水泥混凝土桥面防水粘结层剪切疲劳性能研究.pdf

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1、中外公路第32卷第1期2542012年2月文章编号：1671—2579(2012)O1一O254一O3水泥混凝土桥面防水粘结层剪切疲劳性能研究张娟(西安公路研究院，陕西西安710054)摘要：对溶剂型粘结剂、水性沥青基涂料和SBS改性沥青3种涂膜类防水粘结材料的剪切疲劳性能进行试验研究，结果表明：在动态荷载作用下，防水材料与沥青混凝土的粘结能力不断衰减，应力比与对数疲劳寿命呈线性关系。溶剂型粘结剂的剪切疲劳性能较好，其次分别为SBS改性沥青和水性沥青基涂料。关键词：水泥混凝土桥面；防水粘结层；剪切；疲

2、劳；荷载桥面铺装层层间疲劳特性受荷载条件、环境变化、气温变化较大，但对于沥青混合料，其疲劳破坏主要集层间接触条件及层间材料性质的影响。防水材料的疲中在l3～15℃之间，JTGD50—2OO6{(公路沥青路面劳是防水材料在荷载重复作用下产生不可恢复的强度设计规范》中容许拉应力指标采用的是15℃的参考衰减积累的一种现象。荷载的重复作用次数越多，强值。在l5℃时，溶剂型粘结剂试件破坏时的剪切力在度的衰减幅度越大，材料所能承受的应力或应变值就11kN左右，水性沥青基涂料在8．0kN左右，SBS改越小。已有的研

3、究成果通常考虑的主要是防水粘结层性沥青在10kN左右。由于初次进行该试验，剪切夹的静态受力破坏状态，但是路面结构实际上受动态荷具的设计中存在某些缺陷，当施加的荷载大于3kN载作用，因而有必要对材料进行动态加载试验研究。时，在承受多次重复荷载后试件会出现松动现象，此时在桥面铺装的各种路用性能中，通常考虑的是复合梁测得的剪切疲劳次数比实际值偏大，因此若选用15℃和铺装层的疲劳性能，而很少专门针对防水粘结层的作为试验温度只能测得较低应力水平下的疲劳寿命。疲劳性能进行研究，考虑到防水粘结层受到自面层传考虑到上

4、述情况，加之防水粘结层的抗剪强度随着温下来的剪切力的冲击作用，该文模拟该种受力模式采度的升高而迅速下降，25℃时的破坏剪力值适中，此用直剪方式对防水粘结层的疲劳性能进行研究。温度下可以测得较高应力水平的剪切疲劳寿命，最终确定试验温度为25℃。1防水粘结材料的选择2．2加载控制模式研究资料表明：沥青混合料的疲劳响应与加载控根据中国研究现状，选择了Gs—I型溶剂型粘结制方式有关。控制方式一般有两种：控制应力和控制剂、水性沥青基防水粘结涂料和SBS改性沥青3种涂应变。根据已有沥青混合料疲劳加载模式的研究结抹

5、类材料作为防水粘结材料进行研究。对3种材料分果，对防水粘结层疲劳试验采用控制应力的加载方式。别进行剪切、拉拔试验，确定其最佳用量分别为0．5、2．3加载频率和波形0．8和1．8kg／m。按最佳用量将防水粘结材料涂刷在参考国内外类似试验及路面材料弯曲疲劳试验在30cm×30cm×5cm的水泥混凝土板上，养生至相关资料的基础上，认为加载频率取10Hz能较好地规定龄期后在其上碾压成型沥青混凝土板，并钻取直反映荷载对桥面铺装层的作用时间，因此，该文采用的径为10cm的芯样待用。加载频率为10Hz。材料的破劳寿

6、命与荷载波形有一2疲劳试验参数的确定定的关系，通常认为正弦波比较接近于实际路面所承受的荷载波形。为了避免长时间的试验可能出现的试2．1试验温度件脱空现象及对试件产生冲击作用，该试验设置的正根据哈尔滨建筑大学的研究成果，虽然全国各地弦波荷载的谷值为0．1kN。收稿日期：2011一O7—282011年第6期张娟：水泥混凝土桥面防水粘结层剪切疲劳性能研究2552．4应力水平(2)调整疲劳试验机上下连接轴，将剪切夹具安对防水粘结层剪切疲劳应力水平的选择以0．1分装在连接轴上，调整抱圈的方向，使两个抱圈平行。级

7、，分别采用0．2、0．3、0．4、0．5、0．6五个等级。在25(3)将保温好的试件放入抱圈，使防水粘结层位℃时，溶剂型粘结剂试件破坏时的剪切力在4．5kN于待剪面上，并用螺栓固定。关闭环境箱，等待温度恢左右，水性沥青基涂料在3．0kN左右，SBS改性沥青复到需要值。在3．5kN左右。3种防水材料在各应力水平下的加(4)设置疲劳试验机的控制参数，开始试验，试验载峰值如表1所示。结束后将破坏的试件拆下。表1防水粘结层加载应力比4试验结果与分析溶剂型粘结剂和水性沥青基涂料作防水粘结层的试件在动态重复荷载作

8、用下破坏较快，达到一定的加载次数后沥青混凝土试块很快从防水粘结层上脱落，而SBS改性沥青试件随着加载次数增加沥青混凝土与水泥混凝土试块发生错位，但始终粘在一起，当疲劳次数达到10000次时仍不断开，只是错位距离越来越大。在静态剪切试验中，溶剂型粘结剂的剪切强度较大，但一旦达到最大值，整个沥青混凝土试块迅速从防水层上掉下，且防水层上粘的细料很少，该材料在常温3试验设备与方法情况下脆性较大；水性沥青基涂料的抗剪强度相对较小，但在达到最大值后试件仍能承受一定的