论文部分内容阅读
摘 要：论文根据当今国内外环氧沥青防水材料在桥面防水中的应用现状以及路用性能研究发展，在验证环氧沥青防水优越路用性能的基础上，研究分析环氧沥青防水材料作为水泥混凝土桥桥面防水材料的性能特点。通过相应试验，证明了环氧沥青能够较好地满足混凝土桥面对防水的要求。
关键词：环氧沥青；桥面铺装；防水性能
1、引言
随着大量公路桥梁的新建，我国桥梁结构设计和施工技术水平提高很快，但桥面铺装及防水技术的发展却相对滞后，桥梁在使用过程中出现的多数质量问题和病害主要产生于桥面铺装的破坏及防水措施的失效[1][2]，成为影响我国公路桥梁建设质量的薄弱环节。
桥面铺装作为桥梁上部结构体系的重要组成部分，它的好坏直接影响到行车的安全性、舒适性、桥梁耐久性及投资效益和社会效益。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[3]。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。
环氧沥青防水粘结层材料是一种采用热固性环氧树脂和石油沥青及其它助剂等组成的一种高性能防水粘结层材料，因其优越的性能赢得了在桥梁铺装和粘结防水上的广泛运用，从早期国外在机场道路中的运用到引进国内在钢桥面铺装和粘结层上的使用，以及从在钢桥面上的运用逐渐转化到在水泥混泥土桥面的运用，由于直接使用环氧沥青铺装层工程造价昂贵，将其运用于水泥混凝土桥面防水粘结层无疑是一种最好的使用选择[4]。洒布后的环氧沥青防水粘结层材料在上面沥青面层施工过程中发生化学反应，从而形成不可逆、不融化、不流动的空间网络结构，使得上面的沥青面层和下面的钢桥面或混凝土桥面层牢牢粘结在一起。因此，相比较一般桥面防水层材料，环氧沥青防水粘结层材料具有双重功效，既具有优异的防水性能,又具有特佳的粘结性能。
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。
2、国内桥面防水粘结层使用中存在的主要问题
防水是对防水粘结层本身的必要要求，所以要想有效发挥防水粘结层的功能和作用，必须建立完善的防水体系，将防水粘结层置身于这个防水体系中综合考虑。防水粘结层应用过程中的主要问题表现在多方面，如防水粘结层技术本身、与之相邻的铺装层的性能、工程外部环境等。
（1）粘结力低。防水粘结层与桥面之间粘结力的不足会最终导致防水粘结层的失效、粘结力下降的原因很多，如防水材料本身的粘结力差、防水层偏薄、桥面处理不合格（有浮浆、杂物、灰尘等）、混凝土桥面含水量大、防水粘结层有气孔等。防水粘结层与面层之间的粘结力低，往往是沥青铺装产生早期破坏的先兆。
（2）抗剪切力低。在交通荷载作用下，弯道、坡度大的桥面处存在较大的横向和纵向剪切力作用，这些位置最易发生铺装剪切破坏。
（3）缺少保护层，防水粘结层破损。沥青混凝土铺装过程中，运料车辆、履带摊铺机及沥青混凝土的高温作用、压路机碾压过程均会对防水层造成一定的破坏，使防水粘结层的不透水性降低，致使一些桥面在未通车时就出现透水现象。
（4）沥青混凝土铺装层过薄。车辙、剪切力集中在防水粘结层部位，铺装层厚度越薄，防水粘结层拉应力越大。
（5）沥青混凝土铺装层空隙率大。铺装层透水，动力水压力重复冲刷防水层，致使防水粘结层与沥青混凝土铺装脱离，此时防水粘结层成为承受交通荷载的重要结构层，远远超出防水粘结层的功能和受力范围，最终防水粘结层产生破坏。
（6）超载。重型、超载车辆多，防水粘结层所受到的剪切力太大易产生剪切破坏。
3、路用性能及施工性能等相关试验
本论文试验包括防水材料的延伸抗裂性、低温柔性（耐低温性）、高温稳定性（耐热性）、与水泥混凝土的粘结性能、抗剪切性能、抗施工损破性能、耐疲劳性能、施工便利性等。具体试验结果见表3.1。
