新型高性能防水粘结材料性能检验与分析

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　　摘要：在不同温度环境和不同的界面状态下研究粘结材料的粘结强度，对提高粘层层间粘结效果，指导粘层施工有着重要的意义。
　　关键词：高性能防水粘结材料粘结强度实验研究
　　中图分类号：U416.2 文件标识码：A
　　1、引言
　　水泥混凝土路面由于其强度高、刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好、抗磨耗能力强等优点，在我国道路网构成中占有一定的比重，但同时其又有较多的缺点，如纵横缝太多，水分易于渗入，从而损坏基层，及至损坏面层，路面损坏后修复难度大。对水泥混凝土路面进行加铺（即白加黑）改造能有效地改善旧水泥路面的使用性能，同时又充分利用了旧水泥路面的结构承载力，具有造价低、施工方便、对交通和环境影响小的优点，近年来在国内得到了大量的应用。但水泥混凝土路面加铺成败的关键在于层间粘结和防反射裂缝问题，良好的层间粘结材料可以明显提高路面的整体性，防止路面局部出现推移、脱层及渗水等病害，延缓路面早期病害的出现，提高加铺的耐久性。因此，在不同温度环境和不同的界面状态下研究粘结材料的粘结强度，对提高粘层层间粘结效果，指导粘层施工有着重要的意义。
　　2、粘结理论
　　粘结材料要达到较高的粘结强度，其分子间必须紧密接触，即粘结材料应能扩展到水泥混凝土的表面，并取代存在于表面的空气或其它附着物。界面接触主要是达到粘结材料与水泥混凝土界面间的分子紧密接触，而粘结强度的本质是形成跨过界面粘结力的大小，这种粘结力的理论解释机理主要有以下四种：机械互锁理论、扩散理论、电子理论、吸附理论。
　　3、粘结材料性能检验与分析
　　3.1 高温性能分析
　　水泥混凝土路面加铺层的厚度通常较小，尤其是部分城市水泥混凝土路面在加铺过程中，受路面自身标高的影响(如人行天桥、轨道交通、人行道及其他建筑物）而不得不严格控制路面的加铺厚度，改为加铺超薄性沥青混合料，但在高温炎热的夏季，加铺层间的温度受环境影响较大，也会对层间粘层材料的高温性能提出更高的要求，因此需要对高性能防水粘结材料的高温性能进行检测分析。
　　试验中选用三种层间粘结材料进行对比检测，它们分别是改性乳化沥青（记为NJⅠ）、某种溶剂型粘结材料（记为NJⅡ）和新型高性能防水粘结材料（记为NJⅢ），将成型好的组合试件分别在25℃、40℃和60℃条件下进行剪切和粘结试验，三种材料用量均为0.3～0.6kg/m2，其试验结果如表1、图1和图2所示。
　　表1不同粘结材料组合试件在不同温度环境下的粘结状况
　　不同温度环境
　　
　　粘结材料 25℃ 40℃ 60℃
　　 试验
　　编号 强度(MPa) 试验
　　编号 强度(MPa) 试验
　　编号 强度(MPa)
　　NJⅠ 剪切 1-1-a 0.80 1-4-a 0.66 1-7-a 0.39
　　 粘结 1-1-b 0.79 1-4-b 0.36 1-7-b 0.13
　　NJⅡ 剪切 1-2-a 1.65 1-5-a 1.37 1-8-a 0.53
　　 粘结 1-2-b 1.30 1-5-b 0.94 1-8-b 0.29
　　NJⅢ 剪切 1-3-a 1.74 1-6-a 1.46 1-9-a 0.98
　　 粘结 1-3-b 1.42 1-6-b 1.14 1-9-b 0.40
　　
　　
　　图1不同粘结材料组合试件在不同温度环境下的剪切强度
　　
　　图2 不同粘结材料组合试件在不同温度环境下的粘结强度
