一种评价水泥基防水粘结层抗冻融性能的试验方法与流程

本发明属于建筑材料领域，涉及一种评价水泥基防水粘结层抗冻融性能的试验方法。

背景技术：

目前，水泥混凝土桥面防水粘结层材料主要是沥青类和专用防水类材料，大部分研究者都是采用模拟沥青混合料的冻融方式来评价这些有机防水粘结层材料的抗冻融性能。而水泥基作为一种新型无机防水粘结层材料，其具有抗剪强度高、水影响小、防水强等优点，采用沥青混合料的冻融方式很难评价出其抗冻融性能。因此有必要开发一种评价水泥基防水粘结材料抗冻融性能的试验方法。

王伟选用普通乳化沥青、eva改性乳化沥青、sbr改性乳化沥青、sbs改性乳化沥青作为防水粘结层材料，采用将试件置于25℃±0.5℃恒温水箱中浸泡24h，充分饱水后，放置于-10℃±0.5℃恒温冰箱中16h后取出，放置在25℃±0.5℃下融化12h后进行剪切、拉拔试验。试验结果发现，冻融对层间抗剪强度影响明显，冻融后四种粘结材料的抗剪强度和拉拔强度均有较大程度的下降，sbs改性乳化沥青抗冻融能力最好。

刘聪慧选用ah-90基质沥青、sbr改性沥青、橡胶沥青作为防水粘结层材料，采用沥青混合料的冻融试验方法，试件在-18±2℃的冰箱中保持16±1h后立即放入25℃±0.5℃水浴中保温24h，对不同冻融循环次数(0-5次)的试件进行剪切试验。发现，橡胶沥青粘结层受冻融循环水损害的影响较小。

王笃喜选用防水卷材、sbs改性沥青、amp-100作为防水粘结层材料，采用25℃±0.5℃下浸水4h，放入-18℃±0.5℃冰箱中24h，称为一个循环，经历4次循环后，放入60℃±0.5℃环境箱中养护5h，进行剪切试验。发现，防水卷材和热喷sbs改性沥青防水粘结层的减小幅度最大，amp-100防水粘结层表现出了良好的抗冻融循环性能，减小幅度在4％左右。

万晨光等选用4.5％sbs改性沥青同步碎石作为防水粘结层材料。发现，随着温度的升高，结构抗剪强度和粘结强度均显著降低，在40℃±0.5℃水浴条件下达到最低，说明水对sbs改性沥青同步碎石防水粘结层材料有较大影响。

戴刚等选用环氧沥青作为防水粘结层材料，通过剪切试验和拉拔试验确定环氧沥青的洒布量为0.70l/m²，并且发现水泥混凝土桥面用环氧沥青作为防水粘结层材料洒布后必须严格控制其养护时间在24-32h。

刘黎萍等选用sbs改性沥青、水泥基防水涂料，awp-2000桥面黏结防水层涂料作为防水粘结层材料。发现，awp-2000的抗剪性能更突出，而水泥基防水涂料其抗剪性能较差；温度＜35℃时，sbs乳化沥青+小碎石的抗剪强度略有欠缺，温度≥35℃时，awp-2000桥面黏结防水层涂料与sbs改性乳化沥青+小碎石这2种材料的抗剪强度和黏结强度均满足规范要求。

孙玲利等选用sbs的改性沥青、sbr改性乳化沥青、氯丁胶复合类防水涂料作为防水粘结层材料。发现，三种防水粘结层材料的层间抗剪强度和拉拔强度均随温度的升高而逐渐降低，同一温度下氯丁胶复合类防水涂料的抗剪强度是sbs聚合物改性沥青的1.85倍，是sbr改性乳化沥青的2.52倍，是无粘结层的9.38倍；氯丁胶复合类防水涂料的组合拉拔强度优于sbs聚合物改性沥青，优于sbr改性乳化沥青；

在防水粘结层材料选择方面，研究者普遍选择沥青类和专用防水粘结层类材料，几乎没有涉及无机防水粘结层材料。在评价防水粘结层材料的抗冻融效果上，研究者主要是模拟沥青混合料冻融方式，其一个冻融循环时间长，循环次数过少(基本在0-5个循环)。而水泥基作为一种新型无机防水粘结层材料，评价其抗冻融效果应进行多个冻融循环，因此，有必要开发一种能充分评价水泥基防水粘结层材料抗冻融效果的试验方法。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供。

