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防水材料的疲劳性能(十二)

作者:admin     发布日期: 2021-02-22     二维码分享
防水材料的疲劳性能(十二)
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一、评价的目的
    防水材料良好的抗疲劳性能是..防水工程稳定性的重要因素,在使用过程中防水材料要不断承受从桥面铺装层传递下来的车辆荷载作用,在反复的冲击、碾压之下,材料与上下层之间的粘结状况将有所变化,一旦其间的粘结强度达不到规定值,防水层将出现层间滑动的现象,不但不能起到防水的功效,反而会降低铺装结构的稳定性,造成防水层和沥青铺装面层提早破坏。由于卷材类防水层的粘结薄弱部位在于卷材与混凝土之间,所以主要就粘贴于混凝土试件之上的卷材等疲劳性能进行论述。
二、试验仪器与方法
试验仪器主要有疲劳试验机,防水材料撕裂仪,环境箱,摆式摩擦系数测定仪。
主要实验步骤如下:
1、成型若干个大小为150mm×150mm×550mm的混凝土试块,将每块试件一个侧面拉毛,模拟桥面,用摆式仪分别测得它们的摩擦系数,选出8个表面状况.符合实际桥面标准的试件,分为4组,每组2块。
2、按照卷材的施工方法,将剪成同样大小的防水材料贴在拉毛面上;
3、待试件成型好以后,将试件放在疲劳试验机上,有防水材料的一面朝下,这样防水材料在施力过程中承受弯拉应力,事先测得混凝土抗折强度5MPa;
4、混凝土抗折强度的60%为试验参数,根据计算得三分点所加荷载的大小为22.5KN,其中f为混凝土抗折强度的60%,F为三分点处所加荷载的大小,L、b、h为混凝土试件的长度、宽度和高度,加载频率选用10Hz。
5、荷载模式采用正玄波,调整力的大小及加载频率,使其达到规定值,选定时间参数,前三组的加荷时间分别取4h、24h、48h,这样前三组的受力次数分别为144000、864000、172800次,第四组不受力;
6、试验完成后,按照测试撕裂强度的方法,分别测得各组试件的撕裂强度,整个过程必须在恒温的条件下完成。
三、试验结果分析
1、疲劳试验的结果分析,可得到衰减系数随时间变化的经验公式: (R=0.9321)
试验结果表明在高频率的弯拉应力作用下,防水材料不断地反复拉伸变形,在随桥面混凝土协同变形的同时,其与混凝土的粘结状况也在不断地衰减。观察不同试验时间的剥离曲线图,发现在受到弯拉应力作用后,剥离曲线不再是呈小幅度的波动,而是随着试验的增加波动幅度逐渐变大,并且试验时间超过....的试件上均出现粘结非常薄弱的区域,而且通常都分布在梁体的中部,随着试验时间的增加,此区域有逐渐扩大的趋势。
在防水材料与混凝土之间形成粘结层的是与卷材配套的底涂材料,试验所采用的底涂材料的主要成分是SBS改性沥青,层间的粘结强度则是靠高聚物分子间的吸引力。在反复张拉应力的作用下,层间出现粘结薄弱的区域,也就意味着部分改性沥青分子之间发生断裂,分子引力消失。高聚物在承受各种应力时,其聚集态结构、化学结构和机械性质会发生程度不同的一系列变化,一般C-C键能约为80千卡/克分子,显然若将机械力平均分布在每个化学键上,是不足以将之拉断的,但是如将应力集中在某些弱的键上就有可能,例如将高聚物材料实行反复多次变形,由于作用力频率较高,应力松弛过程来不及形成,总会使应力集中在某些键上,因而断裂。
因此,为了提高防水材料的抗疲劳性能,必须提高层间粘结材料分子间的抗冲击强度。根据影响抗冲击强度因素的分析结果,总结出提高防水材料抗疲劳性能的几点措施:
2、层间粘结材料选用粘弹性好的沥青材料。从结构因素来分析,凡能提高大分子链构象来不及作强迫性粘弹形变,即链段来不及做松弛运动以分散应力,便出现脆性断裂。只有无定形高聚物处在高弹态,或大分子链柔顺性大者,粘弹性也大,耐冲击性才较好,此处采用加入增塑剂或用其它柔顺性较大的高聚物进行共混改性的方法也可提高抗冲击强度。
3、选用分子量较大的改性剂对沥青材料改性。改性沥青必须有某一.低限度的分子量。在一定范围内,伸长或冲击强度随分子量而增大。当分子量较小时,断裂主要是由于外力作用下大分子间发生滑动,外力须克服大分子间作用力才能发生滑动断裂,分子量愈大,大分子间作用也愈大,需经受更大的外力才能滑断。当分子量增大超出某一范围,外力达到使大分子主价键断裂而仍不足以使大分子滑动时,断裂便发生于主价键上,强度便不再随分子量增大了。根据调查,APP改性剂的分子量约为5~7万,SBS改性剂的分子量大约为21~25万,说明前者分子之间的抗冲击强度要小于后者,所以作为粘结层材料,SBS的抗疲劳性能要优于APP。
4、在粘结层材料中添加增塑剂。增塑剂是小分子油状物,能起屏蔽大分子相互间作用力的作用,因此有利于链段运动,增大其柔顺性,从而使分子间抗冲击性能提高。

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