CN101738347A - 水泥混凝土桥防水粘结层材料性能室内检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于公路及城市道路技术领域，具体涉及一种水泥混凝土桥防水粘结层材料性能室内检测方法。所述检测项目为常温粘结强度、常温抗剪强度、50℃粘结强度、50℃抗剪强度、浸水后的残留强度及残留强度比，通过以上检测项目的实施，能够较为全面地评价防水粘结层材料的各项性能指标，确保筛选出来的材料能够满足水泥混凝土桥防水、粘结和抗水损坏性能相关的各项技术要求；本发明提出防水粘结层材料的抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，试验机的加载速度为50mm/min，较好地模拟防水粘结层在车辆刹车的不利情况下的受力状况，并且实现了与现行规范之间的对接；本发明设计了防水粘结层材料的浸水试验，较好地评价了防水粘结层材料在长期浸水条件下的抗水损坏性能。

Description

水泥混凝土桥防水粘结层材料性能室内检测方法

技术领域

本发明属于公路及城市道路技术领域，具体涉及一种水泥混凝土桥防水粘结层材料性能室内检测方法。

背景技术

目前，水泥混凝土桥铺装结构很多早期病害都是由防水粘结层诱发的，防水粘结层材料的抗剪性能及粘结性能不足会导致桥面铺装层出现推挤、拥包、波浪和车辙等病害，但是国内对水泥混凝土桥防水粘结层的研究仍处于起步阶段，各地均没有完善的检测方法和标准，在防水材料的选择上主要依靠工程师的经验和一些简单的检测方法，缺乏科学性，从而导致大量伪劣产品应用到桥面铺装体系中，埋下工程隐患。

《道桥用防水卷材》(JC/T 974-2005)和《道桥用防水涂料》(JC/T 975-2005)中规定，防水粘结层层材料的抗剪强度检测所采用的夹具倾角为30°，未考虑到倾角取为40°时防水粘结层的受力状况与车辆刹车时的不利情况更为相似。此外，规范中还规定抗剪强度检测时压力机的加载速度为10mm/min，而交通部颁布的《沥青与沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)则要求混合料的劈裂试验、小梁弯曲试验等加载速率均为50mm/min。因此，规范中规定的检测方法，不能很好地模拟防水粘结层的实际受力状况，没有达到预期的评价效果，也没能与现行规范实现很好地对接，给设计工作带来诸多不便。

另一方面，越来越多的桥面病害引发了人们对水泥混凝土桥耐久性问题的思考，混凝土桥的耐久性问题已成为公路行业讨论的焦点之一。根据已有的研究成果，影响混凝土桥耐久性的主要因素有冻融循环、干湿循环、混凝土保护层的碳化、氯离子的侵蚀、碱集料反应等。而水无疑是造成这些破坏的最直接的也是最重要的原因之一，因此水是影响混凝土桥耐久性的重要原因。从根本上切断水对桥梁结构的损坏即做好桥面防水，是保证混凝土桥免遭破坏、延长使用寿命、提高耐久性的有效措施，也是桥梁设计思想从强度设计向耐久性设计转变的重要内容。为此，防水粘结层材料的抗水损坏性能就成为检测工作的重中之重。

目前，我国还没有桥面铺装防水粘结层抗水损坏性能检测的统一标准，一般对桥面防水层防水性能的检测只是参考建筑防水材料的性能检测方法。《建筑防水涂料试验方法》(GB/T 16777-1997)中规定，防水材料的不透水性检测采用的方法是在防水层上施加压力水作用30min，然后卸压，取下试件，肉眼观察有无渗水现象，该方法虽然在一定程度上能够评价防水粘结层材料的抗水损坏性能，但是存在很大缺陷，因为该方法评价的只是防水粘结层在施工完成后较短时间内的抗水损坏性能。由于面层混合料存在较多空隙，雨水下渗到铺装层内部不可避免，当遇到连续性降水等恶劣天气，雨水沿着混合料空隙不断下渗，聚集在防水粘结层部位处较长时间内无法排出，导致防水粘结层长期处于浸水潮湿环境，这种条件下防水粘结层材料是否还能保持原有的抗水损坏性能，规范中没有考虑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥混凝土桥防水粘结层材料性能室内检测方法。

本发明提出的水泥混凝土桥防水粘结层材料性能室内检测方法，所述检测项目分别为：常温(25℃)粘结强度、常温(25℃)抗剪强度、50℃粘结强度、50℃抗剪强度、浸水后的残留强度及残留强度比。具体步骤如下：

