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【摘要】混凝土桥面防水粘结材料的性能对桥面沥青铺装层的使用寿命有重要影响。本文通过室内拉拔和剪切试验对比了HLJ-2910环氧沥青、橡胶沥青、SBS改性沥青以及SBS改性乳化沥青4种防水粘结材料的粘结性能、抗水损坏性能以及抗老化性能，结果显示：（1）HLJ-2910环氧沥青粘结性能最优，其次是橡胶沥青与SBS改性沥青；SBS改性乳化沥青在温度较高时基本丧失粘结性能，认为不宜作为桥面防水粘结材料；（2）HLJ-2910环氧沥青、橡胶沥青以及SBS改性乳化沥青抗水损坏性能较好，SBS改性沥青较弱；（3）橡胶沥青抗老化性能最优，SBS改性沥青与SBS改性乳化沥青次之。
【关键词】混凝土桥面，防水粘结材料，粘结性能，水损性能，老化性能
【Abstract】Performance concrete bridge deck waterproofing adhesive material has an important influence on the service life of bridge asphalt pavement. By drawing and interior shear tests compared HLJ-2910 epoxy asphalt， rubber asphalt， SBS modified asphalt and SBS modified asphalt emulsion adhesive properties of four kinds of waterproof adhesive material， anti-water damage performance and anti-aging properties the results showed that： （1） HLJ-2910 epoxy asphalt bond optimal performance， followed by rubber asphalt and SBS modified bitumen； SBS modified asphalt emulsion at higher temperatures basic loss of bonding properties， considered not as a deck waterproof adhesive material； （2） HLJ-2910 epoxy asphalt， rubber asphalt and SBS modified asphalt emulsion resistant to water damage better performance， SBS modified asphalt is weak； （3） the best anti-aging properties of rubber asphalt， SBS modified asphalt and SBS modified asphalt emulsion followed.
【Key words】Concrete deck waterproof adhesive material；Adhesive properties；Water loss properties；Aging properties
1. 前言
（1）防水粘结层是桥面铺装的重要组成部分，调查表明，桥面沥青铺装层间出现的早期剪切破坏、开裂、水损害等病害大多是由于防水粘结层的破坏所引发，可见，防水粘结层质量的好坏对桥面沥青铺装层使用的耐久性有重要影响[1]。目前国内在混凝土桥面铺装时常用的防水粘结材料有SBS改性沥青、改性乳化沥青、橡胶沥青以及环氧沥青等材料，除此之外，也出现了一些专用的防水粘结材料[2，3]。上述材料在一定程度上改善了沥青铺装层与混凝土桥面之间的粘结性能，对桥面铺装层使用质量的提升有重要意义。
2. 试验原材料
研究选用橡胶沥青、HLJ-2910环氧沥青、SBS改性沥青以及SBS改性乳化沥青4种桥面防水粘结材料。其中橡胶沥青由埃索70#基质沥青与胶粉在试验室现场制备，各材料基本性能检测结果见表1～5，检测结果均符合相关技术要求。
3.1粘结性能分析。
