混凝土桥面树脂-乳化沥青防水黏结材料设计与层间力学性能评价.pdf

摘要

水泥混凝土桥面防水黏结层黏结失效与渗水是造成桥面铺装病害与梁体锈蚀

最主要的原因之一，常用的混凝土桥面防水黏结材料存在黏结强度不足、高低温稳

定性差等缺点，防水层强度和耐久性设计指标不够完善，严重影响桥梁结构的安全

性与使用寿命。因此，明确防水黏结层强度指标，研发高性能环氧树脂-聚氨酯复

合改性沥青桥面防水黏结材料，对其物理力学性能及路用性能进行研究，具有重要

的现实意义。

利用ABAQUS有限元软件分析动态车辆荷载作用下防水黏结层的水平剪应力

变化，通过改变模型中铺装层厚度和模量等材料参数、车速、超载系数和水平力系

数等荷载参数以及桥面纵坡、层间接触状态等参数，分析不同参数对防水黏结层剪

应力、法向拉应力、法向压应力等力学指标的影响规律，比较常规工况和最不利工

况下防水黏结层的力学响应差异，提出防水黏结层关键力学控制指标。

预选出合适的乳化沥青、环氧树脂和固化剂、聚氨酯原材料，配制不同环氧树

脂及聚氨酯掺量的复合改性沥青，通过荧光显微镜观察其微观结构，通过躺滴法测

接触角分析复合改性沥青与混凝土的界面黏附功变化；采用热稳定性、低温柔韧性、

抗冻性、耐腐蚀性、不透水性及附着力强度、拉伸强度等指标综合评价复合改性沥

青的物理力学性能。

成型桥面板-防水黏结层-铺装层复合试件进行拉拔试验和剪切试验，评价复合

改性沥青的路用性能并与SBS改性沥青进行对比。研究剪切角度、剪切速率对抗

剪强度的影响，确定合理的试验方法；分析洒布量、温度和固化时间等因素对黏结

性能的影响；基于剪切疲劳试验，分析防水层的剪切疲劳特性。

分析环境、施工质量、施工工艺等因素对复合改性沥青防水黏结层路用性能的

影响，评价其抗水损害、抗冻融和抗施工损伤性能，优选防水黏结层合适的施工工

艺。

通过上述研究，明确了防水黏结层在桥面铺装结构中的受力特性，系统解决了

环氧树脂-聚氨酯复合改性沥青作为高性能防水黏结层的材料配制、物理力学性能

和路用性能等关键技术问题，对于改进现有防水黏结层材料和施工工艺，提升桥面

铺装使用性能和服役寿命有着重要意义。

关键词：混凝土桥面；防水黏结层；复合改性沥青；抗剪强度；剪切疲劳

Abstract

Thebondingfailureandwaterseepageofcementconcretebridgedeckwaterproof

bondinglayerisoneofthemaincausesofbridgedeckpavementdiseaseandbeamrust.

Thecommonwaterproofbondingmaterialsofconcretebridgedeckhaveshortcomings

suchasinsufficientbondingstrengthandpoorstabilityathighandlowtemperature,and

thedesignindexofwaterprooflayerstrengthanddurabilityisnotperfect,whichseriously

affectsthesafetyandservicelifeofbridgestructure.Therefore,itisofgreatpractical

significancetodefinethestrengthindexofwaterproofbondinglayer,develophigh-

performanceepoxyresin-polyurethanecompositemodifiedasphaltwaterproofbonding

materialforbridgedeck,andstudyitsphysicalandmechanicalpropertiesandroad

performance.

ABAQUSfiniteelementsoftwarewasusedtoanalyzethevariationofhorizontal

shearstressofwaterp