排水沥青路面新型防水粘结层的应用研究.pdf
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1、第2 5 卷第4 期 2 0 0 8 年 1 2月 华中科技大学学报 ( 城市科学版) J o f HUS T( Ur b a n S c i e n c e E d i t i o n) Vo 1 2 5 NO 4 De c 2 0 0 8 排水沥青路面新型防水粘结层的应用研究 吴少鹏,曹庭维,刘聪慧,肖 月 ( 武汉理工大学 硅酸盐工程材料教育部重点实验室,湖北 武汉 4 3 0 0 7 0) 摘要: 排水性沥青路面防水粘结层作为路面结构设计中的薄层,不仅要求能够防止雨水渗透到排水沥青面层 的下层,同时需要有较强的沥青层与层间的粘结能力。为了解排水沥青路面结构层中一种新型有机硅树脂防水 剂
2、以及改性乳化沥青组成的防水粘结层的实际应用可行性, 对这种新型的防水粘结层结构进行了初步的防水和 粘结性能测试。 试验表明这种新型的防水粘结剂对于密级配沥青混凝土的防水性能随着防水剂用量的增加显著 增强,同时, 在防水性能较佳的防水剂用量条件下,由这种新型防水剂和乳化沥青组成的防水粘结层处理的层 问粘结性能较未处理的层间粘结性能优越。 综合考虑这些试验结果表明这种新型防水粘结层对改善防水粘结性 能有重要意义,可以应用于排水性沥青路面结构中去。 关键词:排水沥青路面:防水;粘结;改性乳化沥青 中国分类号:T U5 2 8 4 2 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 2 7 0 3 7 ( 2
3、0 0 8 ) 0 4 0 0 2 7 0 3 排水性沥青 路面作为一种排水功 能型路面 结构形式在我国应用越来越广泛 ,排水性沥青路 面不仅可 以有效地 降低表面积水 引起 的水雾及 眩光,而且提供 了足够的表面粗糙度,并可降行 车噪音l l I 2 J , 这种路面结构中要求在排水沥青面层 下设置一层 兼顾 防水和粘 结作用的结构层 。通 常,作为排水沥青混凝土下层结构的密级配沥青 混凝土在施工完毕后 ,大多数要求达到 9 2 的最 大理论密度 ,也就是现场沥青路面空隙率为 8 , 通过 2 3年的行车荷载作用下,沥青路面进一 步压实,达到 了设计空隙率;但是当沥青路面压 实度控制不好时,
4、现场空隙率高于 8 则易渗水 , 导致局部面积的实际空隙率较大【 3 】 、施工质量控 制不好也会造成局部路段 的水破坏 ,只要水侵入 并滞留在沥青混凝土的空隙中,在大量行车的作 用下,都会产生沥青剥落现象,并产生水破坏【 4 】 。 目前,较多工程直接采用乳化沥青粘层油喷洒方 式处理排水性沥青路面的防水粘结层 ,而乳化沥 青属于非渗透型防水剂,使用这种处理方式不能 从根本上解决防水粘结。 本文提 出了一种新 型的防水粘结层组成 设 计方案,并从材料组成和性能评价两方面说 明了 采用 的新型防水粘结层所具备 的 良好防水和粘 结性能,为实际应用提供指导意义 。 结构设计与材料组成 1 1 新型
5、防水粘结层的结构设计 排水性沥 青路面新型防水粘 结层 结构层如 图 1 所示 ,自下而上,依次是,密级配沥青混凝 土面层,有机硅树脂防水剂渗透层,改性乳化沥 青粘结层和排水性沥青混凝土面层。其中,有机 硅树脂防水剂渗透层和改性乳化沥青粘结层 构 成 了排水性沥青路面的防水粘结层。 1为排水沥青面层:2为改性乳化沥青粘层;3为密级配 沥青混凝土层;4为新型防水剂渗透层 图 1 防水粘结层结构 1 2 新型防水粘结层的材料组成 防水粘结层 中的改性乳化沥青主要用 作层 与层之 间的粘结作用,而有机硅树脂防水剂是一 种渗透型防水剂 ,由湖北省环宇化工有 限公司生 产 的一种有机硅沥青路面养护材料
6、,它 由有机硅 树脂溶液、渗透剂和增粘剂组成的无色溶液 ,密 度为 0 9 1 g c m ,有类似于酒精 的刺激性气味, 2 5 下粘度为 5 mP a S , 具有渗透性好、与沥青粘 收稿 日期 :2 0 0 8 0 5 0 9 作者简介:吴少鹏 ( 1 9 6 5 一 ) ,男,湖北黄冈人,教授,博导,研究方向为沥青基复合材料,wu s p w h u t e d u c a 。 基金项目:湖北省交通科技攻关项 目( 鄂交科教 2 0 0 5 3 6 1 ) 。 2 8 华中科技大学学报 ( 城市科学版) 2 0 0 8 年 结性强、防水效果好、使用方便、无毒害、不污 染环境等特点【5