表3.1防水材料路用性能汇总
关于防水材料路用性能试验，有如下几点说明：
1、环氧沥青粘结强度较高，本次试验进行拉拔试验时均为水泥砼内部断裂，环氧沥青粘结面保持良好，因此，此强度仅表征水泥砼内部强度，不能表征环氧沥青实际粘结强度。
2、一般聚合物改性沥青防水涂料表征低温柔性的试验方法为在铁皮上涂刷防水涂料并成型，在-20℃绕φ10mm棒以不产生裂纹来进行评定，因环氧沥青强度较高，低温时变形较大即发生脆断，不能以此评定低温柔性，在此我们设计一种新的试验评定方法：在37×7cm铁片上均匀成型环氧沥青材料，养护结束后在-15℃时在沥青混合料小梁弯曲机上于跨中处以50mm/min进行加载弯曲，直至防水材料出现裂纹，以此时跨中处的变形值来表征低温柔性，同时成型SBS改性沥青、FYT、AWP-2000以及AWP-2000F加纤维相关试件进行相同试验，试验结果见表3.2。
表3.2防水材料低温柔性试验
纹 至最大变形均无裂纹 至最大变形均无裂纹
根据试验结果可以看出，环氧沥青低温柔性基本与SBS改性沥青相当，但远小于聚合物改性沥青防水涂料的低温柔性。
3、环氧沥青耐热性采用加热至300℃不熔化流淌来进行评定，高于聚合物改性沥青防水涂料的160℃评定标准。
4、 模拟现场试验
为了更好的模拟现场实际使用效果，采用上下界面分别用水泥砼和沥青混凝土成型试件，并进行了常温以及高温的强度试验，其中FYT桥面防水材料成型如下：先涂刷2层FYT-1型、再涂刷1层FYT-2型防水材料，汇城AWP-2000以及改性乳化沥青防水材料分别涂刷2遍，AWP-2000F纤维增强桥面防水材料因为需要添加纤维，按要求成型，环氧沥青防水材料按规定用量涂刷。高温试验时如温度较高，则沥青混合料较易发生变形，不能有效区别环氧沥青以及其它防水材料的实际强度，因此统一采用40±2℃进行高温試验，具体试验结果见表4.1。
表4.1防水材料模拟现场试验汇总
(部分沥青混合料内部移动)
关于防水材料模拟现场试验，有如下说明：
环氧沥青粘结及剪切强度较高，粘结强度在25℃和40℃均为沥青混合料内部断裂，此粘结强度不能表征环氧沥青实际粘结强度；抗剪强度是25℃时在沥青混合料内部发生移动，此抗剪强度不能表征环氧沥青实际抗剪强度，抗剪强度在40℃时有部分试件沥青混合料内部发生移动如图4.1所示。
图4.1沥青混合料断裂及移动情况
5、结束语
本文对桥面环氧沥青防水粘结材料进行了室内模型试验，具体得出结论为：
环氧沥青粘结强度较高；环氧沥青低温柔性基本与SBS改性沥青相当，但远小于聚合物改性沥青防水涂料的低温柔性；环氧沥青耐热性加热至300℃不熔化流淌，高于聚合物改性沥青防水涂料的160℃评定标准；环氧沥青粘结及剪切强度较高。
参考文献
[1] 王晓磊,肖维,黄晓明. 水泥砼桥面防水粘结材料性能研究[J]. 石油沥青, 2007,(01) .
[2] 孙恩杰.水泥混凝土桥面防水粘结材料的性能研究[J]. 公路, 2007,(02)
[3] 宗海. 环氧沥青混凝土钢桥面铺装病害修复技术研究[D]. 东南大学, 2005
[4]李继果 氧沥青混合料及其在桥面铺装上的应用研究[D]长安大学硕士学位论文 2008.5
[5] Report to the Congress of the United States. Solving Corrosion Problem s of Bridge Surfaces Could Save Billions, PB291618, 1979.
[6]钱振东,李智,陈春红钢桥面环氧沥青混凝土铺装层Ⅰ型裂缝的断裂判据。[J]. 中国公路学报, 2008,(05) .
[7] 罗志强 钢桥桥面铺装构建环氧沥青混凝土的研究[J]. 广东工业大学学报, 2007,(04) .