（1）调查发现，桥面铺装的变形类病害大都与防水粘结层粘结性能不足有关，因此，需在室内进行模拟试验，提出防水粘结材料粘结性能的技术要求。本次研究采用室内拉拔试验和剪切试验评价防水粘结材料的粘结性能，拉拔试验与剪切试验过程如图1所示。试验时分别采用HLJ-2910型环氧沥青、改性乳化沥青、SBS改性沥青以及橡胶沥青防水粘结层材料把沥青混凝土与水泥混凝土试件粘结成为复合试件，防水粘结材料的洒布量均为1.0Kg/m2。根据全年防水粘结层可能可能所处的正常温度与极端温度环境，试验选择20℃、40℃与60℃三个温度，不同温度下的试验结果如表6与表7所示。
拉拔试验结果可以看到：在较低温度下（20℃与40℃），4种粘结材料的粘结强度大小排序为HLJ-2910环氧沥青>橡胶沥青>SBS改性沥青>改性乳化沥青；其中HLJ-2910环氧沥青、橡胶沥青以及SBS改性沥青的粘结强度较高，改性乳化沥青较低。分析认为这可能是由于喷洒的改性乳化沥青有效沥青含量较低造成，可见良好的抗剪性能必须保证有效粘结材料的喷洒量。在60℃较高温度时，4种防水粘结材料的粘结强度均很低，其中改性乳化沥青粘结强度甚至可以忽略不计，可见，4种材料均没有高温优势，这可能是热塑性材料本身的特点造成的。
粘结强度和剪切强度均为评价防水粘结材料粘结性能的指标，所以综合本次拉拔试验和剪切试验结果，认为HLJ-2910环氧沥青材料的粘结性能最优，其次是橡胶沥青与SBS改性沥青。由于改性乳化沥青在温度较高时丧失了粘结性能，所以不宜作为桥面防水粘结材料。 3.2抗水损害性能试验分析。
（1）在桥面防水层的长期使用过程中，雨水难免会通过铺装层的空隙或裂缝下渗，滞留在防水层与铺装层之间。层间水的浸泡、冲刷、以及冬季的反复冻融作用会导致防水粘结层与铺装层及桥面板间的粘结强度下降，进而发生粘结层剥落、铺装层松散开裂等病害[1，4]。因此，桥面防水粘结层须具有一定的抗水损害性能。
（2）桥面防水粘结材料的抗水损害性能可通过冻融前后的拉拔试验和剪切试验进行评价。试验时将成型好的试件放入恒温冰箱中，在-18℃冰冻24h，然后取出在20℃恒温水浴中解冻16h，进行20℃的剪切和拉拔试验。4种防水粘结材料冻融循环后的剪切强度试验结果如表8所示，拉拔强度试验结果如表9所示，试验后试件的破坏情况如图2所示。
剪切试验结果看到：SBS改性乳化沥青和HLJ-2910环氧沥青在经过冻融作用后的的抗剪强度稍大于SBS改性沥青与HLJ-2910环氧沥青。试验过程中发现，4种材料剪切后的破坏面有所不同，SBS改性沥青剪切后部分沥青从水泥试块上剥离，表明破坏面在沥青与水泥块之间，但剩余的部分仍有较高的粘结强度，可以连试块一起被提起来。这说明如果能保证施工中桥面与改性沥青之间的充分粘结（采取提高桥面清洁度、干燥度等措施），SBS改性沥青仍然是一种较好的防水材料。
（4）橡胶沥青试件冻融后具有较高的抗剪强度，从试验过程中试件的破坏面来看，橡胶沥青剪切破坏后仍与水泥试块粘结牢固，破坏面发生在沥青试块上或沥青试块与橡胶沥青之间。SBS改性乳化沥青与HLJ-2910环氧沥青冻融后抗剪强度最大，从其破坏面来看，此2种材料与桥面的粘结较好，部分试件并非由于层间剪切破坏，而是连水泥试块表层一起脱落。
（5）从表9拉拔试验结果看到，冻融后HLJ-2910环氧沥青、橡胶沥青以及改性乳化沥青的粘结强度比较接近，SBS改性沥青的粘结强度最弱，与剪切试验规律类似。所以，综合考虑，4种防水粘结材料中，HLJ-2910环氧沥青、橡胶沥青以及改性乳化沥青抗水损坏性能较好，SBS改性沥青抗水损坏性能较弱一些。
3.3抗老化性能试验。
（1）在桥面防水粘结层漫长的使用年限内（一般在10年以上），受到空气、温度的影响难免会产生老化作用，为防止其在使用过程中因老化而丧失防水粘结作用，必须保证其抗老化性能。抗老化性能通过人工加速老化试验进行评价，我国交通行业标准JT/T 536-537-2004中提出用氙弧灯照射30d的方法进行老化试验，该方法试验周期长，工程中不易操作。为此，本次采用薄膜加热试验来模拟材料的老化过程，通过老化后材料的粘结强度的变化情况来评价其抗老化性能。
（2）由于HLJ-2910环氧沥青为双组份，双组份分别老化不能代表混合料后环氧沥青的老化特征，所以本次仅进行了橡胶沥青、SBS改性沥青以及SBS改性乳化沥青3种材料的老化试验。老化温度为160℃，时间为5h，老化后测定20℃拉拔强度，并与老化前的拉拔强度进行对比，试验结果如表10所示。
