颜佳富

（中交一公局国际部中非公司）

桥面铺装体系防水粘结层的性能影响分析

颜佳富

（中交一公局国际部中非公司）

1 前言

桥梁结构是山区公路设施的重要组成部分，而桥面铺筑作为桥梁功能性要求的实现，越来越受到重视。桥面的沥青铺装层不仅需要提高良好的舒适性，同时还有抵抗荷载冲击、参与桥梁受力的性能。而在其中，将沥青铺装层与水泥桥面相粘结，对沥青铺装层功能性要求和结构性要求的实现具有重要的意义。因此，目前通常在沥青铺装层和桥面之间设置粘结层，该层不仅起到粘结的作用，还应具有对桥面板的防水功能，以免水分通过沥青铺装层渗入到桥面与沥青铺装层的界面处，造成桥梁结构的腐蚀破坏。

目前国内尚无有关防水粘结层设计、验证方面的规范要求，在防水粘结层的使用上，多为经验积累，这就导致桥面防水粘结层在性能和质量难以控制，基于此，本文重点对桥面铺装体系的防水粘结层进行考察，并通过对防水粘结层的抗剪性能和粘结性能进行研究分析。

2 试验材料及试验方法

本文针对项目的工程需要，选用的沥青铺装层混合料为SBS改性沥青AC-13，该混合料所以的集料为石灰岩，采用的沥青为5%的SBS改性沥青，所用的矿粉为干燥、洁净。水泥混凝土面板选用的水泥类型为标号42.5的普通硅酸盐水泥，集料与沥青混合料的集料所用的材料相同。所以的原材料均符合现行规范的技术性能要求。

本文根据国内常用的防水粘结材料来，选取了涂料纤维、SBS碎石封层两种不同的粘结层为研究对象。所用的涂料纤维的技术性能如下表所示。

防水粘结层的试验评价方法主要有抗剪切试验及拉拔试验，以电动剪切仪对防水粘结层进行剪切试验以对其抗剪强度进行分析，通过拉拔仪对防水粘结层的粘结性能进行分析。本次试验在试验室进行。

3 试验结果

3.1 剪切试验

影响防水粘结层剪切性能的原因很多，主要包括防水粘结材料本身、交通荷载情况及外界环境影响。而其中这些原因里面又存在很多的子影响因素，本文在研究分析时，很难将全部的影响因素都进行考虑，因此只考虑粘结层用量、温度对防水粘结层剪切强度的影响。

图1 用量与剪切强度

图1 用量与剪切强度

从图1可知，两种防水粘结层的用量对其剪切强度有着很大的影响关系，基本上随着用量的增多，其剪切强度越好。但其用量存在明显的峰值，对于涂料纤维，其最佳的用量为1.5kg/m2，而对于碎石封层，其最佳的用量为1.05kg/m2。即防水粘结材料的用量并非越多越好，当其用量超过一定的量时，随着用量的持续增多，其剪切强度呈现出降低的趋势。当用量过少时，防水粘结层难以有效的在试件的表面形成连续均匀的薄膜，这就影响了其粘结性，当用量稍微增加时，试件表面的有效用薄膜增加，使得试件之间的粘结性能变好。而当用量再增大时，薄膜的厚度偏大，试件之间的摩擦力降低。

温度可以影响防水粘结材料的流动性和粘结性，从试验结果可知，随着温度的升高，两种防水粘结材料的剪切强度均降低。这也可以解释在夏季高温时，桥面铺装层极易出现病害，这一方面是由于高温时，沥青铺装层易产生病害，另外很大的原因是由于高温季节的防水粘结层材料的抗剪性能降低，按照我国的现行规范要求，防水粘结层的在60℃时的剪切强度不应小于0.3MPa，从本次试验的结果可知，虽然温度升高后，两种防水粘结材料的剪切性能均降低，但仍能达到现行规范的要求。

3.2 拉拔试验

由于桥梁存在着挠度变形，且沥青混凝土铺装层和水泥桥梁体的力学传递不同，其动力响应也不相同，因此荷载作用下两者存在着不同步的变形，如果防水粘结层和上下层之间的粘结效果不好，沥青混凝土铺装层就易于水泥混凝土面板脱离，从而造成沥青路面铺装层的推移剥落。基于此，本文通过拉拔试验对防水粘结层的粘结强度进行评价，试验时考虑了试验温度对拉拔试验的影响结果，并分析了剪切强度与拉拔强度的关系。试验结果图如所示。

从试验结果可知，温度对防水粘结材料的粘结性能比较显著，当其温度为20℃时，涂料纤维的粘结强度为0.55 MPa左右，当温度升高到60℃时，其粘结强度降低到0.3MPa，强度降低了约50%。而对于碎石封层，其25℃的粘结强度为0.5MPa，当其温度升高到60℃时，其粘结强度仅为0.17 MPa左右，强度降低的幅度超过了50%。这也说明，对于两种防水粘结层材料，SBS碎石封层对温度较为敏感。

本文同时考察剪切强度与拉拔强度的关系，从图4可知，剪切强度的变化规律与拉拔强度的规律相似，且涂料纤维的两种强度均优于碎石封层的两种强度。

3.3 渗水试验

对桥面的防水粘结层，其又可能从单纯的试验上具有良好的防水效果，但在上面摊铺沥青混凝土铺装层后，由于集料的颗粒棱角会导致防水膜的破坏，且高温的集料颗粒也可能导致防水粘结层的破坏，从而使得防水粘结层的效果失效。因此对防水层的要求是其在经受施工损伤后的不透水性。本次在试验室利用材料渗透仪对防水粘结层材料的不透水性进行了验证，

本文通过试验，调整不同的水压力，研究不同时间时的渗水现象。对于涂料纤维，在水压力为0.1MPa和0.2MPa时，在30min时没有渗水现象的出现及应力衰减。但在水压力为0.3MPa时，在5min时即出现了渗水现象，在20min时即产生了较为严重的渗水现象。对于SBS碎石封层，在水压力为0.1MPa、0.2MPa和0.3MPa时没有渗水的出现及明显的应力衰减，但在水压力为0.4MPa时，在保持压力8min 时即出现了渗水现象，在15min 时开始严重渗水。

试验结果表明，涂料纤维的防水性能较SBS碎石封层的防水性能差，这是由于涂料纤维仅是一层膜， 其厚度较薄，同时也缺少骨架集料，无法承受荷载应力。而SBS碎石封中的改性沥青用量和防水膜的厚度较大，其强度也较好，能够承受动水压力，具有良好的抗施工损伤能力及不透水性能。

4 结论

为了对桥面铺装体系中的防水粘结层效果进行考察分析，本文选取了两种常用的防水粘结层材料涂料纤维及SBS碎石封层，在试验室内部对其性能指标进行考察分析，通过所选的防水粘结层材料性能的比较，得出两种防水粘结层材料的抗剪性能，拉拔性能，本文主要得出的结论如下：

对两种防水粘结层材料的抗剪性能进行研究, 两种防水粘结层的用量对其剪切强度有着很大的影响关系，基本上。但其用量存在明显的峰值。随着温度的升高，两种防水粘结材料的剪切强度均降低。

对两种防水粘结层材料的拉拔性能进行了试验验证,发现温度对其粘结性能影响效果,SBS碎石封层对温度较为敏感,且剪切强度与拉拔强度存在相似的变化规律。