不同的樣品形成方法
為了確定橋面防水層的力學性能,進行了室內試驗,根據不同的方法形成試件,如半無限砂漿試件之間的粘結,水泥砂漿試件之間的粘結,PBI聚合物改性瀝青防水涂料的施工,試件與水泥砂漿試件之間的粘結,以及通過車轍板試驗在水泥混凝土板上設置防水材料后碾壓瀝青混凝土成型試件。當用水泥砂漿和瀝青混凝土分別形成上下界面的試件時(分為直接石材粘結和分層車轍板成型兩種方式),PBI聚合物改性瀝青防水涂料的成型方法是:先刷兩層PBI聚合物改性瀝青防水涂料,再刷一層FYT-2防水材料, 分別涂刷兩遍改性乳化瀝青防水材料。AWP-2000F纖維增強橋面防水材料是由于需要添加纖維而按要求形成的。
車轍板試件的成型工藝如下:將水泥混凝土按橋面混凝土配比(振動壓實后表面均勻涂刷)倒入專用試模中,試件養護7天后拆模,28天后在水泥混凝土塊完全干燥的情況下打磨表面浮漿, 然后碾壓帶有PBI聚合物改性瀝青防水涂層或粘結防水粘結層(瀝青混凝土級配根據實際攤鋪情況使用)的瀝青混凝土,冷卻、脫模、鉆孔或切割成特定形狀的試件進行粘結拉拔試驗或剪切。
根據粘結拉伸試驗的測試結果,涂上防水材料后,形成的防水膜自成一體,拉力在層間獨立承擔。室內砂漿或瀝青混凝土試塊之間防水的模擬試驗結果比直接使用兩個半無限形狀水泥砂漿試塊的模擬試驗結果大,結果相差較大。這說明水泥砂漿無限大形狀試塊的橫截面積比較小。其造成的防水材料有效粘結程度不足,導致測試系統誤差較大。因此,應改進現行行業標準中的粘結拉伸試驗方法,可采用有效粘結界面較大的矩形或圓形砂漿試塊進行試驗控制。試驗結果與瀝青混凝土和水泥混凝土之間的防水模擬試驗結果相似, 能有效控制工程中使用的防水材料的粘結性能。因此,在后續的試驗研究中,除瀝青混凝土和水泥混凝土車轍板用于模擬現場性能外,防水材料的拉伸試件均涂有50mm×50mm×30mm的矩形水泥砂漿試塊進行粘結試驗。
從PBI聚合物改性瀝青防水涂料的模擬剪切試驗結果可以看出,通過設置粘結層的剪切強度,基本試驗方法的實測結果略小于車轍板碾壓模擬的實際剪切結果。因此,只要基本試驗的抗剪強度要求適當,選擇在瀝青混凝土塊或水泥砂漿塊之間設置防水材料的常規試驗方法,可以有效控制防水材料的質量。需要注意的是,高溫試驗在瀝青混合料中移動變形是相當常見的。因此,無論是PBI聚合物改性瀝青防水涂料的拔出試驗還是剪切試驗,都建議使用水泥砂漿或水泥混凝土試塊來測定界面防水材料的性能。
不同的溫度條件。
為了全面了解溫度對柔性防水材料性能的影響,模擬了不同溫度(0℃、40℃、50℃和60℃)下防水材料的剪切強度和粘結拉伸強度,并與以往的常溫試驗結果進行了對比。
可以看出,隨著溫度的升高,防水層材料的拉伸強度逐漸降低。在20℃時,除改性乳化瀝青外,其他材料的拔出強度都在0.5MPa以上,而在0℃時,SBS改性瀝青和PBI聚合物改性瀝青防水涂料都在1.5MPa以上,甚至20℃時拔出強度較低的改性乳化瀝青的拔出強度也在1.0MPa以上,這說明在低溫下(尤其是冬季),防水材料具有超強的粘結能力,大大加強了整個橋面鋪裝的整體性;在50℃時,所有材料的拔出強度都大大降低。除水性環氧瀝青外,其他材料的粘結抗拉強度都在0.3MPa以下,大部分都在0.2MPa以下,這說明粘結防水層材料在高溫下(尤其是夏季)粘結性能降低, 這大大削弱了整個橋面鋪裝的整體性,在設計過程中應引起足夠的重視。
可以看出,和拉伸強度一樣,隨著溫度的升高,防水材料的剪切強度逐漸降低:在25℃時,各種材料的剪切強度一般在0.6MPa以上,而在0℃時,材料的剪切強度達到2MPa以上;當溫度為50℃時,所有材料的剪切強度都變得很小,一般在0.30MPa以下,這與拉伸強度的變化趨勢非常相似:即在低溫下(尤其是冬季),膠層材料具有超強的粘結能力,增加了抵抗行車荷載剪切變形的能力;但在高溫下(尤其是夏季),粘結層材料的粘結性能下降,降低了抵抗行車荷載剪切變形的能力,大大削弱了整個橋面鋪裝的整體性。因此,這一點在設計過程中也應引起足夠的重視, 從而防止夏季高溫時路面在行車荷載的作用下發生滑移,損壞路面結構。
從防水層材料在不同溫度條件下的模擬現場試驗結果可知,柔性涂層防水材料在常溫下的力學性能指標一般容易滿足要求,而在高溫下很難滿足要求。目前,國內市場上現有的涂層材料多為瀝青基改性材料和高分子材料,需要提高材料的軟化溫度以滿足橋面的高溫要求,試驗也應以高溫粘結和剪切強度為控制指標,以保證防水材料層上的瀝青鋪裝。
不同涂層厚度
粘結或剪切試驗是在兩個試塊的橫截面上分別涂刷防水粘結材料,每塊試塊涂刷三遍,間隔12小時,涂刷三遍的涂層總厚度為0.5 ~ 0.7 mm,最后一遍涂刷完成,涂層表面排水后,將兩個試塊對接, 將對接好的試塊放置在釉面磚上1 h,然后將試塊移入40±1℃的恒溫箱中干燥24h,然后進行試塊。
每組4個涂有防水涂料并粘結6天的試件放在20±2℃的恒溫箱中4小時,然后放在試驗機上。以50毫米/分鐘的速度拉伸樣品,直到它們斷裂,并測量粘合強度。
從測試結果可以看出,防水材料的粘結強度在0.7kg/m2之前隨著涂料用量的增加而增加,在0.9kg/m2之后隨著涂料用量的增加而降低。所以橋面專用防水涂料的用量在0.7-0.9kg/m2之間比較合適。