（3）从表10试验结果看到：经短期老化后，3种防水粘结材料中橡胶沥青的粘结强度最大，SBS改性乳化沥青与SBS改性沥青相当。另外，相比老化前，3种材料老化后的粘结强度均有不同程度的降低；按照老化后残留粘结强度评价，SBS改性沥青粘结强度降低幅度最大，超过20%，橡胶沥青降低幅度最小，仅12%左右，SBS改性乳化沥青介于在两者中间。可见，无论从老化前后的粘结强度大小还是从老化过程中粘结强度的减小情况来看，橡胶沥青的抗老化性能最优，SBS改性沥青与SBS改性乳化沥青次之，这可能是由于橡胶粉改性剂与SBS改性剂的特点及所发生的物理化学反应不同所致。
4. 结论
本文采用室内试验对比评价了几种混凝土桥面防水粘结材料的性能，主要得到以下结论。
（1）几种防水粘结材料中，HLJ-2910环氧沥青的粘结性能最优，其次是橡胶沥青与SBS改性沥青；SBS改性乳化沥青在温度较高时基本丧失粘结性能，认为不宜作为桥面防水粘结材料。
（2）HLJ-2910环氧沥青、橡胶沥青以及SBS改性乳化沥青抗水损坏性能较好，SBS改性沥青抗水损坏性能较弱；无论从老化前后的粘结强度大小还是从老化过程中粘结强度的减小情况来看，橡胶沥青的抗老化性能最优，SBS改性沥青与SBS改性乳化沥青次之。
参考文献
[1]贾渝，张全庚.沥青路面水损害的研究[J].石油沥青，1999，13（l）：22～27.
[2]刘建锋，热喷SBS改性沥青桥面防水粘结层在公路工程中应用[J].交通建设，2013，15（2）：89～92.
[3]王娟.水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装防水粘结层的性能研究[D].东南大学硕士学位论文，2004.
[4]张娟.水泥混凝土桥面防水粘结层性能研究[D].长安大学硕士学位论文，2008.
[5]王康.柔韧性环氧沥青混凝土钢桥面铺装技术研究[D].长安大学硕士学位论文，2012.
【关键词】混凝土桥面，防水粘结材料，粘结性能，水损性能，老化性能
【Abstract】Performance concrete bridge deck waterproofing adhesive material has an important influence on the service life of bridge asphalt pavement. By drawing and interior shear tests compared HLJ-2910 epoxy asphalt， rubber asphalt， SBS modified asphalt and SBS modified asphalt emulsion adhesive properties of four kinds of waterproof adhesive material， anti-water damage performance and anti-aging properties the results showed that： （1） HLJ-2910 epoxy asphalt bond optimal performance， followed by rubber asphalt and SBS modified bitumen； SBS modified asphalt emulsion at higher temperatures basic loss of bonding properties， considered not as a deck waterproof adhesive material； （2） HLJ-2910 epoxy asphalt， rubber asphalt and SBS modified asphalt emulsion resistant to water damage better performance， SBS modified asphalt is weak； （3） the best anti-aging properties of rubber asphalt， SBS modified asphalt and SBS modified asphalt emulsion followed.
