橡胶环氧沥青碎石防水黏结层抗剪性能研究.doc

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1、橡胶环氧沥青碎石防水黏结层抗剪性能研究　　摘要：为了研究钢桥面铺装用橡胶环氧沥青碎石防水黏结层的抗剪性能，并分析其与桥面坡度及环境温度频繁变化的关系，进行不同剪切角度和不同冻融循环次数的斜剪试验，通过剪切界面正应力与抗剪强度的线性拟合关系计算REAS防水黏结层的黏聚力及内摩擦角，并基于能量法理论对其剪切耗散能进行研究。结果表明：添加橡胶粉的环氧沥青黏结料体系内形成了新的化学交联和物理缠结，表现出更好的黏结性能、抗变形能力和低温柔韧性；不同的剪切角度及冻融循环次数下，REAS防水黏结层的抗剪强度及剪切位移均大于EA防水黏结层，表现出更好的抗剪性能。同时，REAS

2、防水黏结层的抗剪强度随着剪切角度的增加呈幂函数减小趋势，随冻融循环次数的增加呈抛物线型衰减，5次冻融循环后，REAS防水黏结层的剪切耗散能相对于未冻融循环的剪切耗散能减小了46.0%，说明冻融循环对REAS防水黏结层的抗剪性能影响显著。　　关键词：橡胶环氧沥青碎石；防水黏结层；抗剪强度；黏聚力；冻融循环；剪切耗散能　　中图分类号：U416.217文献标识码：A　　防水黏结层具有防水、黏结和应力吸收的作用，在钢桥面铺装体系中至关重要，其好坏直接影响到桥面铺装的使用周期以及桥梁结构的安全，因此各国均十分重视防水黏结层的设置。橡胶沥青碎石封层作为一种常用的防水黏结层

3、，被广泛应用于桥面防水铺装等工程中，表现出良好的应力过渡和防水黏结性能。但是由于钢桥面所处环境的严峻性，较大的桥面坡度设置以及环境温度的频繁变化，目前工程实践中不断出现由于防水黏结层剪切破坏而产生的钢桥面铺装层脱离、推移等病害。　　橡胶环氧沥青碎石防水黏结层是一种由环氧沥青黏结料、橡胶粉及碎石构成的钢桥面用防水黏结层。其中，EA是一种热固性材料，具有优异的黏结性、热稳定性、密水性及耐腐蚀性，但是，当温度降到极低时，其固化内应力会急剧增大，直接导致其脆性变大、延展性变低、抗剪切性能下降；橡胶粉是一种优良的沥青改性剂，能显著改善沥青的黏弹性、温度敏感性、弹性恢复性

4、能以及抗剪性能。目前对这种由热固性沥青构成的防水黏结层的研究较少，尤其是其抗剪性能与桥面坡度及环境温度频繁变化的关系。　　本文通过斜剪试验对比研究REAS防水黏结层与EA防水黏结层的抗剪性能，并分析REAS防水黏结层的抗剪性能与剪切角度及冻融循环次数的关系，为REAS防水黏结层在实际工程中的应用及养护提供参考。　　1原材料及试验试件制作　　1.1原材料　　试验研究采用的EA为钢桥面用国产环氧沥青黏结料，橡胶粉采用天津产大货车子午胎橡胶粉，所用玄武岩碎石的粒径为2.36～4.75mm。各项原材料主要性能的技术要求及试验结果见表1。　　将不同粒度及掺量的橡胶粉与E

5、A混合，制成橡胶环氧沥青黏结料，对其进行旋转黏度试验和直接拉伸试验，根据实验结果并结合钢桥面用防水黏结层的技术要求，确定橡胶粉的最佳粒度为0.180mm，最佳掺量为4%。以最佳粒度和掺量制作REA，表2为EA与REA的性能比较。　　由表2可知，REA的化学交联度远大于EA，这主要是由于橡胶粉的掺入，对EA进行沥青改性时，发生了化学反应，产生了新的化学交联；同时，添加的橡胶粉形成了网络结构，与EA形成了一定程度的物理缠结，对EA的增韧效果做出了贡献。　　REA的拉伸强度、断裂延伸率及与钢板的黏结强度相对于EA分别提升了11.6%，30.4%及6.6%，表现出更好

6、的黏结性能、抗变形能力和低温柔韧性；黏度从0到1Pa・s的时间略微减小，在实际工程中应相应地减小REA的施工容留时间。　　对不同撒布量的REA以及碎石构成的橡胶环氧沥青碎石防水黏结层进行与钢板之间的拉拔试验，根据拉拔强度值确定REA及碎石的最佳撒布量分别是0.7L/m2与3.0kg/m2。　　1.2斜剪试验试件制作　　首先将使用环氧富锌漆进行防腐涂装处理后的钢桥面板加工成尺寸为50mm×50mm×14mm的试块若干个，将环氧沥青混合料车辙板试件加工成尺寸为50mm×50mm×26mm的试块若干个；接着在钢桥面板试块上撒布配制好的REA，然后在REA上均匀地撒布

7、碎石并压实；最后将车辙板试块压在由REA和碎石构成的REAS防水黏结层上，并在120℃的烘箱内固化6h，制得REAS斜剪试件，如图1所示。其中，环氧沥青混合料车辙板所用的混合料由钢桥面用2910型国产环氧沥青结合料与密级配玄武岩集料以6.5%的油石比拌合而成，该混合料强度较高，可以保证在后面的斜剪试验中不会出现车辙板试块被破坏的情况；REAS防水黏结层的REA撒布量和碎石撒布量分别是0.7L/m2与3.0kg/m2。同�r，制作由钢桥面板试块、EA及环氧沥青混合料车辙板试块构成的EA斜剪试件，与REAS斜剪试件进行对比研究。　　2变剪切角斜剪试验及结果分析　　

8、2.1斜剪试验原理　　斜剪试验可以模拟