CN104535493A - 水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种水泥砼桥面防水粘结层施工性能测试方法及装置，方法：成型规定尺寸的水泥砼试块；在水泥砼试块上涂布防水粘结层材料，得到待测涂层；在待测涂层上覆盖一块面积相同的橡皮板，在橡皮板上放置一块压块，得到成套试件，对成套试件施加压紧力并置于恒温空气浴中；取出成套试件，移去压块，揭起橡皮板；观察并记录待测涂层是否完好，橡皮板上是否有粘附物，计算待测涂层的完好率。装置包括基座，基座上设水泥砼试块，水泥砼试块上设待测涂层，待测涂层上设车辆轮胎材料制成的橡皮板，橡皮板上设压块，压块上设测力传感器，测力传感器上设施力装置。本发明能快速有效判断施工时防水粘结层被破坏的难易程度。

Description

水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法及装置

技术领域

本发明涉及一种测定方法及装置，具体地涉及水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能的测定方法及其装置。

背景技术

水泥砼桥面防水粘结层是介于沥青混合料桥面铺装层与水泥砼桥面板之间的一层介面层。它主要是要把刚度不同的沥青混合料铺装层和水泥砼桥面板，粘结成一个整体来承受动载荷；同时，要防止来自于桥面的水分渗透到水泥砼中去，以免桥梁结构受到损害。

    根据桥面铺装层施工工艺的要求，首先将水泥砼桥面板去除浮浆，清洁干净；其次洒布防水粘结层材料，待养护完成、完全实干后，水泥砼桥面板上形成防水粘结层；再次，摊铺沥青混合料，在此过程中，履带式摊铺车和重载料车不可避免要在防水粘结层上停留和碾压。尤其在夏季高温施工中，桥面温度高达60℃，防水粘结层在高温下被重载车来回碾压而被破坏，具体表现为：防水粘结层被车轮带起，从水泥砼桥面板上脱落、露白，防水粘结层丧失了应有的功能。因此，为了确保防水粘结层的施工质量，对水泥砼桥面防水粘结层施工性能进行准确地测试和评价，并在此基础上对防水粘结层材料进行优化设计具有重要的现实意义。

    目前，水泥砼桥面防水粘结层的大部分性能都在设计过程中得到了相应的评价，包括：采用实验室内的专用试验机测试抗剪切、高温抗剪切、粘结以及防水性能。然而，防水粘结层的施工性能，在设计和性能评价过程中都往往被忽视。

    究其原因，首先，主要是设计与试验研究机构人员对摊铺施工现场较为陌生，无法透彻地理解摊铺施工过程对防水粘结层提出的可施工性能的要求；其次，材料研发没跟上，传统的防水粘结层材料，施工性能都不理想，都不可避免会产生防水粘结层被损坏的“粘轮”现象，特别是在夏季，粘轮现象表现得非常严重，给桥面病害埋下了重大隐患。采取的补救措施是撒碎石，而且为了防止“飞石”造成成安全事故，碎石还要用胶轮压路机碾压一遍。表面上看，“粘轮”问题解决了，但又留下了两个更为严重的后果，（1）碎石层将铺装层完全间开，无法形成整体承载能力；（2）防水粘结层被碎石穿透，千疮百孔的防水粘结层无法起到防水的作用；再次，由于采用了“抛丸”和高压吹扫等工序，水泥砼桥面可以做得异常洁净，在这样的情况下，“粘轮”现象更多地体现了防水粘结层材料本身的施工性能，可以也应该从材料优化的角度予以解决。

    因此，本领域迫切需要一种可以快速有效地判断出防水粘结层材料涂覆后，在高温高压的施工状态下，防水粘结层被破坏难易程度的装置及相关方法及标准。

发明内容

    本发明要解决的技术问题是提供可以快速有效地判断出水泥砼桥面防水粘结层材料涂覆层在施工状态下被破坏难易程度的水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法及装置。

    本发明所述的水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法，具体包括如下步骤：

    步骤1：成型水泥砼试块，并保证水泥砼试块相对的两个端面相互平行；

    步骤2：对水泥砼试块的两个相互平行端面中任意选取一个端面进行粗糙化，清洁后，在所选端面上均匀涂覆待测防水粘结层材料，得到待测涂层，并在大气环境下养护至少60小时；

