空心板桥防水粘结层性能分析及试验研究

王 华

（中铁十八局集团第二工程有限公司，河北唐山063000）

0 引 言

装配式空心板桥是道路工程中小跨径桥梁应用较为广泛的桥型，一般多采用先张法预应力钢筋混凝土空心板［1］.国外发达国家中小跨径桥梁型式以装配式钢桥为主，装配式空心板桥应用不多，国外有些中小跨度桥梁采用装配式实体矩形梁，仅由桥面现浇层连接.这种结构虽然要多用些混凝土材料，但结构高度低、刚度大、构造简单、施工简便、耐久性好，在近年修建的中小跨度桥梁中也常常被采用［2］.通过对上述中小跨径桥梁采用的结构形式和使用情况的调查，发现在我国板桥特别是空心板板桥的使用非常广泛［3］.

国内现有的板桥构造简单，经济性好，可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构；可做成实心和空心，可就地现浇以适应各种形状的弯、坡、斜桥，尤其是建筑高度受到限制的中、小跨径桥梁，特别受到欢迎［4］.

装配式空心板桥桥面沥青铺装层具有良好的使用性能，用于粘结沥青铺装层与水泥混凝土层的防水粘结层必须具有良好的粘结力.同时，装配式空心板桥桥面铺装防水粘结层在使用期内还应具有不透水性，良好的温度适应性及良好抵抗除冰盐侵蚀的能力［5］.

防水粘结层作为装配式空心板桥桥面铺装的重要组成部分，其性能的优劣对装配式空心板桥桥面铺装层的使用寿命有很大的影响.由于各地气温季节性变化较大，自然条件不同，装配式空心板桥桥面防水粘结层材料应具有较高的强度，以适应较大的温度变化，同时具有良好的粘结性、抗剪切性，这样防水粘结层材料与空心板桥的水泥混凝土桥面板及沥青混凝土铺装层间才能可靠连接.

根据对我国北方的寒冷地区桥面铺装材料使用情况调查，本文拟采用HUT－1桥面防水涂料、SBS改性沥青和乳化沥青三种防水粘结材料作为装配式空心板桥桥面铺装防水粘结层研究对象，并对三种粘结层材料进行试验分析.

1 制备及试验

1.1 试件的制备

采用水泥基混凝土作为实验试件、试件的体积（300mm×300mm×50mm）.将水泥混凝土震动压实后表面抹平，30min后在板上模拟装配式空心桥的桥面板表面的纹理构造，将水泥混凝土板表面拉毛，在标准条件下养护7d，风干后备用，成型的水泥混凝土试块如图1所示.

图1 成型的水泥混凝土试块

本课题拟采用HUT－1桥面防水涂料、SBS改性沥青和乳化沥青三种防水粘结材料作为装配式空心板桥桥面铺装防水粘结层.

取0.5kg／m2、0.8kg／m2、1.1kg／m2、1.4kg／m2和1.7kg／m2几种用量，将HUT－1桥面防水涂料、SBS改性沥青和乳化沥青三种防水粘结材料分别涂抹在不同水泥混凝土试板拉毛的一面，如图1所示.

图2 涂抹防水粘结层的试块

为了使成型后的试快与试模齐平，将涂抹了各种防水粘结材料（HUT－1桥面防水涂料、SBS改性沥青和乳化沥青）的试快放入300mm×300mm×100mm的试模内，测量试块表面与试模齐平之间的高度，即为需要加铺的沥青混凝土高度，然后就可以确定沥青混凝土各种材料数量.用轮碾仪在粘结层上成型沥青混凝土试板，如图2所示.

图2 加铺沥混凝土后的试块

（3）切割试块

将试块切割成50mm×50mm×100mm的试块，如图3所示.

图3 切割好的试件

1.2 剪切试验

剪切试验的目的是检验各种防水粘结材料抵抗水平剪切能力，以评价各种材料作为防水粘结层抵抗水平车辆荷载冲击的能力.

将不同涂抹量的每种防水粘结材料切割好的试块平均分成两份，一份放置于室温（25℃）条件下，另一份放置于－25℃条件下，均保持8小时，然后把试件放到剪切仪上进行剪切试验，如图4所示.

图4 剪切试验仪

试验结果采用抗剪强度来衡量，抗剪强度公式如式1.

式中：τ——抗剪强度（MPa）

F——剪切力（N）

S——剪切面积（mm2）

2 结 果

不同涂抹量下各种防水粘结材料在－25℃条件下的抗剪强度试验结果如表4所示.

表4 －25℃条件的抗剪强度试验结果表（MPa）

各种防水粘结材料在－25℃条件下不同涂抹量的抗剪强度试验变化趋势如图5所示.通过图5变化可以看出，在－25℃条件下HUT－1桥面防水涂料在1.4kg／m2用量下抗剪强度达到最大值，SBS改性沥青和乳化沥青都是在1.2kg／m2用量下抗剪强度达到最大值.

图5 －25℃条件下不同涂抹量的抗剪强度试验变化

不同涂抹量下各种防水粘结材料在25℃条件下的抗剪强度试验结果如表5所示.

表5 25℃条件的抗剪强度试验结果表（MPa）

各种防水粘结材料在25℃条件下不同涂抹量的抗剪强度试验变化趋势如图4.7所示.

图6 25℃条件下不同涂抹量的抗剪强度试验变化

通过图6变化可以看出，在25℃条件下不同涂抹量的抗剪强度试验变化趋势与－25℃条件下不同涂抹量的抗剪强度试验变化趋势相近，即HUT－1桥面防水涂料在1.4kg／m2用量下抗剪强度达到最大值，SBS改性沥青和乳化沥青都是在1.2kg／m2用量下抗剪强度达到最大值.

［1］谭洪河.装配式空心板梁桥桥面铺装纵向裂缝成因分析及防治措施研究［D］.南宁广西大学.2006

［2］Lee J，Fenves GL.Plastic－Damage Model for Cyclic Loading of Concrete Structures［J］.Journal of Engineering Mechanics，1998，124（8）

［3］马芹纲，叶建龙.中、小跨径空心板梁设计及优化［J］.浙江交通科技.2003，17（4）

［4］陈园明.高速公路中小跨径桥梁单板受力病害分析与处理［J］.交通标准化，2007，10

［5］陈静云，王京元，潘宝峰，等.沥青混凝土桥面铺装早期病害原因分析和结构设计方法综述［J］.东北公路.2003.2