2)現(xiàn)場施工控制階段,應(yīng)包括材料的用量、施工的均勻性以及工后的強(qiáng)度檢測;(3)鋪裝完成后的驗收評定,主要指組合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度檢測。目前從施工過程控制和質(zhì)監(jiān)部門過程控制角度,較為常用的防水粘結(jié)層材料質(zhì)量評價方法主要有2種:復(fù)合件剪切試驗和復(fù)合件拉拔試驗。但隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)有的防水粘結(jié)層評價方法與相關(guān)指標(biāo)已不能滿足實際工程的需要,本文針對瀝青防水層材料,對防水粘結(jié)層進(jìn)行新強(qiáng)度指標(biāo)的界定,并對現(xiàn)有的試驗方法進(jìn)行修正,結(jié)合相關(guān)試驗提出防水粘結(jié)層界面強(qiáng)度評價新指標(biāo)。1防水粘結(jié)層性能評價目前橋面一般采用噴灑類防水粘結(jié)層加碎石撒布的方式進(jìn)行防水粘結(jié)層施工。防水粘結(jié)層大都采用高溫加熱條件施工,采用加碎石撒布的方式,可以很好地緩解防水粘結(jié)層施工過程中的粘輪現(xiàn)象,并增強(qiáng)粘結(jié)層與鋪裝層之間的嵌擠作用,增強(qiáng)瀝青混合料鋪裝層抗推移性能,防水粘結(jié)層界面粘結(jié)層見圖1。但是由于碎石的撒布,也會明顯減少防水粘結(jié)層與瀝青鋪裝層的有效接觸面積,對粘結(jié)效果有一定的不利影響。因此在進(jìn)行防水粘結(jié)層性能評價時,經(jīng)常出現(xiàn)材料評價性能與現(xiàn)場使用性能檢測差別較大的現(xiàn)象,導(dǎo)致對防水粘結(jié)層材料性能不能準(zhǔn)確地進(jìn)行評價。針對存在碎石和不存在碎石的情況分別考慮,提出3種分類強(qiáng)度概念:(1)層間剪切強(qiáng)度:是指應(yīng)力吸收層(含瀝青和碎石)界面所能承擔(dān)的最大允許剪應(yīng)力。通常的檢測方法是取芯法或復(fù)合件的抗剪強(qiáng)度試驗。(2)層間拉拔強(qiáng)度:是指應(yīng)力吸收層(含瀝青和碎石)界面所能承擔(dān)的最大允許拉應(yīng)力。通常的檢測方法是取芯法或復(fù)合件的拉拔強(qiáng)度試驗。(3)瀝青界面粘結(jié)強(qiáng)度:是指應(yīng)力吸收層中的瀝青界面所能承擔(dān)的最大允許拉應(yīng)力。通常的檢測方法是附著力強(qiáng)度試驗。2作為拉拔試驗的防水混凝土橋面以往的室內(nèi)評價試驗通常采用復(fù)合件拉拔強(qiáng)度來評價粘結(jié)層粘結(jié)強(qiáng)度,此種試驗在界面構(gòu)造上雖與現(xiàn)場狀況比較類似,但復(fù)合件的相關(guān)檢測試驗無論室內(nèi)試驗還是現(xiàn)場試驗,均需采用取芯法進(jìn)行試件制樣。由于取芯試驗方法比較復(fù)雜,試驗周期長,并且取芯法的檢測對橋面破壞較大,取芯位置難以修補(bǔ)完善,故需要考慮以層間剪切強(qiáng)度指標(biāo)為基礎(chǔ),轉(zhuǎn)化為其他測量方式及相應(yīng)指標(biāo)。因此提出新型的附著力拉拔試驗(見圖2),附著力拉拔試驗可用于檢驗防水粘結(jié)層與水泥混凝土橋面板以及粘結(jié)層與鋪裝層之間的粘結(jié)性能,同時也能反映鋪裝層的抗拉性能。通過試驗可反映材料在不同溫度條件下(通常選擇常溫20℃以及高溫40℃),粘結(jié)層與水泥混凝土橋面板之間的粘結(jié)能力。