    步骤3：养护结束后，在待测涂层上覆盖一块面积相同的由车辆轮胎材料制成的橡皮板，然后在橡皮板上再放置一块压块，得到成套试件，对成套试件施加压紧力，使得待测涂层与橡皮板之间能达到标准压强，并置于55~65℃恒温空气浴中，直至水泥砼试块的内部温度达到要求的试验温度；

    步骤4：将成套试件从恒温空气浴中取出，移去压块，将橡皮板从待测涂层上揭起；

    步骤5：观察并记录待测涂层是否完好，橡皮板上是否有粘附物，根据待测涂层破损的面积大小，计算待测涂层的完好率，并根据完好率值的高低来确定待测防水粘结层材料的施工性能。

    所述步骤1的水泥砼试块为圆柱形状，尺寸为φ100±1.0mm×45±1.0mm。

    所述步骤2的待测防水粘结层材料的涂覆为0.5~2.5kg/m²。

    所述步骤3的标准压强为0.7±0.1MPa。

    所述步骤4的成套试件在恒温空气浴中至少4小时，温度为60±1.0℃。

    一种水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试装置，包括：基座，在基座上设有水泥砼试块，在水泥砼试块上设有由防水粘结层材料形成的待测涂层，在待测涂层上设有车辆轮胎材料制成的橡皮板，在橡皮板上设有压块，在压块上设有测力传感器，在测力传感器连接有显示器，在测力传感器上设有施力装置。

    所述的施力装置包括设在基座上的螺杆，在螺杆上套设有作用于测力传感器的压板，在螺杆上啮合有调节螺母且调节螺母位于压板的上方，在螺杆上还套设有压紧弹簧且压紧弹簧位于调节螺母与压板之间。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明是水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法及装置，用于评价防水粘结层与水泥砼桥面板之间初始粘接性能，并据此进行防水粘结层材料优化设计的重要手段，本发明在以下几方面具有明显优势。

    （1）水泥砼桥面上防水粘结层被车轮损坏，最严重的情况是发生在夏季高温时，重载料车长时间停留在防水粘结层上，料车重新启动时，往往会将防水粘结层揭起、露白，破坏了防水粘结层。因此，本发明结合最严苛的实际施工状况，很有代表性，填补了没有相关测试方法的空白。

    （2）本发明可以在施工前在实验室测试，方便快捷。量化的测试结果为防水粘结层的施工性能提供依据。

    （3）本发明能够保证水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能的测试条件与实际施工状况完全符合，直接反映了防水粘结层材料本身在实际温度、压力作用下的与水泥砼桥面板的初始粘结能力，为材料施工性能的评估提供了一种准确、有效的方式。

附图说明

    图1为本发明的结构示意图。

    图中有：1-水泥砼试块；2-待测涂层；3-车辆轮胎材料制成的橡皮板；4-压块；5-显示器；6-压紧弹簧；7-调节螺母；8-螺杆；9-测力传感器；10-压板；11-基座。

具体实施方式

实施例1

一种水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法。具体包括如下步骤：

    1、水泥砼试块的制备

    ①试件的成型与制备

    根据T 0551-2005《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》中常用试件尺寸，现选用圆柱抗压强度试件的非标准尺寸：φ100±1.0mm×200±1.0mm。按照T 0551-2005中相关试件制作方法成型圆柱体试件，并在标准条件下，对圆柱体试件进行养护。

    制作圆柱体试件采用级道路硅酸盐水泥。水泥混凝土集料公称最大粒径为26.5mm。

    ②试件的切割与检测

    对制备的圆柱体试件进行切割，切割成厚度为45±1.0mm的水泥砼试块。为了保证测试结果的准确性，切割面应平行圆柱体水泥砼试块的另一端面。切割面最大坡度不超过1%的水泥砼试块为合格试块，否则需要利用磨光机打磨至符合要求，切割面最大坡度超过2%的水泥砼试块不可用于试验，此水泥砼试块作废。每组试验的平行水泥砼试块不小于3个。

