“兩油一料”改進同步碎石防水粘結(jié)層技術(shù)研究

1、.“兩油一料”改進同步碎石防水粘結(jié)層技術(shù)研究第39卷第2期,01.39No.2河北工業(yè)大學(xué)JOURNALOFHEBEIUNIVERSITYOFTECHNoLoGY2010年4月April2010文章編號:1007.2373(2010)02009204"兩油一料"改進同步碎石防水粘結(jié)層技術(shù)研究楊育生.,李振霞,汪日燈,高志偉(I.長安大學(xué)公路學(xué)院,陜西西安710064;2.華北水利水電學(xué)院土木與交通學(xué)院,河南鄭州450011;3.陜西省交通建設(shè)集團公司,陜西西安710075)摘要橋面鋪裝防水粘結(jié)層的破壞是導(dǎo)致橋面鋪裝病害的一個主要原因,而控制層間膠結(jié)材料的質(zhì)量是提高橋面鋪裝耐

2、久性的有效措施.針對同步碎石防水粘結(jié)層剪切破壞界面上出現(xiàn)的"白碎石"問題,提出了"兩油一料'改進方法.通過室內(nèi)剪切,拉拔試驗,推薦了"兩油一料"的最佳瀝青用量,并對"兩油一料"的路用性能及其適用性進行了研究.研究結(jié)果表明:與同步碎石防水粘結(jié)層相比,"兩油一料'上,下層瀝青灑布量取推薦最佳值時,抗剪切,拉拔強度分別提高了12%,520/0'而相應(yīng)的瀝青用量增加僅為7.1%,表明推薦的"兩油一料'具有優(yōu)良的粘結(jié)性能.關(guān)鍵詞橋面鋪裝;防水粘結(jié)層;同步碎石;"兩油一料&#

3、39;適用性中圖分類號U443.33文獻標識碼ATechnologyResearchon¨TwoAsphaltOneAggregate¨WaterproofBasedonSynchronousCrushedStone'YANGYU.sheng,LIZhen.xia2,WANGRideng,GAOZhi.wei(1.SchoolofHighway,Chang'anUniversity,Xi'an710064,China;2.SchoolofCivilEngineeringandCommunication,NorthChinaUniversityofWa

4、terConservancyandElectricPower,Zhengzhou450011,China;3.ShaanxiProvinceCommunicationConstructionGroup,Xi'an710075,China)AbstractThedamageofwaterproofisamainreasonthatcausesthebridgepavementdiseases.Controllingthequalityofcementingmaterialisaneffectivemeasuretoimprovetheenduranceofbfidgepavement.&

5、#39;Twoasphaltoneaggregate'isputforwardtosolvetheproblemof'whiteaggregate'appearedonthesheafingdestructioninterfaceofsynchronouscrus-hedstone,Theasphaltoptimumdosageof'twoasphaltoneaggregate'isrecommendedapplyingthesheartestandpullouttestinlaboratory.Pavementperformanceof'two

6、asphaltoneaggregate'isstudied,anditsapplicabilityisstudiedtoo.Theresultsshowthattheshearstrengthandtensilestrengthof'twoasphaltoneaggregate'areimproved12%and52%respectivelythanthatofsynchronouscrushedstonewhentheasphaltdosageofitadoptstherecommendedoptimumdos-age.Whilethecorrespondingasp

7、haltdosageincreases7.1%only,whichshows'twoasphaltoneaggregate'hasgoodbondbehavior.Keywordsbridgepavement;waterproof;synchronouscrushedstone;'twoasphaltoneaggregate'applicability0引言高等級公路的快速發(fā)展對公路橋梁建設(shè)提出了較高要求,推動了公路橋梁建設(shè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高.截至2008年底,我國公路橋梁達59.46萬座,2524.70萬延米,且大部分為混凝土橋.目前我國對大跨徑鋼橋橋面鋪

8、裝的研究開展地較為廣泛,也取得了一定的成果,但對于數(shù)量巨大的水泥混凝土橋瀝青混凝土橋面鋪裝研究較少,水泥混凝土橋面的瀝青鋪裝層破壞基本上都是水損壞,橋面防水粘結(jié)層在增強橋梁結(jié)構(gòu)耐久性方面具有至關(guān)重要的作用n.現(xiàn)行橋梁及路面設(shè)計規(guī)范中,對于橋面鋪裝材料,鋪裝結(jié)構(gòu)厚度,結(jié)構(gòu)組合設(shè)計,防水及排水措施以及施工工藝,只是粗略地給予了指導(dǎo)性說明,導(dǎo)致橋面鋪裝設(shè)計與施工的無章可循.因此,本文針對同步碎石剪切破壞時出現(xiàn)的"白碎石"問題,提出了"兩油一料"的改進方法,對"兩油料"的路用性能及其適用性進行了研究.'收稿日期:200902.15作者