(1)、试件准备

1)参照《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ/T 55-1996)制备强度等级为C30的水泥混凝土试件，养护，完成后清除表面浮浆，保证施工表面清洁无缺陷；

2)各种防水粘结层材料均按各自施工工艺施工和养护；

(2)、常温(25℃)粘结强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，用环氧胶将拉头固定在防水粘结层表面，待环氧胶完全固化后，将试件置于24.5-25.5℃的恒温箱中养护，然后采用拉力试验机测定防水粘结层与水泥混凝土基面的粘结强度；

(3)、常温(25℃)抗剪强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，采用静压法在防水粘结层表面成型沥青混凝土，脱模后置于24.5-25.5℃的恒温箱中养护，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

(4)、50℃粘结强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，用环氧胶将拉头固定在防水粘结层表面，待环氧胶完全固化后，将试件置于49.5-50.5℃的恒温箱中养护，然后采用拉力试验机测定防水粘结层与水泥混凝土基面的粘结强度；

(5)、50℃抗剪强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，采用静压法在防水粘结层表面成型沥青混凝土，脱模后置于49.5-50.5℃的恒温箱中养护，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

(6)、浸水后的残留强度及残留强度比检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，采用静压法在防水粘结层表面成型沥青混凝土；

1)将成型好的试件脱模后置于24.5-25.5℃的恒温箱中养护，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度τ₁，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

2)将成型好的试件脱模后置于49.5-50.5℃的恒温水箱浸水24h，然后移至24.5-25.5℃的恒温水箱继续浸水1h，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度τ₂，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

3)将成型好的试件脱模后置于49.5-50.5℃的恒温水箱浸水48h，然后移至24.5-25.5℃的恒温水箱继续浸水1h，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度τ₃，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

4)分别计算出τ₂∶τ₁和τ₃∶τ₁，比较抗剪强度的衰减。

本发明的有益效果在于：

1)通过以上检测项目的实施，能够较为全面地评价防水粘结层材料的各项性能指标，确保筛选出来的材料能够满足水泥混凝土桥防水、粘结和抗水损坏性能相关的各项技术要求；

2)本发明提出防水粘结层材料的抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min，较好地模拟防水粘结层在车辆刹车的不利情况下的受力状况，并且实现了与现行规范之间的对接；

3)本发明设计了防水粘结层材料的浸水试验，较好地评价了防水粘结层材料在长期浸水条件下的抗水损坏性能。

附图说明

图1为粘结强度检测方法示意图。

图2为抗剪强度夹具示意图。

图中标号，1为水泥混凝土试件，2为防水粘结层，3为拉头，4为沥青混凝土，5为防水粘结层。

具体实施方式

下面结合附图和实施细则对本发明作进一步说明。

实施例1：

1、试件准备

1)参照《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ/T 55-1996)制备强度等级为C30的水泥混凝土试件，厚度为40mm～50mm，长和宽均为100mm，养护21天，完成后清除表面浮浆，保证施工表面清洁无缺陷；

2)三种防水粘结层材料均按各自施工工艺施工和养护。

2、常温(25℃)粘结强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，用环氧胶将拉头固定在防水粘结层表面，待环氧胶完全固化后，将试件置于24.5-25.5℃的恒温箱中养护24h，然后采用拉力试验机测定防水粘结层与水泥混凝土基面的粘结强度，如图1所示，试件固定在拉力机工作平台上，通过拉头施加荷载直至防水粘结层完全破坏。

粘结强度按式(1)计算：

$\mathrm{\σ}=\frac{F}{A}---\left(1\right)$

式中：

σ——防水粘结层材料与水泥混凝土试件的粘结强度(MPa)；

F——防水粘结层材料与水泥混凝土试件的粘结力(KN)；

A——粘结面面积(cm²)。

具体检测结果如表1所示：

表1防水粘结层材料的常温(25℃)粘结强度检测结果

3、常温(25℃)抗剪强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，采用静压法在防水粘结层表面成型沥青混凝土，脱模后置于24.5-25.5℃的恒温箱中养护24h，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，如图2所示，夹具放置在压力机工作平台上，试件放置在夹具中间，压力机的加载速度为50mm/min。

