“两油一料”改进同步碎石防水粘结层技术研究

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。“两油一料”改进同步碎石防水粘结层技术研究“两油一料”改进同步碎石防水粘结层技术研究“两油一料”改进同步碎石防水粘结层技术研究第39卷第2期,01.39No.2河北工业大学JOURNALOFHEBEIUNIVERSITYOFTECHNoLoGY2010年4月April2010文章编号:1007.2373(2010)02009204两油一料改进同步碎石防水粘结层技术研究杨育生.,李振霞,汪日灯,高志伟(I.长安大学公路学院,陕西西安710064;2.华北水利水电学院土木与交通学院,河南郑州450011;3

2、.陕西省交通建设集团公司,陕西西安710075)摘要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%,520/0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.关键词桥面铺装;防水粘结层;同步碎石;两油一料;适用性中图分

3、类号U443.33文献标识码ATechnologyResearchonTwoAsphaltOneAggregateWaterproofBasedonSynchronousCrushedStoneYANGYU.sheng,LIZhen.xia2,WANGRideng,GAOZhi.wei(1.SchoolofHighway,ChanganUniversity,Xian710064,China;2.SchoolofCivilEngineeringandCommunication,NorthChinaUniversityofWaterConservancyandElectricPower,Zheng

4、zhou450011,China;3.ShaanxiProvinceCommunicationConstructionGroup,Xian710075,China)AbstractThedamageofwaterproofisamainreasonthatcausesthebridgepavementdiseases.Controllingthequalityofcementingmaterialisaneffectivemeasuretoimprovetheenduranceofbfidgepavement.Twoasphaltoneaggregateisputforwardtosolvet

5、heproblemofwhiteaggregateappearedonthesheafingdestructioninterfaceofsynchronouscrus-hedstone,Theasphaltoptimumdosageoftwoasphaltoneaggregateisrecommendedapplyingthesheartestandpullouttestinlaboratory.Pavementperformanceoftwoasphaltoneaggregateisstudied,anditsapplicabilityisstudiedtoo.Theresultsshowt

6、hattheshearstrengthandtensilestrengthoftwoasphaltoneaggregateareimproved12%and52%respectivelythanthatofsynchronouscrushedstonewhentheasphaltdosageofitadoptstherecommendedoptimumdos-age.Whilethecorrespondingasphaltdosageincreases7.1%only,whichshowstwoasphaltoneaggregatehasgoodbondbehavior.Keywordsbri

7、dgepavement;waterproof;synchronouscrushedstone;twoasphaltoneaggregate;applicability0引言高等级公路的快速发展对公路桥梁建设提出了较高要求,推动了公路桥梁建设的发展和技术水平的提高.截至2008年底,我国公路桥梁达59.46万座,2524.70万延米,且大部分为混凝土桥.目前我国对大跨径钢桥桥面铺装的研究开展地较为广泛,也取得了一定的成果,但对于数量巨大的水泥混凝土桥沥青混凝土桥面铺装研究较少,水泥混凝土桥面的沥青铺装层破坏基本上都是水损坏,桥面防水粘结层在增强桥梁结构耐久性方面具有至关重要的作用n.现行桥梁及路

8、面设计规范中,对于桥面铺装材料,铺装结构厚度,结构组合设计,防水及排水措施以及施工工艺,只是粗略地给予了指导性说明,导致桥面铺装设计与施工的无章可循.因此,本文针对同步碎石剪切破坏时出现的白碎石问题,提出了两油一料的改进方法,对两油料的路用性能及其适用性进行了研究.收稿日期:200902.15作者简介:杨育生(1960一),男(汉族),教授级高工,博士生第2期杨育生,等:两油一料改进同步碎石防水粘结层技术研究931两油一料的提出1.1防水粘结层的破坏过程铺装层与桥面板的粘结差是导致铺装层损坏的重要原因之一.防水粘结层的设置目的之一是为了防水,更重要的目的是使沥青混凝土装层与水泥桥面粘结成为一个