新型附著力拉拔試驗主要具有以下優(yōu)點:(1)儀器簡易,攜帶方便,試驗操作簡便;(2)可實時獲得檢測數(shù)據(jù),及時反映橋面防水粘結(jié)層的實際狀況;(3)可通過室內(nèi)不同溫度的試驗結(jié)果,對防水粘結(jié)層粘度隨溫度的變化趨勢進(jìn)行擬合,作為現(xiàn)場檢測結(jié)果溫度折算的依據(jù)。3界面粘結(jié)強(qiáng)度根據(jù)目前工程應(yīng)用情況可知,由現(xiàn)場取芯進(jìn)行性能驗證試驗實施難度較大,并且會對橋面造成破壞,因此試驗側(cè)重室內(nèi)評價,通過研究建立橋梁典型結(jié)構(gòu)的評價指標(biāo)體系?？紤]到附著力強(qiáng)度試驗方法所檢測的瀝青界面粘結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)試驗操作簡單,試驗結(jié)果獲得及時,故選擇瀝青界面粘結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)為最終的界面控制指標(biāo)。試驗選擇SBS改性瀝青和橡膠瀝青作為典型防水粘結(jié)層,分別選擇常溫20℃和高溫40℃進(jìn)行室內(nèi)測試,復(fù)合件強(qiáng)度與附著力拉拔試驗強(qiáng)度比例匯總見表1。橋面防水粘結(jié)層的碎石撒布量與界面抗拉強(qiáng)度有一定的關(guān)系,即附著力拉拔試驗為全界面瀝青強(qiáng)度,而復(fù)合件拉拔試驗為部分界面拉拔強(qiáng)度。根據(jù)力學(xué)特征分析可知,斜剪試驗結(jié)果應(yīng)為拉拔試驗結(jié)果的2√2倍。結(jié)合室內(nèi)試驗結(jié)果可知,復(fù)合件拉拔強(qiáng)度與復(fù)合件剪切強(qiáng)度比例接近1.2至1.6,排除實際操作過程中試件成型、試驗操作誤差等不可避免的影響外,基本滿足2√2倍的關(guān)系。分析復(fù)合件拉拔強(qiáng)度與附著力強(qiáng)度的關(guān)系,即全瀝青界面與部分瀝青界面強(qiáng)度比例,結(jié)合表1數(shù)據(jù)可知,強(qiáng)度比例約為0.15～0.18。本試驗試件的防水粘結(jié)層碎石撒布覆蓋率設(shè)置為80%,與強(qiáng)度比例之和為100%。因此可推導(dǎo)出如下關(guān)系式:瀝青界面粘結(jié)強(qiáng)度=層間剪切強(qiáng)度2√×(1?碎石撒布覆蓋率)=層間剪切強(qiáng)度2×(1-碎石撒布覆蓋率)根據(jù)江蘇省高速公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF40—2004),防水粘結(jié)層熱噴改性瀝青碎石撒布量為60%～70%,因此碎石覆蓋率取平均值65%,考慮安全系數(shù)后得到如表2所示的瀝青界面粘結(jié)強(qiáng)度力學(xué)指標(biāo)。根據(jù)力學(xué)分析的結(jié)果,橋面鋪裝下層比路面下面層的力學(xué)環(huán)境更為嚴(yán)苛,各項力學(xué)指標(biāo)都接近鋪裝上層的標(biāo)準(zhǔn),因此推薦橋面鋪裝下層瀝青混合料的各項路用性能指標(biāo)與施工控制標(biāo)準(zhǔn)采用鋪裝上層的路用性能指標(biāo),混合料各項性能盡量接近鋪裝上層的瀝青混合料。4強(qiáng)度轉(zhuǎn)換公式本文采用理論分析結(jié)合室內(nèi)試驗驗證的方式,對目前橋面鋪裝防水粘結(jié)層主要評價方法進(jìn)行改進(jìn),提出新型附著力拉拔試驗方法,建立剪切強(qiáng)度和粘結(jié)