环氧树脂在桥面铺装防水层中的应用研究

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.

     

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。     

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.     

水泥混凝土路面国产环氧沥青防水层的性能分析

为了确定环氧沥青防水层材料在水泥混凝土路面防水应用的适用性及耐久性,结合某特大桥的水泥路面防水层材料施工应用实践,开展了系列试验.结果表明：（1）国产环氧沥青材料、SBS改性沥青材料和FYT材料进行粘附强度对比,其平均抗剪强度依次为1.98、0.39、0.33 MPa; 20℃下拉拔强度分别为1.98、0.98、0.83 MPa; 50℃下其拉拔强度分别为0.73 MPa、流淌、0.08 MPa.（2）用中和与未中和的国产环氧沥青进行抗拉强度对比,20℃下未中和的环氧沥青与混凝土7、4d的拉拔强度分别仅为0.53、1.64 MPa; 20℃下中和的环氧沥青与混凝土7、4d的拉拔强度分别达到0.9、2.0 MPa,20℃下中和的环氧沥青与钢板之间的拉拔强度达到7.8 MPa.（3）用国产环氧沥青材料与美国环氧沥青材料进行短期老化试验对比,国产环氧沥青的粘度略有增加,变形性能变化较小,抗拉强度变化较大,而美国环氧沥青老化前后各项指标变化均很小.结果表明,国产环氧沥青防水材料的各项指标与其他防水材料的性能相比具有一定的优越性,能达到国家标准要求,将国产环氧沥青防水材料应用到水泥混凝土桥面防水是可行的.     

加铺碳纤维桥面板与桥面铺装结构层间粘结性能研究

为了评价加铺碳纤维桥面板与桥面铺装结构层间的粘结性能,利用拉拔试验和剪切试验,研究了3种界面形式对层间粘结强度的影响,以及3种界面形式层间粘结强度随不同因素作用的变化规律,建立了层间粘结强度与剪切强度的关系。结果表明:在加铺碳纤维的桥面板上撒布机械砂,界面层间粘结强度较高;温度、加载速率、浸水、冻融、轮碾等对层间粘结强度都有一定的影响,其中浸水对粘结性能影响显著,碳纤维加铺在桥面板上,必须处理好桥面的排水、防水问题;界面层间粘结强度与剪切强度成线性关系,常温时粘结强度约为无垂直压力剪切强度的1/5,约为0.7 MPa垂直压力剪切强度的1/7～1/9。     

水泥基材料超低温冻融循环试验研究

利用液氮作为环境介质进行超低温冻融循环试验,研究了超低温对水泥基材料抗冻性能的影响。观测冻融循环前后试件外观、质量和强度等宏观性能变化,采用扫描电子显微镜（SEM）分析水泥基材料冻融循环前后微观结构变化。试验结果表明：在超低温条件下,混凝土的抗冻性能明显强于砂浆,且随混凝土强度提高其抗冻性能呈增长趋势;SEM分析结果表明超低温冻融循环后泡水融化试件结构内存在明显缺陷;超低温冻融循环试验可以加速水泥基材料破坏进程,明显减少试验周期,能相对较快的评价出水泥基材料的抗冻性能。     

新型水泥基防水涂料的试验研究

改性有机硅防水荆(FSJ)作为一种新型防水剂因具有优异的憎水性,近年来在防水工程中日益受到重视.但FSJ只适用于较细裂缝的修补,对于较宽裂缝防水效果不佳.针对这一缺陷,利用FSJ的高渗透性对水泥基防水涂料中的超细活性组分进行处理,经过系统性的试验,研制出一种比已有水泥基渗透结晶型防水涂料防水性能更好的新型水泥基防水涂料.该新型水泥基防水涂料能迅速渗透到砂浆或混凝土内部裂缝等缺陷处,与水泥基材产生反应,生成新的凝胶体及憎水性产物,堵塞毛细孔隙通道,并使裂缝缺陷处不易被水润湿,从而达到防水止漏的作用.由于能在基体中渗入到更深的深度与水泥基材产生化学反应,该新型水泥基防水涂料不仅进一步提高了涂层憎水性,而且改善了整个基体的防水性能,使得防水性能更持久可靠,同时还提高了混凝土的强度和耐久性,解决了单独使用有机硅防水剂对于屋面和墙面较宽裂缝修补效果不佳的问题.     

“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.     

改性钢渣水泥基材料早强性能研究与应用

“实现碳达峰、碳中和”作为国家的重大战略决策,各行业都要为节能减排事业做出贡献,钢渣作为一种可再利用材料备受青睐。本文设计试验采用控制变量法和正交试验法,以改性钢渣粉末（以下称MSP）和普通硅酸盐水泥为主要原料,添加粉煤灰、硅灰、膨胀剂和减水剂等材料制备试样,并测量其1d力学性能。通过对试验结果进行对比分析,了解MSP掺入对水泥基材料早期和晚期强度发展的影响规律。试验结果表明,掺加MSP可以加快水泥基材料凝结速度,显著提高水泥基材料的早期强度。通过正交试验结果筛选出的最优早强水泥基材料,MSP最佳掺量为11%,粉煤灰最佳掺量为4%,减水剂最佳掺量为0.3%,最佳水灰比为0.20,1d抗折强度和抗压强度最大可以达到6.47 MPa和36.64 MPa。用于某钢结构支护体系中,可以满足早强性能要求和实际工程需要。     

水泥基无机黏结材料植筋承载力的试验研究

通过对水泥基无机黏结材料植筋承载力的拉拔试验研究,分析了水泥基无机黏结材料植筋的破坏形态和破坏机理,讨论并给出了极限锚固承载力计算公式及建议施工锚固长度表格.通过与同条件下预埋钢筋、植筋后绑焊以及某有机黏结材料植筋承载力相比得到此水泥基无机黏结材料的工程适用性,并在实际工程中得到验证.     

