水泥混凝土桥面粘结层抗剪性能要求及简化计算

通过有限元方法,分析了不同类型桥面防水粘结层的受力特点及其剪应力对铺装层各种参数(包括厚度、模量、水平荷载及胎压等)的敏感性,得到了粘结层剪应力角度变化范围,提出了桥面粘结层的抗剪强度要求计算公式。通过变化室内斜剪试验剪切角度(25°~65°),得出了剪切角度变化时粘结层抗剪强度随温度变化的规律。研究结果表明:桥面铺装厚度和水平荷载是影响层间剪应力与剪切角度大小的主要因素,粘结层材料的抗剪性能随着温度和剪切角度的增大迅速降低,具有一定厚度的低模量防水卷材粘结层对铺装层抗剪是不利的。建议通过比较不同场合桥面粘结层的抗剪强度测试值和理论计算值,判定粘结层的粘结效果,用于指导防水粘结层的选择。     

桥面防水粘结层性能试验分析

采用室内剪切试验和拉拔试验,分析桥面防水粘结层材料性能,认为层间抗剪强度及粘结强度受温度影响大,并且随着试验环境温度的升高而减小.现场拉拔试验研究了不同温度下4种粘结层材料与桥面板的粘结强度变化规律,其粘结强度同样随着试验环境温度的升高而减小.研究表明,剪切试验与拉拔试验结果能够综合评价高、低温情况下沥青混合料与粘结层的整体性能,还可以作为桥面粘结层是否满足抗剪要求的验证指标.     

桥面铺装粘结层力学性能

桥面铺装结构破坏己成为高等级公路主要病害之一,严重影响了行车安全与舒适。高速公路桥面铺装病害的主要原因是桥面铺装层与桥面板的粘结性能差,抗剪强度不足所导致的剪切破坏,桥面铺装面层渗水所导致的水损害。基于此,我们进行了针对性的试验研究,具体试验内容如下。     

钢桥面环氧沥青防水粘结层耐久性影响分析

大量现场调查表明,因防水粘结层失效而造成的钢桥面铺装层脱层或滑移是造成钢桥面铺装病害的重要原因之一,交通荷载、温度、水等因素通常被认为是影响铺装防水粘结层长期使用的主要因素。根据钢桥面铺装特点与技术要求,选择环氧沥青作为防水粘结层进行试验研究。考虑两种温度(25℃、70℃)的拉拔试验和剪切试验,明确了防水粘结层的温度敏感性;选择不同表面构造钢板进行拉拔试验,考察其对环氧沥青防水粘结层粘结性能的影响;以高温浸水拉拔试验和剪切试验,评价了高温水对钢桥面铺装防水粘结层的影响;试验结果表明:随着温度的升高,防水粘结层的拉拔强度和抗剪强度下降很快;随着浸水时间的增加,拉拔和抗剪强度下降较慢,且抗剪强度基本不变。因此,采用环氧沥青作为钢桥面防水粘结层时,温度应作为首要考虑因素。     

沥青混合料抗剪性能的三轴剪切试验

借助三轴剪切试验研究了沥青混合料的抗剪性能,采用简单性能试验考察了剪切疲劳作用的影响以及抗剪强度参数与车辙之间的相关性.研究发现:级配类型、沥青用量、沥青性质及试验温度对混合料抗剪强度有显著影响,抗剪强度随着荷戢作用次数的增加呈幂函数递减,抗剪强度参数与抗车辙性能之间呈良好的对数关系.结果表明剪切疲劳产生的流动变形是车辙产生的主要原因.     

桥面铺装防水粘结层剪切试验研究

针对目前桥面铺装存在的问题,利用自行研制的试验设备进行室内模拟剪切试验,研究由不同防水粘结材料组成的桥面结构的层间抗剪强度,以及外界环境条件对抗剪强度的影响规律,可为今后桥面铺装防水粘结层的进一步研究奠定基础。     

基于层间剪切的沥青路面粘层力学性能研究

为了研究沥青路面粘层材料的力学性能,开展了层间剪切试验．室内制作了马歇尔试件,采用自主开发的直剪仪对试件的结合面进行了多种条件下的直剪试验,分析了层间抗剪强度与粘层材料及用量的关系,通过线性回归得到了50℃层间抗剪强度莫尔-库伦理论拟合图及对应的 c ,φ参数值．研究结果表明：作为路面粘层材料,SBS改性乳化沥青性能优于普通乳化沥青,最佳用量为0．4 kg/m2,加入3％水泥的SBS改性乳化沥青粘层材料浸水强度提高近20％．     

