水泥混凝土桥面水泥基防水黏结层材料性能评价

为了使水泥混凝土桥面水泥基防水黏结层兼具优异的防水性能和黏结性能,开发了一种新型水泥基防水黏结层材料,选用3种传统沥青基材料(SBS改性沥青、橡胶沥青、水性环氧树脂改性乳化沥青)与其进行性能对比.通过剪切试验确定了水泥混凝土桥面板的最佳处理方式以及水泥基防水黏结层材料的最佳凝结时间.利用斜剪和拉拔试验分别评价了不同温度、浸水和冻融循环等因素对水泥基和沥青基防水黏结层材料强度的影响规律.试验结果表明:水泥混凝土桥面板宜采用拉毛处理,水泥基防水黏结层材料的最佳凝结时间为0. 5 h;随着温度的升高,水泥基和沥青基防水黏结层材料的剪切和拉拔强度均呈线性下降,但水泥基防水黏结层材料的剪切和拉拔强度下降幅度明显低于3种沥青基材料,在70℃高温条件下,3种沥青基材料的剪切和拉拔强度接近0 MPa,而水泥基材料的剪切和拉拔强度仍能分别达1. 37、0. 36 MPa,说明水泥基防水黏结层材料的耐高温性能优异;浸水和冻融循环对水泥基防水黏结层材料的剪切和拉拔强度的影响远小于其对沥青基材料的影响,这主要得益于水泥基防水黏结材料在有水条件下持续的水化反应.     

水泥混凝土桥面复合防水粘结层的性能

为研究水泥混凝土桥面复合防水粘结层的剪切性能、粘结性能和低温性能,以北安—富裕高速公路建华大桥为工程依托,采用水泥混凝土、SBS改性沥青防水粘结层与沥青砂AC-5制备复合试件,进行层间直接剪切试验和拉拔试验;同时对沥青砂AC-5制备的小梁试件进行低温开裂及低温收缩试验. 结果表明:当防水粘结层用量为0.6 kg/m²时,层间抗剪强度最大,能够达到3.45 MPa;随着防水粘结层用量的增大,拉拔强度同样呈先增大后减小的趋势,当防水粘结层用量为0.8 kg/m²时,拉拔强度最高;沥青砂小梁试件梁底最大弯拉应变随温度的降低逐渐减小,而弯曲劲度模量却逐渐增大,且在-5~-10 ℃的温度区间内沥青混合料低温变形最剧烈.     

纤维增强型桥面防水层优化设计与性能

为提高水泥混凝土桥面防水层的性能,采用复合改性沥青、玻璃纤维、单粒径碎石等材料设计一种纤维增强型桥面防水层。通过正交试验设计、剪切试验与拉拔试验研究复合改性沥青类型、纤维用量、沥青喷涂量与碎石覆盖率对防水层剪切强度与拉拔强度的影响,确定本研究范围内的最优方案。结果表明,纤维增强型桥面防水层的最优方案是复合改性沥青(脱硫胶粉质量分数为18%、SBS质量分数为2%的复合改性70号沥青),纤维用量为0.15 kg/m²,沥青喷涂量为2.5 kg/m²,碎石覆盖率为80%;推荐方案的剪切强度、拉拔强度、抗施工损伤性能、抗渗性能均满足规范要求,且优于常用的SBS改性沥青碎石桥面防水层。     

彩色路面反射率和内部温度的室内测试分析

为准确评价彩色路面材料的反射性能,以双辐射传感器为基础,测试了室外路面反射率,分析了太阳入射强度、传感器高度、入射角度、测点周边环境对反射率测试结果的影响;针对反射率室外测试受环境影响显著的问题,开发了反射率和温度的室内测试系统,对6种常见颜色路面材料的反射率和内部温度进行了测试,并与水泥混凝土、沥青混合料进行了对比. 结果表明:太阳入射强度、入射角度对路面反射率室外测试影响极大,强度越大、入射角度越大,反射率测试结果越大;红、黄、蓝、绿4种彩色路面材料的反射率为20%~25%,高于开级配沥青混合料5.8%、密级配沥青混合料5.4%、多孔水泥混凝土16%,略低于密实水泥混凝土32%的反射率;相同辐射条件下,彩色路面材料内部温度普遍低于沥青混合料和多孔水泥混凝土,绿色路面材料具有最佳的降温效果.     

