1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。“兩油一料”改進同步碎石防水粘結層技術研究“兩油一料”改進同步碎石防水粘結層技術研究“兩油一料”改進同步碎石防水粘結層技術研究第39卷第2期,01.39No.2河北工業大學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層技術研究楊育生.,李振霞,汪日燈,高志偉(I.長安大學公路學院,陜西西安710064;2.華北水利水電學院土木與交通學院,河南鄭州450011;3

2、.陜西省交通建設集團公司,陜西西安710075)摘要橋面鋪裝防水粘結層的破壞是導致橋面鋪裝病害的一個主要原因,而控制層間膠結材料的質量是提高橋面鋪裝耐久性的有效措施.針對同步碎石防水粘結層剪切破壞界面上出現的白碎石問題,提出了兩油一料改進方法.通過室內剪切,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.研究結果表明:與同步碎石防水粘結層相比,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而相應的瀝青用量增加僅為7.1%,表明推薦的兩油一料具有優良的粘結性能.關鍵詞橋面鋪裝;防水粘結層;同步碎石;兩油一料;適用性中圖分

3、類號U443.33文獻標識碼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引言高等級公路的快速發展對公路橋梁建設提出了較高要求,推動了公路橋梁建設的發展和技術水平的提高.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裝的研究開展地較為廣泛,也取得了一定的成果,但對于數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,橋面防水粘結層在增強橋梁結構耐久性方面具有至關重要的作用n.現行橋梁及路

8、面設計規范中,對于橋面鋪裝材料,鋪裝結構厚度,結構組合設計,防水及排水措施以及施工工藝,只是粗略地給予了指導性說明,導致橋面鋪裝設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層技術研究931兩油一料的提出1.1防水粘結層的破壞過程鋪裝層與橋面板的粘結差是導致鋪裝層損壞的重要原因之一.防水粘結層的設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成為一個

9、整體.由于防水粘結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,易產生剪切滑動效應.因此防水粘結層的破損,漏空,脫離,滲水等均會影響其與橋面的粘結強度,甚至成為滑動的界面狀態.當橋面鋪裝成為一個單獨受力的層次,產生的水平剪應力和底部彎拉應力急劇增大,從而導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,同步碎石防水粘結層由于很好的解決了傳統異步碎石防水粘結層存在的致命弱點,施工時單機作業,將碎石及瀝青結合料同步鋪灑在路面上,實現了秒差鋪筑,使瀝青與石料之間能夠牢固粘結,在瀝青混合料橋面鋪裝

10、防水粘結層中得到廣泛應用.然而,同步碎石防水粘結層施工中,瀝青結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強度?能否有更好的改進方法?本文針對該問題進行了系統研究.試驗過程中發現,同步碎石剪切破壞界面碎石上表面出現了白碎石,即碎石未被瀝青完全裹覆,必然影響防水粘結層的粘結效果,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試驗方案設計2.1試件成型為了模擬橋面鋪裝的工作狀態,本文采用

11、水泥混凝土板+粘層油+防水粘結層+瀝青鋪裝層的結構成型30cm30cm10cm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.同步碎石防水粘結層和兩油一料防水粘結層分別如圖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,石料采用石灰巖,表1改性瀝青技術指標Tab.1Technicalindicesofmodifiedasphalt圖2兩油一料破壞界面Fig.2Failureinterfaceoftwoasphaltoneaggrege一圖3同步

12、碎石防水粘結層Fig.3Synchronouscrushedstonewaterproof圖4兩油一料防水粘結層Fig.4Twoasphaltoneaggregatewaterproof各原材料技術指標分別見表1,表2所示.表2石料技術指標Thb.211echnicalindicesofstone河北工業大學第39卷3最佳瀝青用量確定對于橋面防水粘結層,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結構材料剪切儀(圖5所示)進行剪切試驗來評價防水粘結層與瀝青面層及橋面板之間的抗剪強度.此外,一般認為在梁板與瀝青混凝土的粘結強度對鋪裝體的抗疲勞特性

13、有很大影響,本文采用LGZ一1結構層材料強度拉拔儀(如圖6所示)進行拉拔試驗來評價防水粘結層與瀝青面層及橋面板之間的粘結力.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,拉拔試驗結果如圖7所示.分析圖7可得:當下層瀝青灑布量,碎石撒布量不變時,隨著上層瀝青灑布量的增加,碎石與瀝青上鋪層問的粘結強度開始增大,但上層瀝青灑布量增加到一定量后,由于富余瀝青的影

14、響,抗剪切,抗拉強度開始大幅度下降.本文試驗結果表明,當上層瀝青灑布量為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,隨著下層瀝青灑布量的增加,碎石與水泥混凝土下承層粘結強度增長較快,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

15、度,拉拔強度均開始大幅度下降.本文試驗結果表明,當下層瀝青灑布量為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,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,應通過試驗確定.4兩油一料與同步碎石粘結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1.4kg/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,拉拔試驗結果如圖9所示.表3兩油一料防水粘結層上,下層瀝青灑布量Tab.3Asphaltdosageoftwoasphaltone

16、aggregatewaterproof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Fig.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.8Strengthcomparisonwithdifferentunderlayera

17、sphaltdosage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.9Strengthcomparisonbetweentwoasphaltoneaggregateandsynchronouscrushedstone第2期楊育生,等:兩油一料改進同步碎石防水粘結層技術研究95減少,防水粘結層粘結強度下降較快;隨著下層瀝青灑布量的繼續減少,對粘結強度作用開始不是很明顯,這時主導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,粘結強度急劇下

18、降.通過對比發現,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強度增大,增加幅度分別為12%和52%,而相應的瀝青用量僅增加7.1%,經濟效益可觀.5兩油一料適用性兩油一料較好的解決了層間膠結材料質量薄弱問題,除了可用作橋面鋪裝防水粘結層外,還可用作:1)半剛性基層瀝青路面下封層:優異的粘結能力使面層與基層有效的連成一體;傳遞荷載,吸收應力,延緩反射裂縫的產生;同時具有防水抗滲,提高路面整體強度的作用.2)舊水泥路面瀝青路面改造應力吸收層:突出的粘結力保證了黑白路面的粘結,既可以起到承上啟下的粘結作用,防止二層皮的產生,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力,起到阻止或延緩反射裂縫產生與擴展的作用.3)復合式路面應力吸收層.6結語1)通過室內剪切,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性能,剪切,拉拔試驗結果表明