本发明提供了如下的技术方案：

一种水泥基防水粘结层材料冻融试验方法，包括如下步骤：

步骤一：在预制好的水泥混凝土块上用丙烯酸类乳液湿润，常温静置；

步骤二：在湿润好的水泥混凝土块上涂抹水泥基材料，用水泥刮平刀刮平；

步骤三：将涂抹水泥基材料的水泥混凝土块常温放置；

步骤四：待水泥基材料初凝状态时加铺沥青混合料；

步骤五：将铺好沥青混合料的水泥混凝土复合试件常温养生；

步骤六：将养生好的水泥混凝土复合试件切割成剪切试件和拉拔试件，并且用环氧树脂粘上拉拔头；

步骤七：将剪切试件和拉拔试件分别放入橡胶试验盒中，加入饮用水，放入冰箱中冷冻，然后将冷冻后的试件放入水中融化，此时为1次冻融循环；

步骤八：在进行剪切试验和拉拔试验之前，将试件放在水中保持；

步骤九：依次测定不同冻融循环次数后试件的剪切强度和拉拔强度；

步骤十：通过不同冻融循环次数试件的剪切强度和拉拔强度变化规律，确定最适合评价水泥基防水粘结层材料抗冻融性能的方法。

步骤二中，所述水泥基是由硅酸盐水泥、机制砂、丙烯酸乳液、水、添加剂按一定比例组成。所选择的水泥基材料要满足防水和粘结性能，能够应用于水泥混凝土桥面防水粘结层中；步骤四中，沥青混合料是由矿料与沥青结合料在一定条件下拌和而成的。主要根据道路的等级和功能、交通量、荷载大小等选择沥青混合料的类型。根据使用情况可通过市售购得或根据经验配得。

在上述方案中优选的是，步骤一中，水泥混凝土块上用丙烯酸类乳液湿润，用量为100～300g/m²。

在上述任一方案中优选的是，步骤一中，用丙烯酸类乳液湿润后的水泥混凝土块常温静置3～5min。

在上述任一方案中优选的是，步骤二中，水泥基厚度控制在3～5mm。

在上述任一方案中优选的是，步骤三中，涂抹水泥基材料的水泥混凝土块常温放置0.5h。

在上述任一方案中优选的是，步骤五中，铺好沥青混合料的水泥混凝土复合试件常温养生14d。

在上述任一方案中优选的是，步骤六中，水泥混凝土复合试件切割成100mm×100mm×100mm的剪切试件。

在上述任一方案中优选的是，步骤六中，水泥混凝土复合试件切割成铺装层50mm×50mm×50mm+水泥混凝土板层70mm×70mm×50mm的拉拔试件。

在上述任一方案中优选的是，步骤七中，剪切试件和拉拔试件分别选用20个放入橡胶试验盒中冷冻。

在上述任一方案中优选的是，步骤七中，橡胶试验盒中加入饮用水量为使其没过试件顶面1mm～3mm。

在上述任一方案中优选的是，步骤七中，试件冷冻的温度控制在-18℃±2℃。

在上述任一方案中优选的是，步骤七中，试件冷冻的时间为4h。

在上述任一方案中优选的是，步骤七中，冻融转换时间为10min内。

在上述任一方案中优选的是，步骤七中，融化冷冻试件的水温控制在60℃±0.5℃。

在上述任一方案中优选的是，步骤七中，试件融化冷冻的时间为1h。

在上述任一方案中优选的是，步骤八中，剪切和拉拔试验前，试件在25℃±0.5℃水中保持时间为2h。

在上述任一方案中优选的是，步骤九中，循环次数为0、5、10、15、20和25次。

本发明能够指导水泥基防水粘结层材料在水泥混凝土桥面中的具体应用，并且为能够充分评价其抗冻融性能提供一种适用的试验方法。因此，本发明技术方案具有明显的经济和社会效益。

附图说明

图1是本发明的一种评价水泥基防水粘结层抗冻融性能的试验方法的一优选实施例中不同冻融循环次数试件的剪切强度；

图2是图1所示实施例中不同冻融循环次数试件的拉拔强度。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。