    2、防水粘结层材料涂覆与养护

    对水泥砼试块的两个相互平行端面中任意选取一个端面进行粗糙化，清洁后，在所选端面上均匀涂覆待测防水粘结层材料，得到待测涂层，并在大气环境下养护至少60小时。

    3、水泥砼试件压紧与恒温

    水泥砼桥面上防水粘结层被车轮损坏，最严重的情况是发生在夏季高温时，重载料车长时间静载于防水粘结层上，料车重新启动时，料车轮胎往往会将防水粘结层揭起。为了模拟该现场状况，在待测涂层上覆盖一块面积相同的由车辆轮胎材料制成的橡皮板，然后在橡皮板上再放置一块压块，得到成套试件。

    根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）中标准轴载100KN的轮胎接地压强为0.7MPa，对成套试件施加压紧力，使得防水粘结层与橡皮板之间的压强达到0.7MPa。

    将成套试件置入60℃恒温空气浴中，直至水泥砼试件的内部温度达到要求的试验温度，恒温时间至少需要4小时。

    4、性能测试

    将成套试件从恒温空气浴中取出，移去压块。将橡皮板从待测涂层上揭起。观察并记录待测涂层是否脱落、受损或被带起；观察并记录橡皮板上是否有粘附物。

    5、待测涂层的完好率计算

    将1mm×1mm的透明方格纸置于待测涂层上，统计待测涂层破损处的方格数，不满一格的都算半格，即得待测涂层的破损面积。待测涂层的全面积可以根据水泥砼试块端面的圆形面积公式计算得出。

    待测涂层的完好率可根据下式计算。

    n=（1-S₁/S₂）×100%

    其中，n——待测涂层的完好率；

    S₁——待测涂层的破损面积，mm²；

    S₂——待测涂层的全面积，mm²。

    6、结果判断

    n值越大，表明防水粘结层在施工时越不容易被破坏，该防水粘结层材料的现场施工性能越好，施工效率越高。

    一种水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试装置，其特征在于该装置包括：基座11，在基座11上设有水泥砼试块1，在水泥砼试块1上设有由防水粘结层材料形成的待测涂层2，在待测涂层2上设有车辆轮胎材料制成的橡皮板3，在橡皮板3上设有压块4，在压块4上设有测力传感器9，在测力传感器9连接有显示器5，在测力传感器9上设有施力装置。

    所述的施力装置包括设在基座11上的螺杆8，在螺杆8上套设有作用于测力传感器9的压板10，在螺杆8上啮合有调节螺母7且调节螺母7位于压板10的上方，在螺杆8上还套设有压紧弹簧6且压紧弹簧6位于调节螺母7与压板10之间。

    施力装置包括基座、压板、螺杆、压紧弹簧及调节螺母，此结构是用来保证在待测涂层与橡皮板之间能够达到标准压强；

    施力装置：可使得待测涂层承受压紧力，并可连同成套试件一起，在受压状态下，放入恒温空气浴中；

    测力传感器：用于测试涂层所承受的压紧力；

    显示器：用于显示作用力的数值；

    在本发明中的一个具体实施方法中，还包括有待测涂层的成套试件以及用于压紧的压块。

    应用举例：常见水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试

    1、选择3种水泥砼桥面防水粘结层材料，测试其施工性能；

    2、将相同量的防水粘结层材料均匀涂覆在经过标准化处理过的合格的水泥砼试块上，将待测涂层养护60小时；

    3、养护结束后，在待测涂层上覆盖一块橡皮板，然后在橡皮板上再放置一块压块，得到成套试件，利用施力装置对成套试件施加压紧力，使得待测涂层与橡皮板之间能达到0.7MPa；

