【正文】 轍板試件采用輪碾法成型。彎曲試驗溫度為15℃，加載速率為50mm/min，試驗采用UTM14P三軸試驗機進行。小梁彎曲試驗結果見表710。 彎曲試驗的小梁試件表612 15℃小梁低溫彎曲試驗結果混合料類型抗彎拉強度/MPa最大彎拉應變/10179。彎曲勁度模量/MPa環(huán)氧瀝青混合料7790SMA6489AC改性瀝青混合料6980由表612可見，對比于SMA和AC改性瀝青混合料，環(huán)氧瀝青混凝土的彎曲強度很好，表明環(huán)氧瀝青混合料具有較好的低溫性能。 水穩(wěn)定性能瀝青混合料的水穩(wěn)定性，是指混合料抵抗在水的侵蝕下產(chǎn)生瀝青膜剝離、掉粒、松散、坑槽而破壞的能力。對用于橋面鋪裝的瀝青混合料，防水性能要求很高，以防止水分滲入，影響粘結層的粘結性能。評價混合料水穩(wěn)定性的方法分為兩類：一類是瀝青礦料的粘附性試驗；另一類是瀝青混合料的水穩(wěn)定性試驗，測定瀝青混合料在浸水前后力學性能的變化，以浸水后的力學性質(zhì)與原性質(zhì)的對比作為對水穩(wěn)定性能的間接量度。本研究中采用浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗評價環(huán)氧瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。(1) 浸水馬歇爾試驗浸水馬歇爾試驗方法規(guī)定試件在恒溫水槽中的保溫時間為48h，其余均與標準馬歇爾試驗方法相同。浸水馬歇爾試驗試驗結果如表613所示。表613 浸水48小時后環(huán)氧瀝青混合料殘留穩(wěn)定度試件編號穩(wěn)定度（kN）標準差均值（kN）殘留穩(wěn)定度（%）普通馬歇爾試件1234浸水馬歇爾試件1234由試驗結果可以看出，環(huán)氧瀝青混合料試件浸水48h后的殘留穩(wěn)定度很高，說明環(huán)氧瀝青混合料的水穩(wěn)定性好。(2)凍融劈裂試驗凍融劈裂試驗中采用的試件為馬歇爾試件，擊實次數(shù)為正反各50次，成型好的試件放入120度烘箱中養(yǎng)護6小時。凍融試驗包括真空飽水，低溫凍融、高溫水浴、常溫水浴四個過程，可用以模擬冬季瀝青混合料路面的實際工作狀況。試驗時試件首先在25℃下浸水20min，隨后在18℃低溫箱中放置16h，60℃水浴中恒溫24h，再在25℃水中浸泡2h后測試，試驗如表614所示。表614 環(huán)氧瀝青混合料凍融劈裂試驗結果試件編號最大荷載（kN）試件高度（mm）劈裂抗拉強度（MPa）標準差均值（MPa）TSR（%）未凍融1234凍融試件1234從試驗結果看出設計的環(huán)氧瀝青混合料在凍融之后，%，表明其具有較優(yōu)的抗水損害能力。 材料試驗研究小結根據(jù)第3章橋面環(huán)氧瀝青混凝土耐久性鋪裝基本要求可知，本工程橋區(qū)的環(huán)境條件對橋面鋪裝的高溫穩(wěn)定性、低溫性能及水穩(wěn)定性提出了很高的要求。課題組針對這些要求，進行了環(huán)氧瀝青混合料配合比設計，并對其使用性能進行了研究： （1）制定了水泥混凝土橋面環(huán)氧瀝青混合料技術標準； （2）％； （3）車轍試驗表明環(huán)氧瀝青混合料在高溫條件下變形量十分微小，具有良好的高溫穩(wěn)定性能； （4）低溫彎曲試驗結果表明環(huán)氧瀝青混合料在低溫條件下彎曲強度和彎曲應變較大，具有良好的低溫抗裂性能； （5）環(huán)氧瀝青混合料在浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗中表現(xiàn)出了較好的水穩(wěn)定性，表明環(huán)氧瀝青混合料具有較優(yōu)的抗水損害能力。