层间粘结方式对层间抗剪性能的影响

水泥混凝土桥面防水粘结层性能研究【摘要】近些年，水泥混凝土桥面占公路与城市高架的比例日益增大，就水泥混凝土来讲，裂缝的出现时不可能完全避免的几。

因为裂缝的存在，于是水就很容易渗入到混凝土的内部，导致腐蚀桥面的受力钢筋，最终破坏桥梁的结构性。

同时，水渗入到水泥混凝土的中间还有可能严重损坏混凝土的冻融性能，尤其是在北方大部分地区，冬季路面、桥面会撒盐除冰，而盐水对钢筋的腐蚀性更为强。

所以，根据水泥混凝土桥面防水粘结层的性能做好水泥混凝土桥面的防水和排水工作就显得尤为重要。

【关键词】水泥混凝土;桥面;防水粘结层;研究随着我国道路交通事业的飞速发展，目前公路桥梁的数量也在与日俱增，日趋完善的公路网在经济发展中发挥着重要的作用。

但是，繁重的交通压力也导致许多的交通设施出现了许多形式的破损状况。

尤其是，大多数的桥梁在还没有达到设计使用寿命之时，就已经出现了不同程度的破损情况，比如混凝土松散、钢筋锈蚀、结构强度下降等各种类型的桥梁病害现象，致使桥梁的安全性与稳定性都受到了严重的影响，不但对人们的安全带来安全隐患，也让桥梁的使用效益大幅度下降。

据现场的调查与分析得知，造成以上桥梁病害现象发生的主要原因就是水泥混凝土桥面防水粘结层发生破坏后，大量的水分侵入到其内部发生侵蚀所导致的。

水泥混凝土桥面防水粘结层的性能要求水泥混凝土桥面的防水层不但要把混凝土梁上那些细小的裂缝与空隙完全封闭，而且还要将水分自上而下的阻隔，防止水分从防水粘结层渗入到水泥混凝土桥梁当中。

同时，防水粘结层还要具备良好的粘结性能，下面要能牢牢地和水泥混凝土的面板粘结，上面也要能牢牢地和沥青混凝土粘结，不然防水粘结层就会变成一个抗剪性能差夹层，从而致使桥面的铺装层出现滑移、拥包等病害现象。

作为桥面铺装时不可或缺的一个重要部分，防水粘结层应该具备以下性能要求：①良好的适用性能，②良好的不透水性能，③良好的粘结性能，④耐高、低温性能，⑤抗桥面裂缝性能，⑥抗冻融性能，⑦抗疲劳性能，⑧抗冲击性能，⑨抗老化性能。

透层、粘层、封层、稀浆封层的区别当前道路建设中，普遍采用的是沥青混凝土路面。

为达到更高的质量标准，路基、路面及其结构组成部门进行了许多优化和改进。

为了提高路面的承载力、耐久性和提高抗水毁能力，沥青混凝土路面各层间的处理也越来越得到重视，透层、粘层、封层的作用也显得越来越重要。

透层、粘层、封层、稀浆封层各有作用，不能混淆。

下面我们就结合实际道路项目，来说说各处理层的作用、对材料的要求以及施工要点。

Part.1透层透层是适用于无机结合料基层表面的有机结合料渗透层，用于一般路段的下面层与基层之间的层问处理。

➤透入基层表面孔隙，增强基层和面层间的粘结➤有助于结合基层表面集料中的细料➤在完成基层的铺装后，适时洒布透层油还可以减少基层的养生费用，提高养生质量➤经过透层油渗透成型以后的基层，表面的开口孔隙被填充，从而得到一个渗透深度上的防水层➤在由于某种原因推迟铺筑面层的情况下，透层可为基层提供临时性防护措施，防止降雨和临时行车的破坏按规范要求，透层油需渗入到基层5～10 mm以内，要经过充分渗透固结后，才能在其上做粘层或封层，否则只会在基层表面形成一层油膜，一经车辆行驶或搓动，就很容易被车轮粘走、卷皮或磨掉，不仅起不到固结、联结、封闭、防水的作用，还会导致上面沥青混凝土层的推移、脱落等损坏。