路面材料剪切试验仪的开发与应用

针对沥青路面层间推移问题,设计开发了路面材料剪切仪用于层间抗剪强度测试。介绍了仪器的设计原理与构造及使用方法,通过具体试验验证了其测试性能的可靠性,证明其可以用于对路面结构层、桥面铺装层的层间抗剪切的试验,为评价路面层间处理工艺措施提供了有效的手段。     

基于抗剪性能的沥青混合料剪切疲劳变形研究方法

在不同的温度下进行沥青混合料剪切性能试验．结果显示：随着温度的升高,沥青混合料的抗剪强度减小,剪切模量也变小。抗剪强度与剪切模量有较好的相关性。具有较高抗剪强度的沥青混合料也具有较大的剪切模量,在车辆荷栽作用下不会产生较大的剪切疲劳变形。与剪切疲劳变形试验相比,抗剪强度试验相对简便和快速,在确定抗剪强度与剪切模量之间的关系后,就可以直接采用抗剪强度试验来评价沥青混合料抵抗剪切变形的能力。     

桥面铺装层间界面剪切性能的影响因素分析

针对影响桥面铺装层问界面剪切特性的因素开展了试验研究和数值模拟研究.结果表明:桥面铺装层间界面的剪切强度随试验温度的升高而降低,随加载速率的增大而增大;当调平层表面构造深度在6 mm左右时,铺装层间界面的抗剪性能能够最大限度地予以发挥;沥青混凝土面层的厚度和防水粘结层的弹性模量对铺装层间界面的抗剪强度影响较大,而沥青混凝土的弹性模量和防水粘结层的厚度对抗剪强度的影响则可以忽略.     

界面剂对新老砼粘结强度的影响

当承受剪力和拉力时,粘结面是新老砼粘结结构受力的薄弱环节,使用合适的界面剂可以提高其粘结强度.本文采用新老砼粘结抗剪和粘结抗折试件,对几种界面剂的粘结强度进行了试验研究,得出使用不同界面剂时新老砼抗剪粘结强度和抗折粘结强度,分析了不同界面剂对新老砼粘结强度的影响,为实际工程中的应用提供参考.     

潮湿气候条件下聚酯玻纤布层间黏结性能研究

通过UTM剪切试验确定黏层油的种类及其最佳用量;分别成型沥青混凝土+防裂材料+水泥混凝土的剪切试件,通过UTM剪切试验测定不同浸水条件下各试件的抗剪强度;采用现场拉拔试验测定不同防裂材料结构层的抗拉能力。结果表明:采用SBS改性沥青作为黏层油,其最佳用量为1.0 kg/m2;不同潮湿气候条件中聚酯玻纤布层间抗剪强度大于其余两种防裂材料层间抗剪强度;相同潮湿气候条件中聚酯玻纤布层间拉拔强度大于防水卷材层间拉拔强度。     

界面剂对新老砼粘结强度的影响

当承受剪力和拉力时,粘结面是新老砼粘结结构受力的薄弱环节,使用合适的界面剂可以提高其粘结强度.本文采用新老砼粘结抗剪和粘结抗折试件,对几种界面剂的粘结强度进行了试验研究,得出使用不同界面剂时新老砼抗剪粘结强度和抗折粘结强度,分析了不同界面剂对新老砼粘结强度的影响,为实际工程中的应用提供参考.     

基于室内试验的桥面防水粘结层性能评价

为了解桥面防水粘结材料的使用性能,为施工提供有效参考,采用室内拉拔试验与剪切试验分析了高黏SBS改性沥青、SBR改性乳化沥青以及环氧沥青三种桥面防水粘结材料的粘结性能、抗剪性能以及抗水损害性能。结果显示:(1)环氧沥青的粘结性能和抗剪性能最好,高黏SBS改性沥青次之,SBR改性乳化沥青最差;(2)由于环氧沥青材料组分较为复杂,且价格比较昂贵,其施工性价比可能不如高黏SBS改性沥青;(3)从冻融循环后的残留粘结强度和抗剪强度数值来看,高黏SBS改性沥青与环氧沥青的抗水损害性能均不差。     

冻融循环作用对桩锚支护深基坑的土体材料强度参数影响试验研究

季节性冻土地区的土材料在冻融循环作用后的强度参数对深基坑支护体系的安全性影响显著。在季节性冻土地区深基坑支护稳定性设计和施工中,考虑冻融循环作用后的土材料抗剪强度具有一定的实际意义。采用直剪试验方法对冻融循环作用前后土材料强度参数进行研究,绘制剪应力与剪切位移关系曲线,抗剪强度与垂直压力关系曲线,结合强度曲线计算得到内摩擦角及黏聚力。分析表明:冻融循环结束后,土体的最大剪应力比冻融循环前降低;土体的抗剪强度参数,内摩擦角在冻融循环作用结束后减小,黏聚力有所增加。     