7、J 。如图 2所示,喷洒在沥青路面 表面后可迅速渗透到沥青路面内部,溶剂挥发后 在沥青表面形成无色的有机薄膜 ,堵住连通的孔 隙,防止水分渗入沥青路面 内部而实现抗水损害 的功能I 6 】 ,该防水剂处理后的沥青层表面构造深 度变化微小。 1 为非渗透 型防水剂 ,2为渗透型防水剂 ,3为集料 图2 防水剂的渗透效果示意 1 3 新型防水粘结层的作用原理 本新型防水粘结剂的原理是:利用有机硅树 脂防水剂的渗透性对密级配沥青混凝土中的空 隙率进行 固化密封 ,从而显著提高其防水抗渗性 能,在此基础上采用改性乳化沥青作为粘层油有 效地对排水性沥青面层进行粘结,当雨水降至排 水性沥青面层 中时,水通
8、过排水性沥青混凝土中 的联通空隙汇集到改性乳化沥青表层,由于处理 后的密级配沥青混凝土的高抗渗性 ,雨水通过其 表面向外排出,从而达到排水效果 。 2 新型防水粘结层的性能评价 2 1 有机硅树脂防水剂的防水性能测试 根据 J T J 0 5 2 2 0 0 0 公路工程沥青及沥青混 合料试验规程 成型 3 0 0 ml n3 0 0 mn l 5 0 mm 的车辙试件,采用 A C一 2 0普通密级配沥青混凝 土 ,试验通过车辙试件表面不同防水剂用量处理 测试其渗水系数的变化情况 ,测试结果如图 3 。 鲁 吕 奄 1 5 0 1 0 0 斑 0 4 0 0 6 0 0 9 0 0 防水剂用
9、量 m。 ) 图 3 渗水系数与防水剂用量之间的关系 由于防水机的使用会降低路表的构造深度, 而构造深度是影响层与层 之间粘 结力主要 因素 之一 ;因此,同时进行了防水剂处理 ( 防水剂用 量为 4 0 0 ml m ) 前后车辙试件 的构造深度试验对 比,结果如图 4所示。渗水试验表明,当防水剂 用量在 4 0 0 mV m 以上时,试件的渗水系数基本 为 0 ,此时沥青混凝土具有 良好的防渗水功能。 构造深度试验表明,使用防水剂前后试件的构造 深度有略微的减小,本次试验 中构造深度减小约 为 5 8 。 O 6 4 O 6 2 0 6 o 5 8 趟 0 5 6 ol 5 4 0 5 2
10、 O 5 0 4 8 图 4 防水剂处理前 后试件构造深度 的对 比 2 2 新型防水粘结层的粘结强度性能测试 2 1节 中对防水剂处理后的渗水试验表明使 用该防水粘结层可达到 良好 的防渗水功能,另一 方面 ,防水剂处理后的构造深度有略微的减小, 而构造深度对层间粘结力有较大影响,通过防水 剂处理前后层与层之间粘结力的对比来说明该 新型防水粘结层的粘结性能。图 5为试验方案示 意图, 采用 U T M 2 5 伺服液压系统进行试验测试, 加载方式为应力控制模式 ,主要考核三种不 同粘 结方案的层间剪切强度大小L 8 J 。表 1 给出了 2 5 条件下各种层间粘结方案的剪切强度 。由于防水
11、剂对沥青混凝土表面构造深度的影响,经防水剂 处理后 的层间剪切强度较 未经任何 处理 的层 间 剪切强度仅减少了4 9 , 而在防水粘结层的共同 作用下,即经防水剂和改性乳化沥青作为粘结结 构层 的处理后,层间的剪切强度较未处理的层间 剪切强度提高 了 1 4 6 。 环氧 固定 图 5 层间粘结强度测试 第 4期 吴少鹏等:排水沥青路面新型防水粘结层的应用研究 2 9 表 1 各种粘结方案的层间剪切强度 参考文献 粘结方案 剪切强度 MP a AC 2 0+ P A一 1 3 AC 2 0+ 硅橡胶防水 U ( 4 o o ml m ) +P A一 1 3 AC 一 2 0+ 硅橡胶防水剂(
12、 4 o o ml m ) + S B R改性乳化沥青( 0 6 k g , m ) + P A 1 3 0 4 1 0 I 3 9 0 4 7 3 结语 本文通过介 绍排水性沥青路面结构层 中的 一 种新型防水粘结层,并对这种新型防水粘结层 的防水和粘结性能进行了试验研究。 防水剂对 于防水性能的试验研究结果表 明 了其对于密级配沥青混凝土有很大的抗渗性能, 同时对密级配沥青混凝土表面构造深度影响较 小:排水性沥青混凝土和密级配沥青混凝土之间 的剪切强度分别采用三种粘结方式进行 了比较 分析 ,结果表明相对于无任何处理的层间剪切强 度,这种新型防水粘结层能增强排水性沥青混凝 土与密级配沥青混
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