沥青路面环氧乳化沥青黏层性能研究

采用剪切试验和拉拔试验对不同黏层材料配方、不同洒布量和不同温度条件下的环氧乳化沥青黏层的抗剪性能和抗拔性能进行研究,分析了配方、洒布量和温度对黏层的粘结力、内摩阻角和抗拔强度的影响,通过与SBS改性沥青、海川高黏沥青和环氧树脂沥青的性能对比试验对环氧乳化沥青黏层的粘结性能进行了进一步分析.结果表明:抗剪强度随正应力的增大近似呈线性增大,符合库伦-莫尔理论;粘结力、内摩阻角和抗拔强度均随洒布量的增加先增大后减小,粘结力和抗拔强度随温度的升高大幅度降低;20℃、40℃及60℃条件下抗剪强度、粘结力最大值对应的洒布量分别为0.6、0.8、0.8kg/m~2;环氧乳化沥青的最佳配方及最佳洒布量分别为环氧树脂∶固化剂∶乳化沥青=16∶4∶80及0.8kg/m~2;与其他3种黏层材料相比,环氧乳化沥青的粘结性能较优异.     

波形钢腹板PC组合箱梁桥面铺装防水黏结层性能试验

依托郑州市陇海路快速通道波形钢腹板PC组合箱梁工程,比较不同温度条件下采用聚氨酯材料和乳化沥青材料的铺装与桥面板的层间黏结性能。试验结果表明:AC型、SMA型桥面铺装与桥面板层间抗剪和拉拔性能均随温度升高而降低;防水黏结层采用聚氨酯材料时,在低温、常温及高温条件下,AC型、SMA型沥青混凝土桥面铺装与桥面板层间剪切强度、层间拉拔强度均要高于采用乳化沥青材料;桥面铺装采用AC型沥青混凝土时,铺装与桥面板层间黏结性能要优于SMA型沥青混凝土。     

旧水泥路面沥青加铺层间防裂抗拉强度指标研究

为了研究旧水泥路面沥青加铺层间防裂抗拉强度指标,基于APP油毡层间防裂建立模型,进行了力学分析、理论推导、数值模拟,推导出了层间抗拉强度的实用计算式,推荐了强度指标值.结果表明:在小变形的前提下,挠度值与缝宽度、延伸率成正比;防裂夹层所受到的拉力,与缝宽度、路面压力成正比,与延伸率成反比;防裂夹层的拉伸模量在1 000 MPa时经济技术效果最好,最大主应力、等效应力及最大剪应力分别为0.59 MPa,1.02 MPa,0.51 MPa.考虑油毡的通用试验方法及抗拉强度的表示方法,油毡的抗拉强度应不小于300 N/50 mm.     

复合式路面层间最大剪应力影响因素研究

正概述水泥混凝土路面破损后,在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层成为一种行之有效的方法。在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层时,层间接触面是路面结构抵抗剪应力最薄弱的部位,若剪应力超过两种材料界面的剪切强度,路面就会发生破坏。本文通过BISAR3.0软件通过计算不同结构材料设计参数     

移动荷载作用下沥青加铺层结构动力响应分析

采用动力分析的三维有限元法,对移动荷载作用下的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构的动力响应进行了分析,研究了车辆行驶速度、沥青加铺层模量、路面结构的阻尼系数等参数变化对旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力及弯沉的影响程度,并与静载作用下的计算结果进行了对比分析。     

沥青粘结层抗剪强度试验探析

通过自制的抗剪试验卡具,在设定的剪切温度条件下,以一定的剪切速率进行抗剪强度试验,对比改性沥青、改性乳化沥青、乳化沥青、粘层油乳化沥青4种不同沥青粘结层的抗剪强度,比较水泥混凝土、水泥稳定碎石、石灰粉煤灰稳定碎石3种常用基底材料对粘结层抗剪强度的影响,结果表明:基底材料强度越高,粘结材料用量适当,层间粘结效果就越好.结合造价节省和施工方便的因素,推荐在高速公路中优先采用乳化沥青下封层.     