抗剪强度按式(2)计算：

$\mathrm{\τ}=\frac{P\sin \mathrm{\α}}{A}---\left(2\right)$

式中：

τ——防水粘结层材料的抗剪强度(MPa)；

P——防水粘结层材料的抗剪压力(KN)；

α——剪切角，取40°；

A——剪切面面积(cm²)。

具体检测结果如表2所示：

表2防水粘结层材料的常温(25℃)抗剪强度检测结果

4、50℃粘结强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，用环氧胶将拉头固定在防水粘结层表面，待环氧胶完全固化后，将试件置于49.5-50.5℃的恒温箱中养护24h，然后采用拉力试验机测定防水粘结层与水泥混凝土基面的粘结强度。

粘结强度按式(1)计算，具体检测结果如表3所示：

表3防水粘结层材料的50℃粘结强度检测结果

5、50℃抗剪强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，采用静压法在防水粘结层表面成型沥青混凝土，脱模后置于49.5-50.5℃的恒温箱中养护24h，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min。

抗剪强度按式(2)计算，具体检测结果如表4所示：

表4防水粘结层材料的50℃抗剪强度检测结果

6、浸水后的残留强度及残留强度比检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，采用静压法在防水粘结层表面成型沥青混凝土。

1)将成型好的试件脱模后置于24.5-25.5℃的恒温箱中养护24h，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度τ₁，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

对于同一种防水粘结层材料来说，本项检测结果可参考表2。

2)将成型好的试件脱模后置于49.5-50.5℃的恒温水箱浸水24h，然后移至24.5-25.5℃的恒温水箱继续浸水1h，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度τ₂，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

抗剪强度按式(2)计算，具体检测结果如表5所示：

表5防水粘结层材料浸水24h后残留抗剪强度检测结果

3)将成型好的试件脱模后置于49.5-50.5℃的恒温水箱浸水48h，然后移至24.5-25.5℃的恒温水箱继续浸水1h，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度τ₃，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

抗剪强度按式(2)计算，具体检测结果如表6所示：

表6防水粘结层材料浸水48h后残留抗剪强度检测结果

4)分别计算出τ₂∶τ₁和τ₃∶τ₁，比较抗剪强度的衰减。

具体的计算结果如表7所示：

表7防水粘结层材料抗剪强度衰减结果比较

通过检测表明：防水粘结层材料C的各项性能指标均明显优于材料A和材料B，因此，建议作为混凝土桥防水粘结层的首选材料。

Claims (1)

1.一种水泥混凝土桥防水粘结层材料性能室内检测方法，所述检测项目分别为：常温粘结强度、常温抗剪强度、50℃粘结强度、50℃抗剪强度、浸水后的残留强度及残留强度比，具体步骤如下：

(1)、试件准备

1)参照《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ/T 55-1996)制备强度等级为C30的水泥混凝土试件，养护，完成后清除表面浮浆，保证施工表面清洁无缺陷；

2)各种防水粘结层材料均按各自施工工艺施工和养护；

(2)、常温粘结强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，用环氧胶将拉头固定在防水粘结层表面，待环氧胶完全固化后，将试件置于24.5-25.5℃的恒温箱中养护，然后采用拉力试验机测定防水粘结层与水泥混凝土基面的粘结强度；

(3)、常温抗剪强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，采用静压法在防水粘结层表面成型沥青混凝土，脱模后置于24.5-25.5℃的恒温箱中养护，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

(4)、50℃粘结强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，用环氧胶将拉头固定在防水粘结层表面，待环氧胶完全固化后，将试件置于49.5-50.5℃的恒温箱中养护，然后采用拉力试验机测定防水粘结层与水泥混凝土基面的粘结强度；

(5)、50℃抗剪强度检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，采用静压法在防水粘结层表面成型沥青混凝土，脱模后置于49.5-50.5℃的恒温箱中养护，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

(6)、浸水后的残留强度及残留强度比检测

取防水粘结层施工和养护完成后的水泥混凝土试件，采用静压法在防水粘结层表面成型沥青混凝土；

1)将成型好的试件脱模后置于24.5-25.5℃的恒温箱中养护，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度τ₁，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

2)将成型好的试件脱模后置于49.5-50.5℃的恒温水箱浸水24h，然后移至24.5-25.5℃的恒温水箱继续浸水1h，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度τ₂，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

3)将成型好的试件脱模后置于49.5-50.5℃的恒温水箱浸水48h，然后移至24.5-25.5℃的恒温水箱继续浸水1h，采用压力机和抗剪强度夹具测定防水粘结层材料的抗剪强度τ₃，抗剪强度检测所采用的夹具倾角为40°，压力机的加载速度为50mm/min；

4)分别计算出τ₂∶τ₁和τ₃∶τ₁，比较抗剪强度的衰减。

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