9、整体.由于防水粘结层位于刚性桥板与柔性沥青铺装层之间的薄弱面上,剪切力往往很大,易产生剪切滑动效应.因此防水粘结层的破损,漏空,脱离,渗水等均会影响其与桥面的粘结强度,甚至成为滑动的界面状态.当桥面铺装成为一个单独受力的层次,产生的水平剪应力和底部弯拉应力急剧增大,从而导致桥面铺装的迅速破坏.沥青铺装层一旦开裂,在行车动力荷载作用下,与防水粘结层的缝隙就会越来越大,直到松散脱落.1.2两油一料的提出近年来,同步碎石防水粘结层由于很好的解决了传统异步碎石防水粘结层存在的致命弱点,施工时单机作业,将碎石及沥青结合料同步铺洒在路面上,实现了秒差铺筑,使沥青与石料之间能够牢固粘结,在沥青混合料桥面铺装

10、防水粘结层中得到广泛应用.然而,同步碎石防水粘结层施工中,沥青结合料仅在碎石撒布前洒布,撒布后的碎石表面并没有完全被沥青裹覆,这在沥青混合料铺装层铺筑后是否会影响防水层的粘结强度?能否有更好的改进方法?本文针对该问题进行了系统研究.试验过程中发现,同步碎石剪切破坏界面碎石上表面出现了白碎石,即碎石未被沥青完全裹覆,必然影响防水粘结层的粘结效果,同步碎石剪切破坏界面见图1.为了将白碎石变成黑碎石,使同步碎石防水粘结层与沥青混凝土上铺层完全融为一体,本文提出了在碎石撒布前,后分两次洒布沥青,即两油一料,两油一料试件剪切破坏界面见图2.2试验方案设计2.1试件成型为了模拟桥面铺装的工作状态,本文采用

11、水泥混凝土板+粘层油+防水粘结层+沥青铺装层的结构成型30cm30cm10cm的车辙板,在成型好的板上钻取直径为10cm的圆柱体试件进行剪切,拉拔试验.同步碎石防水粘结层和两油一料防水粘结层分别如图3,图4所示.2.2原材料选择图1同步碎石破坏界面Fig.1Failureinterfaceofsynchronouscrushedstone沥青采用5%壳牌SBS改性沥青,石料采用石灰岩,表1改性沥青技术指标Tab.1Technicalindicesofmodifiedasphalt图2两油一料破坏界面Fig.2Failureinterfaceoftwoasphaltoneaggrege一图3同步

12、碎石防水粘结层Fig.3Synchronouscrushedstonewaterproof图4两油一料防水粘结层Fig.4Twoasphaltoneaggregatewaterproof各原材料技术指标分别见表1,表2所示.表2石料技术指标Thb.211echnicalindicesofstone河北工业大学第39卷3最佳沥青用量确定对于桥面防水粘结层,如果防水材料抗剪能力不足,必然会造成沥青铺装层面层的拥包,剥落,松散等病害.本文采用JHY-A结构材料剪切仪(图5所示)进行剪切试验来评价防水粘结层与沥青面层及桥面板之间的抗剪强度.此外,一般认为在梁板与沥青混凝土的粘结强度对铺装体的抗疲劳特性

13、有很大影响,本文采用LGZ一1结构层材料强度拉拔仪(如图6所示)进行拉拔试验来评价防水粘结层与沥青面层及桥面板之间的粘结力.3.1最佳上层沥青洒布量确定一图5JHYA剪切试验仪Fig.5JHY-Ashearapparatus试验温度为25,两油一料下层沥青洒布量固定取1.0kg/m2,碎石撒布量8.0kg/m:,改变上层沥青洒布量,分别取0_3kg/m,0.4kg/m,O.5kg/m2,0.6kg/m2,剪切,拉拔试验结果如图7所示.分析图7可得:当下层沥青洒布量,碎石撒布量不变时,随着上层沥青洒布量的增加,碎石与沥青上铺层问的粘结强度开始增大,但上层沥青洒布量增加到一定量后,由于富余沥青的影