环氧沥青混凝土铺装表面特性试验研究

为了解环氧沥青混凝土铺装的表面特性,采用渗透性试验、摆式摩擦系数试验、动态摩擦系数试验、肯塔堡飞散试验、汉堡车辙试验和激光纹理扫描试验,对环氧沥青混凝土铺装的渗水性能、抗滑性能、抗松散性能以及表面纹理特征等表面特性进行了试验评价.试验结果显示,环氧沥青混凝土铺装的渗水系数基本为0,摆式摩擦系数为83.6,飞散损失率为12.5%,轮廓深度平均值为0.305 mm,纹理深度估计值为0.432 mm.研究表明,环氧沥青混凝土铺装密水性好,能有效阻止雨水侵蚀钢桥面板;抗滑性能满足设计要求,但在雨天车辆行驶速度高时,易出现车辆打滑现象;抗松散能力较好,但在高温水浴和钢轮轮载的双重作用下,混合料会出现松散和剥落情况;环氧沥青混凝土铺装表面平整度好.环氧沥青混凝土铺装层表面特性符合钢桥面铺装层的设计使用要求,但在不利天气条件下,由于抗滑能力不足,会发生车辆打滑,铺装层松散现象.     

“两油一料”改进同步碎石防水粘结层技术研究

桥面铺装防水粘结层的破坏是导致桥面铺装病害的一个主要原因,而控制层间胶结材料的质量是提高桥面铺装耐久性的有效措施.针对同步碎石防水粘结层剪切破坏界面上出现的"白碎石"问题,提出了"两油一料"改进方法.通过室内剪切、拉拔试验,推荐了"两油一料"的最佳沥青用量,并对"两油一料"的路用性能及其适用性进行了研究.研究结果表明:与同步碎石防水粘结层相比,"两油一料"上、下层沥青洒布量取推荐最佳值时,抗剪切、拉拔强度分别提高了12%、52%,而相应的沥青用量增加仅为7.1%,表明推荐的"两油一料"具有优良的粘结性能.     

Research on the Anticorrosion Coating Under the Paved Layer for Highway Steel Box Bridge Deck

The corrosion of the anticorrosion coating and the defects of the asphalt concrete paved layer have been investigated on long-span steel box bridge decks. The anticorrosion coating lies in the midclle of two entirely different materials： a highway steel box bridge deck and a paved layer, which is used as anticorrosion and waterproof coating for the steel bridge deck. For our study, electrochemical corrosion and pull strength experiments have been selected for the investigation of the corrosion properties of inorganic zinc rich coating, epoxy zinc rich coating and arc sprayed zinc coating. The adhesive strength between the coatings and the panel, and the effect of the coating corrosion on the shear properties of the paved layers including cast asphalt, thermal asphalt mortar, epoxy asphalt and modified asphalt con- crete have been investigated. The results show that the adhesive strength between the coatings and the bridge panel is controlled by the method of pre-processing rust removal. Coating by sandblasting has stronger adhesive strength than coating by shot peening. The results also reveal that shear strength of the paved layer is affected by the corrosion product of zinc coating. The arc sprayed zinc coating has stronger shear strength than zinc rich coatings.     

贫混凝土疲劳方程的建立及其应用研究

贫混凝土用于水泥混凝土路面或沥青混凝土路面基层时,和面层一起受到荷载应力和温度应力的反复作用,路面应力分析和结构设计时应考虑其疲劳性能.在室内贫混凝土小梁弯拉疲劳试验的基础上,分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出其疲劳寿命服从双参数威布尔分布,据此建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程.根据此疲劳方程,得出贫混凝土的疲劳性能优于其他常用半刚性基层材料,并建立了贫混凝土作为水泥混凝土路面下面层荷载应力计算的疲劳应力系数,以及作为沥青路面基层层底弯拉应力验算的弯拉强度结构系数.     

