范钟亓 1 *,单浩睿 1 ,王子晗 1 ,吕欣芃 2
(1. 北京建筑大学 土木与交通工程学院,北京 100044;2. 中公高科养护科技股份有限公司,北京 100095)
来源:市政技术
2024年5月第42卷第5期
3. 1 温度的影响(见图 3)
由图 3 可知,在-10~70 ℃的温度区间内,2 种防水粘结层的温度-剪切疲劳寿命曲线变化趋势相同,即:随着温度的增加,剪切疲劳寿命均逐渐下降。 在-10~0 ℃的温度区间内,剪切疲劳寿命下降趋势较缓;在 0~50 ℃的温度区间内,剪切疲劳寿命显著下降;在 50~70 ℃的温度区间内,剪切疲劳寿命下降趋势变缓。 其原因可能是高聚物在发生玻璃化转变时,模量、形变和黏度等物理和力学性质均发生显著变化[18-19] ,且聚氨酯在-54~8.5 ℃的温度区间内发生玻璃化转变,当温度大于 8.5 ℃时聚氨酯表现为高弹态,此时力学性能下降[20] ,所以在 0~50 ℃的温度区间内,聚氨酯防水粘结层剪切疲劳寿命显著下降。
将该研究结果与文献[21]进行对比,发现剪切疲劳寿命随温度变化的趋势不仅受防水粘结层材料的影响,还与铺装层材料有关。 有研究者[22-23] 发现,对于沥青铺装层,环氧树脂防水粘结层的剪切疲劳
寿命均在-10~30 ℃的温度区间内缓慢下降,在 30~70 ℃的温度区间内急剧下降,这与上述研究的变化趋势不同。 其原因是在 30~70 ℃的温度区间内,温度达到甚至超过沥青铺装层中沥青的软化点,导致铺装层与环氧树脂防水粘结层之间的粘结力显著下降,因此层间剪切疲劳寿命急剧下降,而笔者研究的是聚氨酯混合料铺装层,在高温区段(50~70 ℃),聚氨酯混合料的高温性能并不会产生太大的变化,因此,尽管防水粘结层同为环氧树脂,但剪切疲劳寿命的变化趋势并不相同。
3. 2 防水粘结层材料的影响
相同应力比和温度下,聚氨酯防水粘结层剪切疲劳寿命与环氧树脂防水粘结层剪切疲劳寿命之比见表 8。
由表 8 可知,当应力比和温度相同时,聚氨酯防水粘结层显著优于环氧树脂防水粘结层,其剪切疲劳寿命是环氧树脂防水粘结层的 1.02~1.40倍。 其原因是聚氨酯的剪切强度显著高于环氧树脂,在相同应力比下,聚氨酯的加载剪切疲劳应力要显著高
于环氧树脂,因此,加载相同的剪切疲劳应力,聚氨酯的剪切疲劳寿命比环氧树脂更高。 由此可见,对于聚氨酯混合料钢桥面铺装结构而言,聚氨酯更适宜作为其防水粘结层材料。
3. 3 应力的影响(见图 4)
由图 4 可知,不同温度下,随着应力比的增加,2 种防水粘结层的剪切疲劳寿命均逐渐下降。
不同温度下,2 种防水粘结层剪切疲劳寿命下降百分比见图 5。
由图 5 可知,在-10~10 ℃的温度区间内,2 种防水粘结层的剪切疲劳寿命下降百分比均在 6.4%以下;在 25~70 ℃的温度区间内,2 种防水粘结层的剪切疲劳寿命下降百分比均在 40%以上。该现象说明,在中温区(10~25 ℃)和高温区(50~70 ℃),2 种防水粘结层的剪切疲劳寿命对应力作用的敏感性显著高于低温区(-10~0 ℃)。 在 10~25 ℃的温度区间内,2 种防水粘结层的剪切疲劳寿命对应力作用的敏感性均产生了显著变化,原因可能是 2 种材料的玻璃化转变温度处于该温度区间附近,但还须进行微观研究给予验证。
由图 5 还可知,在低温区和中温区,环氧树脂防水粘结层的剪切疲劳寿命下降百分比均略高于聚氨酯防水粘结层;在高温区,聚氨酯防水粘结层的剪切疲劳寿命下降百分比显著高于环氧树脂防水粘结层,但其剪切疲劳寿命仍显著高于环氧树脂防水粘结层。
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