Part.2粘层粘层的作用：为加强路面的沥青层与沥青层之间、沥青层与水泥混凝土路面之间的粘结而洒布的沥青材料薄层。

➤粘层的作用在于使各层面之间、面层与构造物之间粘结成一个整体➤粘层主要起胶结作用，对材料的要求也主要在粘结强度和抗剪强度方面粘层材料通常采用乳化沥青或改性乳化沥青，改性乳化沥青较之乳化沥青在强度方面有较大改善，慢裂乳化沥青洒布后流淌严重，一般采用快裂型的改性乳化沥青较为适宜。

Part.3封层封层的作用：封闭表面空隙、防止水分浸人面层或基层而铺筑的沥青混合料薄层。

封层分为上封层和下封层。

上封层铺设在沥青混凝土面层上面，起封闭水分及抵抗车轮磨耗的作用。

1.混凝土结构的主要优点：就地取材；耐久性和耐火性好；整体性好；具有可模性；节约钢材；阻止射线穿透。

主要缺点：自重大；抗裂性差；需要模板2.冷拉：把有明显流幅的钢筋在常温下拉伸到超过其屈服强度的某一应力值，然后卸载到零。

3.冷拔：一般是将小直径的热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具。

4.钢筋和混凝土能有效结合的原因：1.钢筋与混凝土之间存在粘结力；2.他们的温度线膨胀系数接近；3.混凝土对钢筋其保护作用。

5.提高粘结应力的措施：1.保护层不宜过小；2.钢筋间净距不宜过小；3.钢筋端部作弯钩；4.设横向钢筋；5.有一定锚固长度。

6.钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的？答：试验表明，钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力，由四部分组成：（1）化学胶结力：混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力，来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化，取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度。

当钢筋受力后变形，发生局部滑移后，粘着力就丧失了。

（2）摩擦力：混凝土收缩后，将钢筋紧紧地握裹住而产生的力，当钢筋和混凝土产生相对滑移时，在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。

它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。

钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙，则摩擦力越大。

（3）机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力，取决于混凝土的抗剪强度。

变形钢筋的横肋会产生这种咬合力，它的咬合作用往往很大，是变形钢筋粘结力的主要来源，是锚固作用的主要成份。

（4）钢筋端部的锚固力：一般是用在钢筋端部弯钩、弯折，在锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力。

各种粘结力中，化学胶结力较小；光面钢筋以摩擦力为主；变形钢筋以机械咬合力为主7.钢筋混凝土结构对钢筋的要求：适当的屈强比；良好的塑性；可焊性能好；与混凝土的粘结性能好；耐久性和耐火性强。

改性乳化沥青粘结性能分析粘层是为了增强加铺层与沥青层或水泥混凝土路面之间的粘结性而铺撒的沥青材料薄层，工程中多采用乳化沥青作为粘层油。

粘层油的作用是使加铺层与沥青层或水泥混凝土路面完全粘结成一个整体，主要起胶结作用，通过改善原路面颗粒极性，增加粘层沥青对原路面颗粒及加铺层颗粒的粘结来体现，粘结力的大小与沥青性质、用量以及渗透程度有关[1-4]。

粘层油还能为加铺层提供抗剪强度，避免各层之间产生滑移或开裂的情况，保证路面良好的使用性能和连续的工作状态[5]。

粘层油粘结性能试验均在水泥混凝土表面进行。

首先要成型水泥混凝土板-超薄沥青功能层复合板，粘结层使用环氧树脂改性乳化沥青乳液，养生以后通过钻芯取得复合试件，然后进行层间直接剪切试验和层间拉拔试验，对粘层油的粘结性能进行研究。