实施例1：

一种评价水泥基防水粘结层抗冻融性能的试验方法，包括如下步骤：

1)在预制好300mm×300mm×50mm的c40水泥混凝土块上用丙烯酸乳液湿润，用量为200g/m²，常温静置5min；

2)在湿润好的水泥混凝土块上涂抹水泥基材料，用水泥刮平刀刮平，厚度控制在4mm；所述水泥基是由硅酸盐水泥、机制砂、丙烯酸乳液、水、添加剂按一定比例组成。

3)将涂抹水泥基材料的水泥混凝土块常温放置0.5h；

4)待水泥基材料初凝状态时加铺ac-13型沥青混合料；

5)将铺好沥青混合料的水泥混凝土复合试件常温养生14d；

6)将养生好的水泥混凝土复合试件切割成100mm×100mm×100mm的剪切试件，和铺装层50mm×50mm×50mm+水泥混凝土板层70mm×70mm×50mm的拉拔试件，并且用环氧树脂粘上拉拔头；

7)将20个剪切试件和20个拉拔试件分别放入橡胶试验盒中，加入饮用水，使其没过试件顶面2mm，再在-18℃冰箱中冷冻4h；在10min内将冷冻4h后的试件放入60℃水中融化1h；

8)在进行剪切试验和拉拔试验前，将试件在25℃水中保持2h；

9)依次测定不同冻融循环次数(0、5、10、15、20、25次)后试件的剪切强度和拉拔强度。

(1)剪切试验结果

分别测定不同循环次数(0、5、10、15、20、25次)的100mm×100mm×100mm复合小试件的剪切强度，每种循环次数采用4个平行试件，剪切速率为10mm/min，剪切角度为45°。剪切试验结果如表1所示。

表1不同冻融循环次数试件的剪切强度

由图1可看出：随着冻融循环次数的增加，水泥基防水粘结层剪切强度逐渐降低，从0次冻融循环到10次冻融循环剪切强度下降了32.6％，下降速率为0.093mpa/次，从10次冻融循环到25次冻融循环剪切强度下降了18.8％，下降速率为0.024mpa/次。说明水泥基防水粘结层前10次冻融循环对其剪切强度影响较大，10次冻融循环后冻融对剪切强度影响越来越小，因此可将10次冻融循环次数用来评价水泥基防水粘结层的抗冻融性能。

(2)拉拔试验结果

分别测定不同冻融循环次数(0、5、10、15、20、25次)的铺装层50mm×50mm×50mm+水泥混凝土板层70mm×70mm×50mm的复合拉拔试件的拉拔强度，每种冻融循环次数采用4个平行试件。拉拔试验结果如表2所示。

表2不同循环次数试件的拉拔强度

由图2可看出：随着冻融循环次数的增加，水泥基防水粘结层拉拔强度逐渐降低，从0次冻融循环到10次冻融循环拉拔强度下降了35.7％，下降速率为0.04mpa/次，从10次冻融循环到25次冻融循环拉拔强度下降了20.8％，下降速率为0.01mpa/次。说明水泥基防水粘结层前10次冻融循环对其拉拔强度影响较大，10次冻融循环后冻融对拉拔强度影响越来越小，因此可将10次冻融循环次数用来评价水泥基防水粘结层的抗冻融性能。

综上，由剪切和拉拔试验结果可知，水泥基防水粘结层采用：-18℃±2℃冰箱中冻4h，60℃±0.5℃水中融1h的冻融循环方式，前10次冻融循环次数对其剪切和拉拔强度影响较大，强度下降速率较快，10次冻融循环次数后强度下降越来越慢，因此，可将-18℃±2℃冰箱中冻4h，60℃±0.5℃水中融1h，冻融循环10次，作为评价水泥基防水粘结层抗冻融性能的试验方法。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别仅在于：

步骤(7)，将20个剪切试件和20个拉拔试件分别放入橡胶试验盒中，加入饮用水，使其没过试件顶面2mm，再在-18℃冰箱中冷冻16h，在10min内将冷冻16h后的试件放入25℃水中融化24h的冻融循环方式进行1次循环。

测其试件的剪切强度和拉拔强度，试验结果见表3和表4。

表3冻融循环1次后试件的剪切强度

表4冻融循环1次后试件的拉拔强度

从表3和表4可以看出：采用从-18℃冰箱中冷冻16h，25℃水中融化24h的冻融循环方式进行1次循环后，试件的剪切强度和拉拔强度分别下降了1.8％和2.7％，下降幅度非常小，说明这种冻融循环方式和次数，对水泥基防水粘结层的拉拔强度和剪切强度影响较小，这种拉拔强度和剪切强度的微小下降，有时会因为仪器的误差和操作误差而导致试验结果完全不一样。

因此考虑缩短冻融时间、增加冻融次数、改变融化温度进行冻融循环试验，所选择的冻融温度是根据实际道路中所能出现的两个极端温度，同时也是《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中评价水泥混凝土和沥青混合料抗冻融效果所采用的温度。