沥青路面层间抗剪强度影响因素研究

通过沥青路面层间剪切强度试验,研究竖向应力、粘层材料、洒布温度、洒布量对其影响,结果表明:沥青路面层间抗剪强度与竖向荷载有着良好的线性相关性,Super PCR有着更好的抗剪性能,洒布温度越低,抗剪性能越好,这与沥青的温度敏感性有关;当沥青洒布量较低时,层间抗剪性能逐渐增大,而当沥青洒布量较大时,层间抗剪切强度降低;灰色关联分析中对层间抗剪强度影响排序为:竖向荷载乳化沥青洒布量温度,并且竖向荷载关联度达到0. 78,而最小的关联度也为0. 63,可见总体上这三个影响因素对层间抗剪强度影响显著;严格控制超载、重载现象,减少竖向荷载对沥青路面的力学作用。     

高应力下干砂与饱和砂单剪特性比较

在自行改造、加工的高应力单剪仪试验系统上,对饱和粗砂、干粗砂、饱和细砂、干细砂与钢材、混凝土界面的剪切特性进行了正交试验研究．经过对试验数据的回归分析发现,高应力单剪条件下的剪应力．剪切位移关系曲线段与双曲线模型较一致．干砂界面的初始剪切刚度和界面抗剪强度均大于同基底下饱和砂界面的值．通过对试验数据的方差分析知,相对于土性和基底材料两影响因素,砂的干湿状态对剪切特性的影响比较显著．     

基于抗剪性能的沥青混合料剪切疲劳变形研究方法

在不同的温度下进行沥青混合料剪切性能试验,结果显示:随着温度的升高,沥青混合料的抗剪强度减小,剪切模量也变小.抗剪强度与剪切模量有较好的相关性.具有较高抗剪强度的沥青混合料也具有较大的剪切模量,在车辆荷载作用下不会产生较大的剪切疲劳变形.与剪切疲劳变形试验相比,抗剪强度试验相对简便和快速,在确定抗剪强度与剪切模量之间的关系后,就可以直接采用抗剪强度试验来评价沥青混合料抵抗剪切变形的能力.     

复合式路面层间界面剪切滑移特性

依托南大梁高速公路复合式路面试验段, 测试了不同糙化界面的露骨率和构造深度, 并钻取芯样进行45°剪切试验。结合45°剪切试验测试结果与层间剪切过程力学特性, 将层间剪变特性曲线划分为弹性阶段、破坏阶段、剪切强度衰减阶段和残余阶段, 采用界面构造深度、剪切强度峰值、剪切强度峰值对应层间相对滑动位移和残余剪切强度等指标评价层间剪变特性, 分析了界面糙化方式、防水黏结材料类型和用量、温度和加载速率对复合式路面层间剪变特性的影响。测试结果表明: 凿毛界面构造深度(1.17mm) 大于喷砂界面构造深度(0.37mm), 结合不同糙化界面下剪切过程的层间力学特性差异, 凿毛界面较喷砂界面所成型复合试件具有更优的抗剪性能; 防水黏结材料相同时, 凿毛界面层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移(0.19~0.79mm) 较喷砂界面(0.16~0.33mm) 更大, 且防水黏结材料对残余剪切强度和剪切强度峰值的影响大于层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移的影响; 整体而言, 温度对层间剪变特性影响显著, 5℃时层间剪切强度峰值为40℃时的7.0~10.0倍, 测试条件对层间剪切强度影响较大, 50mm·min-1加载速率时测试层间剪切强度峰值为5mm·min-1加载速率时的1.9~3.5倍。可见, 凿毛糙化方式更有助于提高复合式路面层间剪切强度, 且复合式路面层间剪变特性需采用多指标予以评价。      

基于现场试验的水泥混凝土桥面防水粘结层耐久性研究

针对环境因素和荷载对防水粘结层耐久性的影响,作者进行了水泥混凝土桥面防水粘结层现场测试试验。试验表明,由于桥面行车道和路肩上试块破损方式不同,路肩上抗剪强度大于行车道的,而路肩上拉拔强度小于行车道的。最后,提出从三个方面提高防水粘结层耐久性,即防水粘结材料的选择、铺装结构设计和改善施工过程。水泥混凝土桥面防水粘结层耐久性现场试验研究可为实际工程中防水粘结层的选材和施工提供依据。