环氧沥青防水粘结层在桥面铺装中的应用

环氧沥青防水粘结层在桥面铺装中的应用

韩立英崔志英

随着我国交通事业的快速发展,公路桥梁工程越来越成为国家基础设施建设的重要一环。桥面铺装作为桥梁上部结构体系的重要组成部分,其主要功能是为行车提供舒适的行驶表面,同时能够在一定程度上参与桥面板共同受力、保护水泥混凝土桥面。目前水泥混凝土刚性桥面铺装表现出了许多难以克服的缺陷和不足。其中桥面铺装与水泥混凝土桥面板之间的粘结力丧失是造成目前铺装层普遍寿命较短、病害较多的一个重要原因[1]。环氧沥青防水粘结层材料目前在钢桥面铺装层中得到了广泛应用,并获得了成功,而水泥混凝土桥面则极少采用。因此本文主要对环氧沥青防水粘结材料在水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装中的应用进行研究。

随着我国交通事业的快速发展,公路桥梁工程越来越成为国家基础设施建设的重要一环。桥面铺装作为桥梁上部结构体系的重要组成部分,其主要功能是为行车提供舒适的行驶表面,同时能够在一定程度上参与桥面板共同受力、保护水泥混凝土桥面。目前水泥混凝土刚性桥面铺装表现出了许多难以克服的缺陷和不足。其中桥面铺装与水泥混凝土桥面板之间的粘结力丧失是造成目前铺装层普遍寿命较短、病害较多的一个重要原因[1]。环氧沥青防水粘结层材料目前在钢桥面铺装层中得到了广泛应用,并获得了成功,而水泥混凝土桥面则极少采用。因此本文主要对环氧沥青防水粘结材料在水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装中的应用进行研究。

1环氧沥青防水粘结材料的性能研究环氧沥青粘结材料由两组分组成:组分Ａ(环氧树脂)和组分Ｂ(一种石油沥青和固化剂组成的均质合成物)。组分Ｂ中的沥青和固化剂之间具有较好的相容性。组分Ａ是由双酚Ａ和表氯醇经反应得到的液态双环氧树脂,不含稀释剂、软化剂或增塑剂,也不含无机填料、色素或者其他污染物或不溶性物质。组分Ｂ是一种由石油沥青和环氧树脂固化剂组成的均质合成物,它不含不可溶物质(比如无机填料或色素等)和污染物。组分Ａ和Ｂ按要求混合并固化后即可得到环氧沥青。本文试验中采用的环氧沥青指标如表1所示。

2环氧沥青防水粘结材料的强度特性

2.1沥青用量对防水粘结材料强度的影响作为环氧沥青的分散剂,沥青的用量对热固性环氧沥青的强度和延伸率有很大的影响。对于这种两项结构,接触的结构和强度会对复合材料的物理和力学性能产生影响。沥青的接触形成可以分为两个阶段:环氧树脂与沥青的接触和润湿过程、环氧树脂的固化过程。在第一阶段中,如果使用的石油沥青与环氧树脂不溶,则浸润角过大,沥青自身凝聚在一起,不能均匀分布于环氧树脂之中。对于热固性环氧沥青体系,由于添加了增溶剂,因此可以有效降低石油沥青与环氧树脂之间的界面张力,从而达到均匀分布的目的。在第二阶段中,环氧树脂和固化剂之间通过化学反应形成空间网络结构,从而使其分子处于能量低、结构稳定的状态。23℃时环氧沥青中沥青含量对强度影响如表2所示。

从表2中可以看出,随着环氧沥青防水粘结材料中沥青含量的增加,材料的强度明显下降,当沥青含量超过50%后,强度已经降低到含量为20%时的1/2以下,当沥青含量继续增加时,强度已经非常小,而出现相逆转。

2.2拌合温度对防水粘结材料强度的影响为了研究环氧沥青防水材料的粘度对界面最终强度的影响,本试验在如下3种混合温度下分别按如下3种粘度成型了水泥混凝土剪切和拉拔试件,在23℃测量了试件的剪切和拉拔强度,结果如表3所示。由表3中的数据可以看出,随着混合温度的升高,环氧沥青材料的粘度随之下降,当混合温度为120℃时,试件的剪切和拉拔强度最高,这是因为粘附强度不是单纯随粘度的增加而增加, 一方面粘度的提高有利于粘度强度的提高,另一方面粘度相对过高会影响环氧沥青材料粘附界面的浸润,所以要获得较好的粘附强度,就必须综合考虑这两个方面的因素。

2.3水对防水粘结层强度的影响成型水泥混凝土试件,在撒布环氧沥青防水粘结层材料之后,2ｈ之内连续在防水粘结层表面洒水,模拟降雨。养护2ｄ之后,在自然条件下风干,再在表面铺筑沥青混凝土铺装层。之后,通过剪切试验和拉拔试验考察防水粘结层的性能。试验温度为23℃,试验结果见表4,表5。

从表4,表5可以看出,当遇水浸泡之后,环氧沥青防水粘结层的剪切强度和拉拔强度会发生一定程度的降低,但是降低的幅度不大,其中抗剪强度损失2%,拉拔强度损失约7.3%,这些损失都不足以对铺装层与水泥混凝土之间的粘结状况产生影响。当然现场情况可能与室内模拟存在较大差别,因此是否需要补撒或者重新撒布,还要根据现场情况进行具体判断。

2.4湿热老化对防水粘结层强度的影响将常温成型好的水泥混凝土桥面铺装复合梁试件置入70℃的热水中浸泡4ｈ,冷却至常温后进行剪切和拉拔对比试验。

从试验结果来看,浸泡前和浸泡后的强度下降较小,其中剪切强度下降1%,拉拔强度下降2.4%。这样微小的下降对于环氧沥青防水粘结层材料使用性能的影响是很微弱的。

3环氧沥青防水粘结材料的施工防水粘结层材料除需要满足铺装设计基本要求之外,严格的施工工艺和严格的施工质量控制对于工程来说也是不可忽视的,因此对于施工技术要求将是防水粘结材料在工程实践中的关键一环。防水粘结层材料的室内试验和检测,主要是防水材料的质量检验,为了防止施工人员违反操作规程现象的发生,还必须对施工后的防水粘结层进行检测,主要是检查防水粘结层施工后是否会有因气泡而产生的鼓包。由于水泥混凝土桥面板表面一般不会太光滑,表面的空隙中存在大量空气,摊铺过程中在高温下气体膨胀容易产生气泡。气泡下面可能没有粘结材料,导致防水粘结材料撒布不均匀,因此在摊铺后如果出现气泡应该采用注射器刺破气泡,并补撒一定量的环氧沥青。

粘结剂的撒布质量主要是通过撒布量和撒布均匀来衡量,撒布均匀性主要通过观察来确定,撒布量则通过材料密度换算成撒布厚度来确定,用浓度计测量。由于撒布过程以人为主,所以在粘结剂撒布过程中,应该记录车辆的行驶速度、撒布宽度、液体流量等撒布工艺和参数,使统计尽量接近实际情况。4结语环氧沥青材料是一种热固性材料,其与水泥混凝土良好的粘附性能使得环氧沥青防水粘结层具有较好的路用性能。本文通过大量的试验以及现场调查,发现沥青用量对环氧沥青防水粘结材料的使用性能有较大影响,而外界因素中的拌合温度、界面水、湿热老化条件等对其路用性能的影响都比较有限,因此施工方便,且容易保证施工质量。