[8]沈家林,钱振东,陈团结. 国产环氧沥青混合料性能试验及在桥面铺装中的应用[J]. 山东交通学院学报, 2009,(02) .
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：环氧沥青；桥面铺装；防水性能
1、引言
随着大量公路桥梁的新建，我国桥梁结构设计和施工技术水平提高很快，但桥面铺装及防水技术的发展却相对滞后，桥梁在使用过程中出现的多数质量问题和病害主要产生于桥面铺装的破坏及防水措施的失效[1][2]，成为影响我国公路桥梁建设质量的薄弱环节。
桥面铺装作为桥梁上部结构体系的重要组成部分，它的好坏直接影响到行车的安全性、舒适性、桥梁耐久性及投资效益和社会效益。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[3]。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。
环氧沥青防水粘结层材料是一种采用热固性环氧树脂和石油沥青及其它助剂等组成的一种高性能防水粘结层材料，因其优越的性能赢得了在桥梁铺装和粘结防水上的广泛运用，从早期国外在机场道路中的运用到引进国内在钢桥面铺装和粘结层上的使用，以及从在钢桥面上的运用逐渐转化到在水泥混泥土桥面的运用，由于直接使用环氧沥青铺装层工程造价昂贵，将其运用于水泥混凝土桥面防水粘结层无疑是一种最好的使用选择[4]。洒布后的环氧沥青防水粘结层材料在上面沥青面层施工过程中发生化学反应，从而形成不可逆、不融化、不流动的空间网络结构，使得上面的沥青面层和下面的钢桥面或混凝土桥面层牢牢粘结在一起。因此，相比较一般桥面防水层材料，环氧沥青防水粘结层材料具有双重功效，既具有优异的防水性能,又具有特佳的粘结性能。
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。
2、国内桥面防水粘结层使用中存在的主要问题
防水是对防水粘结层本身的必要要求，所以要想有效发挥防水粘结层的功能和作用，必须建立完善的防水体系，将防水粘结层置身于这个防水体系中综合考虑。防水粘结层应用过程中的主要问题表现在多方面，如防水粘结层技术本身、与之相邻的铺装层的性能、工程外部环境等。
（1）粘结力低。防水粘结层与桥面之间粘结力的不足会最终导致防水粘结层的失效、粘结力下降的原因很多，如防水材料本身的粘结力差、防水层偏薄、桥面处理不合格（有浮浆、杂物、灰尘等）、混凝土桥面含水量大、防水粘结层有气孔等。防水粘结层与面层之间的粘结力低，往往是沥青铺装产生早期破坏的先兆。
（2）抗剪切力低。在交通荷载作用下，弯道、坡度大的桥面处存在较大的横向和纵向剪切力作用，这些位置最易发生铺装剪切破坏。
（3）缺少保护层，防水粘结层破损。沥青混凝土铺装过程中，运料车辆、履带摊铺机及沥青混凝土的高温作用、压路机碾压过程均会对防水层造成一定的破坏，使防水粘结层的不透水性降低，致使一些桥面在未通车时就出现透水现象。
（4）沥青混凝土铺装层过薄。车辙、剪切力集中在防水粘结层部位，铺装层厚度越薄，防水粘结层拉应力越大。
（5）沥青混凝土铺装层空隙率大。铺装层透水，动力水压力重复冲刷防水层，致使防水粘结层与沥青混凝土铺装脱离，此时防水粘结层成为承受交通荷载的重要结构层，远远超出防水粘结层的功能和受力范围，最终防水粘结层产生破坏。
（6）超载。重型、超载车辆多，防水粘结层所受到的剪切力太大易产生剪切破坏。
3、路用性能及施工性能等相关试验
本论文试验包括防水材料的延伸抗裂性、低温柔性（耐低温性）、高温稳定性（耐热性）、与水泥混凝土的粘结性能、抗剪切性能、抗施工损破性能、耐疲劳性能、施工便利性等。具体试验结果见表3.1。
表3.1防水材料路用性能汇总
关于防水材料路用性能试验，有如下几点说明：