　　由表1、图1和图2可以看出，采用NJⅠ、NJⅡ和NJⅢ三种粘结材料成型的组合试件随着温度的上升，其剪切强度和粘结强度均呈不同程度的下降。在常温条件下，NJⅡ的剪切和粘结强度比较接近于NJⅢ；随着温度的上升，NJⅡ和NJⅢ的层间粘结力下降较为明显，但NJⅢ高性能防水粘结材料的高温粘结效果均远优于NJⅠ和NJⅡ。因此新型高性能防水粘结材料具有良好的耐高温性能，能在较高的温度环境下同样保持良好的层间粘结效果。
　　3.2 不同界面状态分析
　　水泥混凝土路面加铺改造时，层间粘结问题在很大程度上会影响整个加铺路面的耐久性。增强水泥混凝土路面与加铺层之间的粘结力除了采用高性能的防水粘结材料外，对原路面界面进行适当的提高粗糙度，可以增加粘接接触面积，提高粘接强度，但粗糙度过大会使界面接触不良，粘层材料不易浸润和渗透，容易造成缺少粘结材料或涂层厚度过大，包裹空气形成缺陷，造成粘结强度下降；而过低的粗糙度也使粘结材料浸润不良或涂层厚度过薄，粘结强度同样下降，因此适当的界面粗糙度对于层间粘结有重要影响。
　　试验中模拟了水泥混凝土路面加铺工程中对原路面界面进行处理的几种措施，它们分别是方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅲ、方案Ⅳ和方案Ⅴ，其中方案Ⅰ代表对原水泥混凝土路面进行简单的清扫；方案Ⅱ代表对原路面进行彻底清洗和干燥；方案Ⅲ代表对原路面进行人工凿毛处理；方案Ⅳ代表对原路面进行铣刨处理（试验中采用小型打磨设备对水泥混凝土试块进行模拟处理）；方案Ⅴ代表喷砂打磨处理。
　　表2 不同界面处理措施对层间粘结效果的影响
　　试验检测
　　界面状态 剪切试验 粘结试验
　　 试验编号 强度(Mpa) 试验编号 强度(Mpa)
　　方案Ⅰ 2-1-a 0.76 2-1-b 0.52
　　方案Ⅱ 2-2-a 1.74 2-2-b 1.42
　　方案Ⅲ 2-3-a 1.93 2-3-b 1.40
　　方案Ⅳ 2-4-a 1.98 2-4-b 1.47
　　方案Ⅴ 2-5-a 1.84 2-5-b 1.65
　　
　　
　　图3不同界面处理措施对层间粘结效果的影响
　　由表2和图3可以看出，对原水泥混凝土路面界面采取有效的处理措施可以大大增强层间粘结力。方案Ⅱ相对方案Ⅰ采取了较为彻底的清理措施，层间粘结效果得到了有效的加强；方案Ⅲ和方案Ⅳ对提高组合试件的层间剪切强度较为有利，这是由于通过人工凿毛和铣刨处理后的界面比较粗糙，剪切时摩擦阻力较大，从而提高了层间剪切强度（压剪）；方案Ⅴ通过对水泥混凝土表面进行喷砂打磨处理，清除了水泥混凝土表面的浮浆，增大了液体粘结材料与水泥混凝土界面的接触比表面积，同时也增强了液体粘结材料对水泥混凝土界面的浸润和渗透作用，因此表现出良好的粘结强度。
　　综上所诉，不同的界面处理措施对增强层间粘结效果有所差异，因此在设计实体工程界面处理措施时，应充分考虑原路面的线形（如隧道、急转弯和坡度）、施工难易性（设备配置和操作难度）和工程造价，确保利用适宜的界面处理措施达到较好的层间粘结效果。
　　4、结束语
　　层间粘结层的功能有粘结、防水、防反射裂缝等，加强对层间处治技术及其材料的研究极为重要，不仅可以提高沥青面层层间、面层与基层层间的粘结力，保证层间的完全粘结，减少和防止“两层皮”现象，而且可以有效地防止和减少沥青路面层间滑移破坏和反射裂缝的产生和发展。实践证明基层表面处治工艺以及面层层间粘结层工艺的正确与否与质量高低，对提高路面的服务质量和使用寿命、节省养护费用有着重要的意义。
　　
　　
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