CRCP冲断区域后续开裂及影响因素分析

为了对冲断区域后续开裂产生原因及影响因素进行研究,首先考虑水泥混凝土细观上是由胶凝材料、集料及其界面组成的非均匀材料,采用PFC2D软件从细观尺度上进行水泥混凝土抗压强度和弯拉强度数值模拟试验,得到水泥混凝土的弹性模量和弯拉强度;然后考虑连续配筋混凝土路面( CRCP)冲断区域特点,利用有限元软件建立CRCP宏观受力分析模型,结合混凝土细观研究所得弹性模量和弯拉强度,对车辆荷载、湿度梯度和温度梯度作用下的冲断区域路面板后续开裂进行研究;最后分析水泥混凝土细观结构组成参数和宏观影响因素对冲断区域后续开裂的影响。研究结果表明：水泥掺量、水泥强度及集料和胶凝材料界面刚度对冲断区域路面板后续开裂影响较大,车辆超载和板底脱空是冲断区域路面板后续开裂的主要原因。     

环氧树脂黏结材料与钢桥面相互作用研究

通过对目前钢桥面铺装层与钢板之间存在的问题进行分析,可知黏结层失效或脱层是钢桥面沥青混合料铺装的主要破坏类型之一,也是钢桥面铺装特有的一种破坏类型．笔者研究了黏结材料上的选取、工作温度的选定以及各温度状态下材料的性能测试,得出了材料抗剪、抗拉强度数值,对比后发现传统黏结材料已经不能满足现代工况要求,新型配比的高性能环氧树脂黏结材料需要深入研究．     

硫磺改性沥青混合料基本性能的研究

为考察硫磺改性沥青混合料的路用性能,选取AC-13和AC-20两种混合料类型、4种不同的硫磺掺量（硫磺占硫磺改性沥青胶结料的质量百分比分别为0%、30%、35%、40%）作为对比,采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、汉堡车辙试验测试了其水稳定性能,采用车辙试验、三点小梁弯曲试验和Overlay Tester试验分别测试了其高温性能、低温性能与疲劳性能,采用动态模量试验获得了其力学参数. 结果表明: 添加质量分数为30%硫磺后,AC-13和AC-20沥青混合料动稳定度分别提高了18%和26%,疲劳开裂性能有所提高, 低温性能没有明显改变. 添加不同质量分数的硫磺,沥青混合料的水稳定性能明显降低,其中AC-13沥青混合料在添加40%硫磺时冻融劈裂强度比下降达22%. 动态模量测试表明硫磺改性沥青混合料与普通沥青混合料动态模量变化趋势相同,但-10 ℃~54 ℃温度区间较普通沥青混合料动态模量要高.     

水泥混凝土桥面铺装界面联结材料试验研究

长期以来,水泥混凝土桥面铺装界面联结材料研究一直困扰着桥面铺装施工技术人员和养护部门.本文通过大量试验分析出了常用水泥混凝土桥面铺装界面联结材料(改性乳化沥青、改性沥青和溶剂型粘接剂3种材料)的抗剪能力和它们的最佳用量指标,从而为桥面铺装界面联结材料选取和施工提供了一定科学建议.     

水泥混凝土路面沥青加铺结构行为特性分析

通过资料收集、现场调查福建省各地公路和城市道路的“白改黑”工程现状,总结水泥混凝土路面沥青加铺结构的病害类型、特征、原因,得出水泥混凝土路面沥青加铺工程病害主要包括：反射裂缝、推移、车辙、沉陷及其引起纵向裂缝、网裂、坑槽和磨光。反射裂缝、推移是“白改黑”结构主要的破坏模式。旧板接缝、裂缝两侧弯沉差过大、结构设计不舍理是病害的诱发因素,重载、车辆行驶状态等其他因素加快病害的发生和发展。“白改黑”结构存在反射裂缝是不可避免的固有特性,应控制水泥混凝土路面加铺沥青面层结构的设计施工与材料的敏感因素,减少旧水泥混凝土板裂缝、接缝的弯沉差,合理设计加铺层厚度,控制粘层油喷洒质量,改善加铺层抗车辙、提高抗剪强度和抗水损害性能。