几种水泥混凝土桥面防水粘结层的疲劳性能试验分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com公路交通技术2012年8月第4期TechnologyofHighwayandTransportAug．2012No．4几种水泥混凝土桥面防水粘结层的疲劳性能试验分析王笃喜，陈仕周，周丽丽(重庆交通大学，重庆400074)摘要：目前国内还没有桥面防水粘结层疲劳性能的研究方法，故采用桥面板产生反射裂缝时防水粘结层的疲劳性能来评价防水粘结材料的疲劳特性。选取6种典型水泥混凝土桥面防水粘结层进行试验研究，研究发现，桥面板带裂缝工作时可以真实反映桥面防水粘结层的疲劳和阻裂性能，对水泥混凝土桥面防水粘结

2、层的选取具有一定的指导作用。关键词：水泥混凝土桥；防水粘结层；阻裂；疲劳文章编号：1009—6477(2012)04—0098—03中图分类号：U443．33文献标识码：BExperimentalAnalysisforFatiguePropertiesofSomeWaterproofBondingLayersforCementConcreteDeckWANGDuxi．CHENShizhou．ZHOULili防水粘结材料铺装在桥面板上，在车辆荷载作用下桥面铺装结构会产生一定的挠度。由于桥面板本身具有很大的刚度，这种挠度在防水层底

3、部产生沥青混凝土的拉应力很小，一般不会造成防水粘结材料破坏。防水粘结层水泥混凝土板但是，在桥面板产生裂缝时，裂缝会向桥面铺装层扩展，加上行车荷载的作用，防水粘结层会出现疲劳破图1疲劳试验原理坏，使防水粘结材料失去应力吸收能力，而一旦防水粘结层出现破坏，裂缝会逐渐扩展至面层并形成反2防水粘结层的阻裂机理射裂缝，最后造成面层开裂。防水粘结材料是一层柔软的薄层，它除了具有粘结和防水功能外，还是桥面的应力吸收层。它可1桥面反射裂缝产生和发展的力学分析及开裂机理以吸收桥面板水平位移导致的高应力，阻止桥面板桥面板在浇筑及养护过程中，由于温

4、缩等因素裂缝尖端延伸至面层。由断裂损伤力学原理可知，的作用不可避免地要产生微小裂缝。研究表明在水裂缝尖端有一个奇异尖端应力场，此处的应力无限泥混凝土桥面加铺防水粘结层和沥青层后裂缝发展大，一旦裂缝产生，就会向面层延伸。由于防水粘结大致要经历3个阶段：1)起裂阶段。由混凝土板的层的存在，防水粘结层和混凝土粘接部位会发生脱缺陷造成。2)稳定扩展阶段。从车辆荷载和温度空并产生拉伸，吸收一部分应力，具有一定的阻裂作荷载引起的应力集中点开始向上发展并最终贯穿整用。国外研究表明，防水粘结层具有延缓裂缝产生个铺装。3)破裂阶段。桥面出现贯通

5、裂缝。的功能根据断裂与损伤力学，可将反射裂缝的扩展形式分为3种：I型，张开模式；II型，剪切模式；II型，3试验方法设计撕开模式。反射裂缝按照影响因素分为温度型和荷采用3点疲劳试验方法对铺装结构进行疲劳I生载型。当车辆荷载驶经裂缝正上方时以张开模式引能研究。发反射裂缝，在裂缝一侧时以剪切模式引发反射裂3．1荷载控制模式缝。笔者所做的疲劳试验考虑荷载位于裂缝正上面疲劳试验一般有应力控制和应变控制2种模的情况，试验原理见图1。式。应力控制模式是指试验过程中保持应力不变，收稿日期：2012-02—24作者简介：王笃喜(1982一)，

6、男，山东省东平县人，在读研究生学兔兔www.xuetutu.com2012年第4期王笃喜，等：几种水泥混凝土桥面防水粘结层的疲劳性能试验分析99试件破坏时应力重复作用的总次数就是试件的疲劳疲劳寿命。第1种标准在钢桥面铺装防水粘结层疲寿命。应变控制模式是指试验过程中保持应变不变，劳试验方法中经常被采用。本次试验采用面层出现当劲度模量降到一定程度时，荷载的重复作用次数就裂缝作为试验判断标准，此时对应的次数即为防水是防水粘结层材料的疲劳寿命。两者相比较，应力控粘结层的疲劳寿命。考虑到疲劳寿命结果离散性制模式的试件破坏标准相对直观。本

7、文采用应力控大，同一种材料要做4次平行试验，取其平均值作为制模式，将沥青混合料破坏时的应力作为试验应力。该防水粘结层的最终疲劳寿命。3．2加载波形及频率大量研究结果表明，加载波形对疲劳性能影响4疲劳试验结果分析不大，移动的车轮荷载对路面产生接近于正弦曲线对6种防水粘结材料进行了疲劳性能试验，结的应力应变效应，故本次试验采用正弦加载波形，且果见表1。完全处于压力一侧，即半正矢波。同时为加快试验卷材防水粘结材料在试验次数约为910次时，速度，相邻波形之间无间歇时间。卷材与混凝土板层间轻微脱开，随后裂缝向上扩展，试验频率的变化直接体

8、现为荷载在试件上变化有1条主裂缝，周围伴随几条细微裂缝，最后面层出的作用时问。对于实际路面而言，加载时间和路面现反射裂缝达到疲劳寿命，整个试验过程中卷材没行车速度有直接关系。车轮荷载的加载时问可以根有出现破坏，防水层完好，面层裂缝较大。SBS改性据VanderPoel公式来确