9、簡介:楊育生(1960一),男(漢族),教授級高工,博士生第2期楊育生,等:"兩油一料"改進同步碎石防水粘結(jié)層技術(shù)研究931"兩油一料"的提出1.1防水粘結(jié)層的破壞過程鋪裝層與橋面板的粘結(jié)差是導(dǎo)致鋪裝層損壞的重要原因之一.防水粘結(jié)層的設(shè)置目的之一是為了防水,更重要的目的是使瀝青混凝土裝層與水泥橋面粘結(jié)成為一個整體.由于防水粘結(jié)層位于剛性橋板與柔性瀝青鋪裝層之間的薄弱面上,剪切力往往很大,易產(chǎn)生"剪切滑動效應(yīng)".因此防水粘結(jié)層的破損,漏空,脫離,滲水等均會影響其與橋面的粘結(jié)強度,甚至成為滑動的界面狀態(tài).當(dāng)橋面鋪裝成為一個單獨受力的層次,

10、產(chǎn)生的水平剪應(yīng)力和底部彎拉應(yīng)力急劇增大,從而導(dǎo)致橋面鋪裝的迅速破壞.瀝青鋪裝層一旦開裂,在行車動力荷載作用下,與防水粘結(jié)層的縫隙就會越來越大,直到松散脫落.1.2"兩油一料"的提出近年來,同步碎石防水粘結(jié)層由于很好的解決了傳統(tǒng)異步碎石防水粘結(jié)層存在的致命弱點,施工時單機作業(yè),將碎石及瀝青結(jié)合料同步鋪灑在路面上,實現(xiàn)了秒差鋪筑,使瀝青與石料之間能夠牢固粘結(jié),在瀝青混合料橋面鋪裝防水粘結(jié)層中得到廣泛應(yīng)用.然而,同步碎石防水粘結(jié)層施工中,瀝青結(jié)合料僅在碎石撒布前灑布,撒布后的碎石表面并沒有完全被瀝青裹覆,這在瀝青混合料鋪裝層鋪筑后是否會影響防水層的粘結(jié)強度?能否有更好的改進方法?

11、本文針對該問題進行了系統(tǒng)研究.試驗過程中發(fā)現(xiàn),同步碎石剪切破壞界面碎石上表面出現(xiàn)了"白碎石",即碎石未被瀝青完全裹覆,必然影響防水粘結(jié)層的粘結(jié)效果,同步碎石剪切破壞界面見圖1.為了將"白碎石"變成"黑碎石",使同步碎石防水粘結(jié)層與瀝青混凝土上鋪層完全融為一體,本文提出了在碎石撒布前,后分兩次灑布瀝青,即"兩油一料","兩油一料"試件剪切破壞界面見圖2.2試驗方案設(shè)計2.1試件成型為了模擬橋面鋪裝的工作狀態(tài),本文采用"水泥混凝土板+粘層油+防水粘結(jié)層+瀝青鋪裝層"的結(jié)構(gòu)成型30

12、cm×30cm×10cm的車轍板,在成型好的板上鉆取直徑為10cm的圓柱體試件進行剪切,拉拔試驗.同步碎石防水粘結(jié)層和"兩油一料"防水粘結(jié)層分別如圖3,圖4所示.2.2原材料選擇圖1同步碎石破壞界面Fig.1Failureinterfaceofsynchronouscrushedstone瀝青采用5%殼牌SBS改性瀝青,石料采用石灰?guī)r,表1改性瀝青技術(shù)指標Tab.1Technicalindicesofmodifiedasphalt圖2"兩油一料"破壞界面Fig.2Failureinterfaceof'twoasphaltone

13、aggrege'一圖3同步碎石防水粘結(jié)層Fig.3Synchronouscrushedstonewaterproof圖4"兩油一料"防水粘結(jié)層Fig.4Twoasphaltoneaggregate'waterproof各原材料技術(shù)指標分別見表1,表2所示.表2石料技術(shù)指標Thb.211echnicalindicesofstone河北工業(yè)大學(xué)第39卷3最佳瀝青用量確定對于橋面防水粘結(jié)層,如果防水材料抗剪能力不足,必然會造成瀝青鋪裝層面層的擁包,剝落,松散等病害.本文采用JHY-A結(jié)構(gòu)材料剪切儀(圖5所示)進行剪切試驗來評價防水粘結(jié)層與瀝青面層及橋面板之間的抗剪

14、強度.此外,一般認為在梁板與瀝青混凝土的粘結(jié)強度對鋪裝體的抗疲勞特性有很大影響,本文采用LGZ一1結(jié)構(gòu)層材料強度拉拔儀(如圖6所示)進行拉拔試驗來評價防水粘結(jié)層與瀝青面層及橋面板之間的粘結(jié)力.3.1最佳上層瀝青灑布量確定一圖5JHYA剪切試驗儀Fig.5JHY-Ashearapparatus試驗溫度為25,"兩油一料"下層瀝青灑布量固定取1.0kg/m2,碎石撒布量8.0kg/m:,改變上層瀝青灑布量,分別取0_3kg/m,0.4kg/m,O.5kg/m2,0.6kg/m2,剪切,拉拔試驗結(jié)果如圖7所示.分析圖7可得:當(dāng)下層瀝青灑布量,碎石撒布量不變時,隨著上層瀝青灑布量的