1、环氧沥青粘结强度较高，本次试验进行拉拔试验时均为水泥砼内部断裂，环氧沥青粘结面保持良好，因此，此强度仅表征水泥砼内部强度，不能表征环氧沥青实际粘结强度。
2、一般聚合物改性沥青防水涂料表征低温柔性的试验方法为在铁皮上涂刷防水涂料并成型，在-20℃绕φ10mm棒以不产生裂纹来进行评定，因环氧沥青强度较高，低温时变形较大即发生脆断，不能以此评定低温柔性，在此我们设计一种新的试验评定方法：在37×7cm铁片上均匀成型环氧沥青材料，养护结束后在-15℃时在沥青混合料小梁弯曲机上于跨中处以50mm/min进行加载弯曲，直至防水材料出现裂纹，以此时跨中处的变形值来表征低温柔性，同时成型SBS改性沥青、FYT、AWP-2000以及AWP-2000F加纤维相关试件进行相同试验，试验结果见表3.2。
表3.2防水材料低温柔性试验
纹 至最大变形均无裂纹 至最大变形均无裂纹
根据试验结果可以看出，环氧沥青低温柔性基本与SBS改性沥青相当，但远小于聚合物改性沥青防水涂料的低温柔性。
3、环氧沥青耐热性采用加热至300℃不熔化流淌来进行评定，高于聚合物改性沥青防水涂料的160℃评定标准。
4、 模拟现场试验
为了更好的模拟现场实际使用效果，采用上下界面分别用水泥砼和沥青混凝土成型试件，并进行了常温以及高温的强度试验，其中FYT桥面防水材料成型如下：先涂刷2层FYT-1型、再涂刷1层FYT-2型防水材料，汇城AWP-2000以及改性乳化沥青防水材料分别涂刷2遍，AWP-2000F纤维增强桥面防水材料因为需要添加纤维，按要求成型，环氧沥青防水材料按规定用量涂刷。高温试验时如温度较高，则沥青混合料较易发生变形，不能有效区别环氧沥青以及其它防水材料的实际强度，因此统一采用40±2℃进行高温試验，具体试验结果见表4.1。
表4.1防水材料模拟现场试验汇总
(部分沥青混合料内部移动)
关于防水材料模拟现场试验，有如下说明：
环氧沥青粘结及剪切强度较高，粘结强度在25℃和40℃均为沥青混合料内部断裂，此粘结强度不能表征环氧沥青实际粘结强度；抗剪强度是25℃时在沥青混合料内部发生移动，此抗剪强度不能表征环氧沥青实际抗剪强度，抗剪强度在40℃时有部分试件沥青混合料内部发生移动如图4.1所示。
图4.1沥青混合料断裂及移动情况
5、结束语
本文对桥面环氧沥青防水粘结材料进行了室内模型试验，具体得出结论为：
环氧沥青粘结强度较高；环氧沥青低温柔性基本与SBS改性沥青相当，但远小于聚合物改性沥青防水涂料的低温柔性；环氧沥青耐热性加热至300℃不熔化流淌，高于聚合物改性沥青防水涂料的160℃评定标准；环氧沥青粘结及剪切强度较高。
参考文献
[1] 王晓磊,肖维,黄晓明. 水泥砼桥面防水粘结材料性能研究[J]. 石油沥青, 2007,(01) .
[2] 孙恩杰.水泥混凝土桥面防水粘结材料的性能研究[J]. 公路, 2007,(02)
[3] 宗海. 环氧沥青混凝土钢桥面铺装病害修复技术研究[D]. 东南大学, 2005
[4]李继果 氧沥青混合料及其在桥面铺装上的应用研究[D]长安大学硕士学位论文 2008.5
[5] Report to the Congress of the United States. Solving Corrosion Problem s of Bridge Surfaces Could Save Billions, PB291618, 1979.
[6]钱振东,李智,陈春红钢桥面环氧沥青混凝土铺装层Ⅰ型裂缝的断裂判据。[J]. 中国公路学报, 2008,(05) .
[7] 罗志强 钢桥桥面铺装构建环氧沥青混凝土的研究[J]. 广东工业大学学报, 2007,(04) .
[8]沈家林,钱振东,陈团结. 国产环氧沥青混合料性能试验及在桥面铺装中的应用[J]. 山东交通学院学报, 2009,(02) .
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。