【Key words】Concrete deck waterproof adhesive material；Adhesive properties；Water loss properties；Aging properties
1. 前言
（1）防水粘结层是桥面铺装的重要组成部分，调查表明，桥面沥青铺装层间出现的早期剪切破坏、开裂、水损害等病害大多是由于防水粘结层的破坏所引发，可见，防水粘结层质量的好坏对桥面沥青铺装层使用的耐久性有重要影响[1]。目前国内在混凝土桥面铺装时常用的防水粘结材料有SBS改性沥青、改性乳化沥青、橡胶沥青以及环氧沥青等材料，除此之外，也出现了一些专用的防水粘结材料[2，3]。上述材料在一定程度上改善了沥青铺装层与混凝土桥面之间的粘结性能，对桥面铺装层使用质量的提升有重要意义。
2. 试验原材料
研究选用橡胶沥青、HLJ-2910环氧沥青、SBS改性沥青以及SBS改性乳化沥青4种桥面防水粘结材料。其中橡胶沥青由埃索70#基质沥青与胶粉在试验室现场制备，各材料基本性能检测结果见表1～5，检测结果均符合相关技术要求。
3.1粘结性能分析。
（1）调查发现，桥面铺装的变形类病害大都与防水粘结层粘结性能不足有关，因此，需在室内进行模拟试验，提出防水粘结材料粘结性能的技术要求。本次研究采用室内拉拔试验和剪切试验评价防水粘结材料的粘结性能，拉拔试验与剪切试验过程如图1所示。试验时分别采用HLJ-2910型环氧沥青、改性乳化沥青、SBS改性沥青以及橡胶沥青防水粘结层材料把沥青混凝土与水泥混凝土试件粘结成为复合试件，防水粘结材料的洒布量均为1.0Kg/m2。根据全年防水粘结层可能可能所处的正常温度与极端温度环境，试验选择20℃、40℃与60℃三个温度，不同温度下的试验结果如表6与表7所示。
拉拔试验结果可以看到：在较低温度下（20℃与40℃），4种粘结材料的粘结强度大小排序为HLJ-2910环氧沥青>橡胶沥青>SBS改性沥青>改性乳化沥青；其中HLJ-2910环氧沥青、橡胶沥青以及SBS改性沥青的粘结强度较高，改性乳化沥青较低。分析认为这可能是由于喷洒的改性乳化沥青有效沥青含量较低造成，可见良好的抗剪性能必须保证有效粘结材料的喷洒量。在60℃较高温度时，4种防水粘结材料的粘结强度均很低，其中改性乳化沥青粘结强度甚至可以忽略不计，可见，4种材料均没有高温优势，这可能是热塑性材料本身的特点造成的。
粘结强度和剪切强度均为评价防水粘结材料粘结性能的指标，所以综合本次拉拔试验和剪切试验结果，认为HLJ-2910环氧沥青材料的粘结性能最优，其次是橡胶沥青与SBS改性沥青。由于改性乳化沥青在温度较高时丧失了粘结性能，所以不宜作为桥面防水粘结材料。 3.2抗水损害性能试验分析。
（1）在桥面防水层的长期使用过程中，雨水难免会通过铺装层的空隙或裂缝下渗，滞留在防水层与铺装层之间。层间水的浸泡、冲刷、以及冬季的反复冻融作用会导致防水粘结层与铺装层及桥面板间的粘结强度下降，进而发生粘结层剥落、铺装层松散开裂等病害[1，4]。因此，桥面防水粘结层须具有一定的抗水损害性能。
（2）桥面防水粘结材料的抗水损害性能可通过冻融前后的拉拔试验和剪切试验进行评价。试验时将成型好的试件放入恒温冰箱中，在-18℃冰冻24h，然后取出在20℃恒温水浴中解冻16h，进行20℃的剪切和拉拔试验。4种防水粘结材料冻融循环后的剪切强度试验结果如表8所示，拉拔强度试验结果如表9所示，试验后试件的破坏情况如图2所示。
剪切试验结果看到：SBS改性乳化沥青和HLJ-2910环氧沥青在经过冻融作用后的的抗剪强度稍大于SBS改性沥青与HLJ-2910环氧沥青。试验过程中发现，4种材料剪切后的破坏面有所不同，SBS改性沥青剪切后部分沥青从水泥试块上剥离，表明破坏面在沥青与水泥块之间，但剩余的部分仍有较高的粘结强度，可以连试块一起被提起来。这说明如果能保证施工中桥面与改性沥青之间的充分粘结（采取提高桥面清洁度、干燥度等措施），SBS改性沥青仍然是一种较好的防水材料。