    4、将成套试件放入60℃恒温空气浴中，恒温保持4小时后取出，立即移去压块，将橡皮板从检测试件的涂层上揭起；

    5、观察并记录待测涂层是否脱落、受损或被带起；观察并记录橡皮板上是否有粘附物；

    6、待测涂层的完好率计算，结果见表1；

    表1

    通过以上数据对比分析，可以发现，在同样的材料使用量、同样的水泥砼表面处理条件、同样的压紧力、同样的温度条件下：

    材料样品A，（绿色环氧沥青），防水粘结层完好率均为100%，待测涂层完好无损，表现出该材料施工性能最好。

    材料样品B，（SBS改性热沥青），防水粘结层完好率平均为51.3%，待测涂层均有不同程度的损坏，施工性能不佳。

    材料样品C，（乳化沥青），防水粘结层完好率平均为2.7%，待测涂层均被损坏严重，施工性能最差。

    通过以上试验表明，利用该方法及装置可以快速有效地确定防水粘结层被损坏的难易程度。

因此，利用该方法和装置可以快速简单地确定防水粘结层材料（如绿色环氧沥青、SBS改性热沥青、乳化沥青）的可施工性能，并提供了可量化的参考依据，实现了本发明的初衷。

实施例2

一种水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试装置，该装置包括：基座11，在基座11上设有水泥砼试块1，在水泥砼试块1上设有由防水粘结层材料形成的待测涂层2，在待测涂层2上设有车辆轮胎材料制成的橡皮板3，在橡皮板3上设有压块4，在压块4上设有测力传感器9，在测力传感器9连接有显示器5，在测力传感器9上设有施力装置。所述的施力装置包括设在基座11上的螺杆8，在螺杆8上套设有作用于测力传感器9的压板10，在螺杆8上啮合有调节螺母7且调节螺母7位于压板10的上方，在螺杆8上还套设有压紧弹簧6且压紧弹簧6位于调节螺母7与压板10之间。

     以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中， 任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

     在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。 此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法，其特征在于该测试方法包括如下步骤：

步骤1：成型水泥砼试块，并保证水泥砼试块相对的两个端面相互平行；

步骤2：对水泥砼试块的两个相互平行端面中任意选取一个端面进行粗糙化，清洁后，在所选端面上均匀涂覆待测防水粘结层材料，得到待测涂层，并在大气环境下养护至少48小时；

步骤3：养护结束后，在待测涂层上覆盖一块面积相同的由车辆轮胎材料制成的橡皮板，然后在橡皮板上再放置一块压块，得到成套试件，对成套试件施加压紧力，使得待测涂层与橡皮板之间能达到标准压强，并置于55~65℃恒温空气浴中，直至水泥砼试块的内部温度达到要求的试验温度；

步骤4：将成套试件从恒温空气浴中取出，移去压块，将橡皮板从待测涂层上揭起；

步骤5：观察并记录待测涂层是否完好，橡皮板上是否有粘附物，根据待测涂层破损的面积大小，计算待测涂层的完好率，并根据完好率值的高低来确定待测防水粘结层材料的施工性能。

2.如权利要求1所述的水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法，其特征在于，所述步骤1的水泥砼试块为圆柱形状，尺寸为φ100±1.0mm×45±1.0mm。

3.如权利要求1所述的水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法，其特征在于，所述步骤2的待测防水粘结层材料的涂覆量为0.5~2.5kg/m²，养护时间为60±0.5小时。

4.如权利要求1所述的水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法，其特征在于，所述步骤3的标准压强为0.7±0.1MPa。

5.如权利要求1所述的水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法，其特征在于，所述步骤4的成套试件在恒温空气浴中至少4小时，温度为60±1.0℃。

6.如权利要求1所述的水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试方法，其特征在于，所述步骤5的防水粘结层完好率的计算公式为n=（1-S₁/S₂）×100%，

其中，所述n、S1、S2的含义如下：

n——待测涂层的完好率；

S₁——待测涂层的破损面积，mm²；

S₂——待测涂层的全面积，mm²。

7.一种水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试装置，其特征在于该装置包括：基座（11），在基座（11）上设有水泥砼试块（1），在水泥砼试块（1）上设有由防水粘结层材料形成的待测涂层（2），在待测涂层（2）上设有车辆轮胎材料制成的橡皮板（3），在橡皮板（3）上设有压块（4），在压块（4）上设有测力传感器（9），在测力传感器（9）连接有显示器（5），在测力传感器（9）上设有施力装置。

8.根据权利要求7所述的水泥砼桥面防水粘结层材料施工性能测试装置，其特征在于，所述的施力装置包括设在基座（11）上的螺杆（8），在螺杆（8）上套设有作用于测力传感器（9）的压板（10），在螺杆（8）上啮合有调节螺母（7）且调节螺母（7）位于压板（10）的上方，在螺杆（8）上还套设有压紧弹簧（6）且压紧弹簧（6）位于调节螺母（7）与压板（10）之间。