14、响,抗剪切,抗拉强度开始大幅度下降.本文试验结果表明,当上层沥青洒布量为0.5kg/m时抗剪强度,抗拉强度达到最大值,分别为0.7459MPa和0.6610MPa.3.2最佳下层沥青洒布量确定试验温度为25,两油一料上层沥青洒布量取上述推荐最佳值0.5kg/m.,碎石撒布量为8.0kg/m,改变下层沥青洒布量,分别取0.9kg/m,1.0kg/m2,1.1kg/m2,1.2kg/m,剪切,拉拔试验结果如图8所示.分析图8可得:上层沥青洒布量,碎石撒布量不变的情况下,随着下层沥青洒布量的增加,碎石与水泥混凝土下承层粘结强度增长较快,但下层沥青洒布量增加到一定量后,则形成富余沥青软弱夹层,抗剪切强

15、度,拉拔强度均开始大幅度下降.本文试验结果表明,当下层沥青洒布量为1.0kg/m时,抗剪强度,抗拉强度均达到最大值,分别为0.7459MPa和0.6610MPa.然而,具体工程中两油一料下层沥青用量与水泥混凝土下承层的表面特性有关,对于不同表观情况,两油一料下层沥青的最佳用量不能一概而论,应通过试验确定.4两油一料与同步碎石粘结性能对比研究两油一料与同步碎石的沥青用量固定不变,取1.4kg/m,碎石撒布量为8.0kg/m2,试验温度25,具体沥青洒布量见表3,剪切,拉拔试验结果如图9所示.表3两油一料防水粘结层上,下层沥青洒布量Tab.3Asphaltdosageoftwoasphaltone

16、aggregatewaterproof分析图9可得:在上,下层沥青洒布总量不变的情况下,初始阶段,下层沥青洒布量的减少对防水粘结层的影响很大,随着下层沥青洒布量的时童酲堰醴总图6LGz一1拉拔仪Fig.6LGZ一1pulloutapparatus0.30.40.50.6上层沥青撒布量/(kg?m.)图7不同上层沥青洒布量剪切,拉拔强度对比图Fig.7Strengthcomparisonwithdifferentupperasphaltdosage船凸一骥蜊慧躲图8不同下层沥青洒布量剪切,拉拔强度对比图Fig.8Strengthcomparisonwithdifferentunderlayera

17、sphaltdosage西窆黑巽嘎编号图9两油一料与同步碎石剪切,拉拔强度对比图Fig.9Strengthcomparisonbetweentwoasphaltoneaggregateandsynchronouscrushedstone第2期杨育生,等:两油一料改进同步碎石防水粘结层技术研究95减少,防水粘结层粘结强度下降较快;随着下层沥青洒布量的继续减少,对粘结强度作用开始不是很明显,这时主导作用的是上层沥青洒布量,随着上层沥青洒布量的不断增加,粘结强度开始增长,上层沥青的洒布可以弥补下层沥青洒布量的减少;然而增长到一定程度后,随着下层沥青洒布量的减少,下层沥青洒布量明显不足,粘结强度急剧下

18、降.通过对比发现,两油一料上,下层沥青洒布量取推荐最佳值时剪切,拉拔强度均比同步碎石相应强度增大,增加幅度分别为12%和52%,而相应的沥青用量仅增加7.1%,经济效益可观.5两油一料适用性两油一料较好的解决了层间胶结材料质量薄弱问题,除了可用作桥面铺装防水粘结层外,还可用作:1)半刚性基层沥青路面下封层:优异的粘结能力使面层与基层有效的连成一体;传递荷载,吸收应力,延缓反射裂缝的产生;同时具有防水抗渗,提高路面整体强度的作用.2)旧水泥路面沥青路面改造应力吸收层:突出的粘结力保证了黑白路面的粘结,既可以起到承上启下的粘结作用,防止二层皮的产生,又能起到防水与排水作用,同时能吸收水泥路面接缝处的反射应力,起到阻止或延缓反射裂缝产生与扩展的作用.3)复合式路面应力吸收层.6结语1)通过室内剪切,拉拔试验,推荐了两油一料的最佳沥青用量,上,下层沥青的最佳洒布量分别为0.5kg/m和1.0kg/m2.2)对比研究了两油一料与同步碎石的粘结性能,剪切,拉拔试验结果表明