（4）橡胶沥青试件冻融后具有较高的抗剪强度，从试验过程中试件的破坏面来看，橡胶沥青剪切破坏后仍与水泥试块粘结牢固，破坏面发生在沥青试块上或沥青试块与橡胶沥青之间。SBS改性乳化沥青与HLJ-2910环氧沥青冻融后抗剪强度最大，从其破坏面来看，此2种材料与桥面的粘结较好，部分试件并非由于层间剪切破坏，而是连水泥试块表层一起脱落。
（5）从表9拉拔试验结果看到，冻融后HLJ-2910环氧沥青、橡胶沥青以及改性乳化沥青的粘结强度比较接近，SBS改性沥青的粘结强度最弱，与剪切试验规律类似。所以，综合考虑，4种防水粘结材料中，HLJ-2910环氧沥青、橡胶沥青以及改性乳化沥青抗水损坏性能较好，SBS改性沥青抗水损坏性能较弱一些。
3.3抗老化性能试验。
（1）在桥面防水粘结层漫长的使用年限内（一般在10年以上），受到空气、温度的影响难免会产生老化作用，为防止其在使用过程中因老化而丧失防水粘结作用，必须保证其抗老化性能。抗老化性能通过人工加速老化试验进行评价，我国交通行业标准JT/T 536-537-2004中提出用氙弧灯照射30d的方法进行老化试验，该方法试验周期长，工程中不易操作。为此，本次采用薄膜加热试验来模拟材料的老化过程，通过老化后材料的粘结强度的变化情况来评价其抗老化性能。
（2）由于HLJ-2910环氧沥青为双组份，双组份分别老化不能代表混合料后环氧沥青的老化特征，所以本次仅进行了橡胶沥青、SBS改性沥青以及SBS改性乳化沥青3种材料的老化试验。老化温度为160℃，时间为5h，老化后测定20℃拉拔强度，并与老化前的拉拔强度进行对比，试验结果如表10所示。
（3）从表10试验结果看到：经短期老化后，3种防水粘结材料中橡胶沥青的粘结强度最大，SBS改性乳化沥青与SBS改性沥青相当。另外，相比老化前，3种材料老化后的粘结强度均有不同程度的降低；按照老化后残留粘结强度评价，SBS改性沥青粘结强度降低幅度最大，超过20%，橡胶沥青降低幅度最小，仅12%左右，SBS改性乳化沥青介于在两者中间。可见，无论从老化前后的粘结强度大小还是从老化过程中粘结强度的减小情况来看，橡胶沥青的抗老化性能最优，SBS改性沥青与SBS改性乳化沥青次之，这可能是由于橡胶粉改性剂与SBS改性剂的特点及所发生的物理化学反应不同所致。
4. 结论
本文采用室内试验对比评价了几种混凝土桥面防水粘结材料的性能，主要得到以下结论。
（1）几种防水粘结材料中，HLJ-2910环氧沥青的粘结性能最优，其次是橡胶沥青与SBS改性沥青；SBS改性乳化沥青在温度较高时基本丧失粘结性能，认为不宜作为桥面防水粘结材料。
（2）HLJ-2910环氧沥青、橡胶沥青以及SBS改性乳化沥青抗水损坏性能较好，SBS改性沥青抗水损坏性能较弱；无论从老化前后的粘结强度大小还是从老化过程中粘结强度的减小情况来看，橡胶沥青的抗老化性能最优，SBS改性沥青与SBS改性乳化沥青次之。
参考文献
[1]贾渝，张全庚.沥青路面水损害的研究[J].石油沥青，1999，13（l）：22～27.
[2]刘建锋，热喷SBS改性沥青桥面防水粘结层在公路工程中应用[J].交通建设，2013，15（2）：89～92.
[3]王娟.水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装防水粘结层的性能研究[D].东南大学硕士学位论文，2004.
[4]张娟.水泥混凝土桥面防水粘结层性能研究[D].长安大学硕士学位论文，2008.
[5]王康.柔韧性环氧沥青混凝土钢桥面铺装技术研究[D].长安大学硕士学位论文，2012.