聚合物改性黏结砂浆的性能研究

根据加气混凝土用黏结砂浆不同的界面破坏形式,综合评价加气混凝土用黏结砂浆的黏接性能,并通过正交设计试验对黏结砂浆进行聚合物改性研究,探讨了羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)、聚乙烯醇(PVA)和α型高强石膏对砂浆各项性能的影响.试验表明,聚合物改性黏结砂浆的最佳配比为:水胶比为0.525,α型半水石膏的掺量为50%,HPMC的掺量为0.50%,PVA的掺量为0.5%.最终产物的抗折强度为3.51 MPa,抗压强度为9.00 MPa,折压比为0.39,拉伸黏结强度为0.315 MPa,基材破坏率为100%.     

高强钢绞线与工程水泥基复合材料黏结性能试验

为研究高强钢绞线与工程水泥基复合材料的黏结性能,考虑钢绞线直径、相对锚固长度、加固层厚度及ECC抗压强度的影响,对84个棱柱体与12个薄板试件进行单轴拉拔试验.结果表明：拉拔荷载-滑移曲线呈现三阶段变化规律;减小钢绞线直径或相对锚固长度,或者增加ECC抗压强度,可以提高平均黏结强度;钢绞线在ECC中的临界保护层厚度为其直径的3.7倍.提出了考虑多因素的高强不锈钢绞线与ECC平均黏结强度及临界锚固长度计算公式,与试验结果吻合良好.     

桥面铺装不同防水黏层的工程适用性

桥面铺装防水黏层易发生水平层间渗水和积水等现象,进而造成层间黏结性能降低.通过电子计算机断层扫描、黏层水平渗水试验、层间剪切及拉拔试验,对工程中常用的5种桥面黏层(改性乳化沥青、4. 75同步碎石、9. 5同步碎石、5 mm沥青混凝土(5 mm asphalt concrete,AC-5)和稀浆封层)的工程适用性进行研究.基于数字图像处理技术,量化层间空隙分布状态,并分析各防水黏层孔隙分布特性与抗渗水、黏结性能的关系.研究结果表明,黏层的空隙分布状况与其渗水、积水及黏结特性紧密相关,层间空隙越丰富,越易渗水,黏层的黏结性能越低.在5种典型黏层中,AC-5的力学性能最优,改性乳化沥青的防水效果最佳.     

改性沥青粘层材料的配制和粘接性能研究

以SBS、环氧树脂为主要改性剂,配制了SBS、环氧树脂改性沥青粘层材料,并对它们的剪切强度、水泥混凝土-沥青混凝土、钢板-沥青混凝土层间粘接强度进行了试验研究.结果表明,采用改性沥青粘层材料,可大幅度地提高层间粘接强度.     

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.     

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.     

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。     

水泥基高强材料的发展

本文综述了几种新型的高强水泥基材料.着重介绍了热压浆体、DSP 材料、MDF 水泥以及PSC 材料的工艺特点和性能.特殊的成型工艺表明,水泥基材料在力学性能上存在着很大的潜力,通过对水泥基材料在不同层次上的改性,可以使水泥、混凝土这种脆性材料具有高强、高韧性、加入有机、无机外掺物,减小孔率都是提高强度的极有效方法.通过对材料在不同层次上的改性,可望设计、制造出具有特殊性能的水泥基材料.     

聚合物水泥混凝土复合材料的研究

用通用型不饱和聚脂树脂与助剂,制得聚合物水泥混凝土复合材料^[1,2]。探讨了本范围各种配合材料聚合物水泥混凝土复合材料凝结时间、强度的影响,拌合工艺对其性能的影响,确定了该复合材料最佳配合比范围。     

水泥-乳化沥青混凝土在桥面铺装结构中的力学行为

为了减少桥面铺装在运营中的各类病害,将水泥-乳化沥青混凝土应用于桥面铺装的下层,并取代防水粘结层,对其适用性进行了研究.采用有限元力学分析方法,通过变换结构层的厚度来模拟该桥面结构层的力学行为.结果表明:当增大水泥-乳化沥青结构层的厚度时,各层之间的剪应力均减小,与桥面板之间的剪应力减小幅度较为明显,该层本身所承受的压应力也随之减小,当该层的厚度增加到3 cm以上时,上下层之间的剪应力下降幅度开始减缓.通过对新型桥面铺装结构力学行为特点进行研究,表明该材料适用于中、小型混凝土桥.