15、增加,碎石與瀝青上鋪層問的粘結(jié)強度開始增大,但上層瀝青灑布量增加到一定量后,由于富余瀝青的影響,抗剪切,抗拉強度開始大幅度下降.本文試驗結(jié)果表明,當(dāng)上層瀝青灑布量為0.5kg/m時抗剪強度,抗拉強度達到最大值,分別為0.7459MPa和0.6610MPa.3.2最佳下層瀝青灑布量確定試驗溫度為25,"兩油一料"上層瀝青灑布量取上述推薦最佳值0.5kg/m.,碎石撒布量為8.0kg/m,改變下層瀝青灑布量,分別取0.9kg/m,1.0kg/m2,1.1kg/m2,1.2kg/m,剪切,拉拔試驗結(jié)果如圖8所示.分析圖8可得:上層瀝青灑布量,碎石撒布量不變的情況下,隨著下層瀝青灑

16、布量的增加,碎石與水泥混凝土下承層粘結(jié)強度增長較快,但下層瀝青灑布量增加到一定量后,則形成富余瀝青軟弱夾層,抗剪切強度,拉拔強度均開始大幅度下降.本文試驗結(jié)果表明,當(dāng)下層瀝青灑布量為1.0kg/m時,抗剪強度,抗拉強度均達到最大值,分別為0.7459MPa和0.6610MPa.然而,具體工程中"兩油一料"下層瀝青用量與水泥混凝土下承層的表面特性有關(guān),對于不同表觀情況,"兩油一料"下層瀝青的最佳用量不能一概而論,應(yīng)通過試驗確定.4"兩油一料"與同步碎石粘結(jié)性能對比研究"兩油一料"與同步碎石的瀝青用量固定不變,取1.4

17、kg/m,碎石撒布量為8.0kg/m2,試驗溫度25,具體瀝青灑布量見表3,剪切,拉拔試驗結(jié)果如圖9所示.表3"兩油一料"防水粘結(jié)層上,下層瀝青灑布量Tab.3Asphaltdosageof'twoasphaltoneaggregate'waterproof分析圖9可得:在上,下層瀝青灑布總量不變的情況下,初始階段,下層瀝青灑布量的減少對防水粘結(jié)層的影響很大,隨著下層瀝青灑布量的時童酲堰醴總圖6LGz一1拉拔儀Fig.6LGZ一1pulloutapparatus0.30.40.50.6上層瀝青撒布量/(kg?m.)圖7不同上層瀝青灑布量剪切,拉拔強度對比圖F

18、ig.7Strengthcomparisonwithdifferentupperasphaltdosage船凸一驥蜊慧躲圖8不同下層瀝青灑布量剪切,拉拔強度對比圖Fig.8Strengthcomparisonwithdifferentunderlayerasphaltdosage西窆黑巽嘎編號圖9"兩油一料與同步碎石剪切,拉拔強度對比圖Fig.9Strengthcomparisonbetween'twoasphaltoneaggregate'andsynchronouscrushedstone第2期楊育生,等:"兩油一料"改進同步碎石防水粘結(jié)層技術(shù)

19、研究95減少,防水粘結(jié)層粘結(jié)強度下降較快;隨著下層瀝青灑布量的繼續(xù)減少,對粘結(jié)強度作用開始不是很明顯,這時主導(dǎo)作用的是上層瀝青灑布量,隨著上層瀝青灑布量的不斷增加,粘結(jié)強度開始增長,上層瀝青的灑布可以彌補下層瀝青灑布量的減少;然而增長到一定程度后,隨著下層瀝青灑布量的減少,下層瀝青灑布量明顯不足,粘結(jié)強度急劇下降.通過對比發(fā)現(xiàn),"兩油一料"上,下層瀝青灑布量取推薦最佳值時剪切,拉拔強度均比同步碎石相應(yīng)強度增大,增加幅度分別為12%和52%,而相應(yīng)的瀝青用量僅增加7.1%,經(jīng)濟效益可觀.5"兩油一料"適用性"兩油一料"較好的解決了層間膠

20、結(jié)材料質(zhì)量薄弱問題,除了可用作橋面鋪裝防水粘結(jié)層外,還可用作:1)半剛性基層瀝青路面下封層:優(yōu)異的粘結(jié)能力使面層與基層有效的連成一體;傳遞荷載,吸收應(yīng)力,延緩反射裂縫的產(chǎn)生;同時具有防水抗?jié)B,提高路面整體強度的作用.2)舊水泥路面瀝青路面改造應(yīng)力吸收層:突出的粘結(jié)力保證了黑白路面的粘結(jié),既可以起到"承上啟下"的粘結(jié)作用,防止"二層皮"的產(chǎn)生,又能起到防水與排水作用,同時能吸收水泥路面接縫處的反射應(yīng)力,起到阻止或延緩反射裂縫產(chǎn)生與擴展的作用.3)復(fù)合式路面應(yīng)力吸收層.6結(jié)語1)通過室內(nèi)剪切,拉拔試驗,推薦了"兩油一料"的最佳瀝青用量,上,下層瀝青的最佳灑布量分別為0.5kg/m和1.0kg/m2.2)對比研究了"兩油一料"與同步碎石的粘結(jié)性能,