1 试验主要参数对层间抗剪强度的影响1.1 粘层油用量对层间抗剪强度的影响在水泥混凝土板表面撒布粘层油时，用量过多或过少都将对粘层的抗剪强度起到不利影响[6]。

因此，需要对粘层油用量与层间抗剪强度的影响规律进行研究，确定粘层油的最佳用量。

由图1可知，粘层油撒布过多或者过少都会使层间抗剪强度下降，证实了粘层油用量过少时粘结力不足，而过多时反而起到了润滑作用。

1.2 竖向荷载对层间抗剪强度的影响当车辆在路面行驶时对路面产生竖向荷载，且竖向荷载一直在变化当中，路面的应力也随其在不断变化，日积月累，导致路面和粘层材料性能降低，最终疲劳破坏[7]。

为了选择适当的竖向荷载大小，使试验对比效果明显，进行竖向荷载对层间抗剪强度的影响研究。

从图2可以看出，因为层间抗剪强度由粘结力和摩擦力两个方面构成，随着竖向荷载的增大，摩擦力增大，同种粘层油的抗剪强度就会不断增加。

竖向荷载为0.1 Mpa时，摩擦力很小，层间抗剪强度主要由粘层油本身的粘结力提供，此时环氧树脂改性乳化沥青的层间抗剪强度远大于其它两种乳化沥青，可见环氧树脂改性乳化沥青的粘结性能非常优秀；竖向荷载为0.2 Mpa时，粘结力和摩擦力共同作用，最能反映层间抗剪强度的真实情况，且两种粘层油的层间抗剪强度差距最大，试验结果突出，对比效果明显；当竖向荷载为0.5 Mpa时，摩擦力对层间抗剪强度的影响起到了主导作用，所以两种粘层油的层间抗剪强度有逐渐接近的趋势。

沥青混凝土路面层间剪应力研究摘要：运用多层弹性体系理论，以games软件为力学分析工具，在双圆均布荷载下，考虑路面结构层厚度、基面层模量变化及层间状态的不同，分析沥青路面层间剪应力的变化规律和影响因素。

研究表明：沥青路面层间剪应力受面层厚度影响不显著，通过增加面层厚度提高路面抗剪性能加重了经济成本，收效甚微；基层厚度变化对层间剪应力影响不显著，通过增加基层厚度提高沥青路面的抗剪性能不合理；基层模量增加，面层层间剪应力减小，但变化不显著，说明增加基层模量对沥青路面抗剪性能的提高作用不大；上面层与中面层模量比越大，上面层层间剪应力越大，且这种影响较为显著；在层间粘结减弱的过程中，面层层间剪应力随之减小且减小幅度显著。

关键词：道路工程；沥青路面；层间剪应力；有限元分析中图分类号：u416.217文献标识码：a文章编号：沥青混凝土路面应用较广，交通荷载情况不断变化，沥青路面结构组合形式越来越多，但jtg d50-2006《沥青混凝土路面设计规范》中主要还是将路面回弹弯沉值、层底拉应力作为设计指标，对于剪应力指标尚需进一步研究。

苏凯等认为在二、三级公路沥青面层较薄的情况下，在夏季重载、超载的作用下沥青路面出现层间剪切破坏的可能性是存在的；随基层模量增大，层间剪应力增大，而基层厚度对层间剪应力影响并不显著；层间剪应力随面层模量和厚度的增大而减小[1,2]。

肖鑫通过研究沥青路面面层层间剪应力发现：对面层内层间剪应力影响水平从大到小分别为超载、水平力和坡度[3]。

刘红平运用bisar程序对面层层间剪应力影响因素进行分析，得出层间剪应力随荷载增大而增大，在同一级别的荷载作用下，完全光滑状态时比完全连续状态时的最大剪应力要更大，并且随荷载增加，增大幅度比完全连续时增幅要大[4]。

白雪梅利用games有限元软件分析层间接触状态对沥青路面基面层间剪应力的影响，得出当层间变得不连续时，基面层间剪应力减小，但基面层间剪应力减小的幅度小于相应层间抗剪强度的减小，因而层间接触变差时会增加层间滑移破坏的机率[5]。