第七章 防水粘結層材料性能試驗鋪裝層與橋面板之間的良好結合是橋面鋪裝與橋面板協(xié)同工作的關鍵，它直接影響到鋪裝的耐久性。從國內(nèi)外橋面鋪裝的破壞情況看，粘結層破壞是鋪裝破壞的主要類型之一。因此鋪裝與橋面板、鋪裝上下層之間的粘結是橋面鋪裝技術中需要研究解決的關鍵技術之一[30]，合理的選擇粘結層材料對于保證橋面鋪裝的使用性能具有重要意義。根據(jù)橋面鋪裝的性能要求，粘結層材料應具有以下性能： （1）較強的粘結力以及較強的變形適應能力，與鋪裝材料及水泥混凝土有較好的相容性，以保證鋪裝與橋面板以及鋪裝上下層粘結牢固以使其能夠共同承受各種荷載作用； （2）粘結層材料應致密不透水； （3）應具備良好的高溫抗流動性，在200℃以上的施工高溫下不變質(zhì)、不脆化[31]。課題組采用剪切試驗和拉拔試驗，對環(huán)氧瀝青粘結層材料的抗剪切性能與抗拉拔性能進行了研究，并研究其強度增長規(guī)律、最佳用量及模擬施工溫度下降狀況下的環(huán)氧瀝青防水粘結材料的性能。 試驗設計(1) 剪切試驗 進行室內(nèi)剪切試驗的目的是為了確定防水粘結層抵抗剪切的能力，評價瀝青混凝土與防水粘結層、水泥混凝土面板與防水粘結層之間的粘結力。根據(jù)水泥混凝土橋面鋪裝的實際使用條件，本課題組進行了0℃、23℃、60℃的粘結層剪切強度試驗。預制厚5cm的水泥混凝土試件，然后按“表面處理——涂刷防水粘結層——碾壓瀝青混凝土鋪裝”的順序成型試件，將試件切割成尺寸為5050110mm的長方體，測試所能施加的最大破壞荷載P。試驗加載速度為50mm/min。 剪切試驗模具(2) 拉拔試驗 檢驗鋪裝層和水泥混凝土板粘結能力的試驗是橋面鋪裝研究的重要試驗之一，橋面鋪裝中梁板與瀝青混凝土的粘結強度對鋪裝體的抗疲勞特性有很大影響[32]。采用拉拔試驗既能檢驗水泥混凝土板和粘結層間的粘結強度，也能反映兩層混合料分層施工時層間粘結力。與剪切試驗同，利用車轍板預制厚5cm的水泥混凝土試件上，然后按“表面處理——涂刷防水粘結層——碾壓瀝青混凝土鋪裝”的順序成型試件。待試件完全冷卻固化后，用鉆芯機鉆孔，孔徑為φ50mm，直鉆孔到水泥混凝土梁板位置取出鉆頭，用快凝環(huán)氧樹脂將拉頭粘在瀝青混凝土表面，養(yǎng)護12h后，將芯樣放于拉力試驗儀中，以加載速度為50mm/min對拉桿加力，直至芯樣破壞。 拉拔試驗示意圖 國產(chǎn)環(huán)氧瀝青防水粘結材料性能研究 國產(chǎn)環(huán)氧瀝青防水粘結料強度增長規(guī)律 通過對不同固化時間的國產(chǎn)環(huán)氧瀝青防水粘結材料強度增長的影響規(guī)律的研究，確定其檢測技術指標，同時指導路用性能實驗方案的制定。0 min是指放置室內(nèi)20℃。試驗溫度20℃。具體試驗結果如下表71。表71 不同固化時間對強度增長的影響試驗類型0min30min60min270min剪切強度（MPa）拉拔強度（MPa）水泥板斷裂從表71中可以看出： ①國產(chǎn)環(huán)氧瀝青防水粘結材料的強度性能隨著固化時間的延長而逐漸增加，強度均符合規(guī)范要求。這同時說明國產(chǎn)環(huán)氧瀝青防水層在面層攤鋪過程中的高溫作用下，強度迅速形成，有利于國產(chǎn)環(huán)氧瀝青防水粘結材料性能的發(fā)揮。②，拉拔實驗的結果為水泥板斷裂。這是由于水泥混凝土板的強度遠低于鋼板，試件的破壞往往出現(xiàn)在水泥混凝土板，這一現(xiàn)象說明國產(chǎn)環(huán)氧瀝青防水粘結層材料與橋面板的拉拔強度均能滿足使用要求。 不同防水材料性能研究按規(guī)定用量將配好的粘結材料涂刷于水泥板表面（成型標號不低于C50的水泥板）或鋼板表面（經(jīng)除銹、防銹涂裝處理）進行不同防水材料的剪切與拉拔試驗，試驗結果如表72。界面試驗方法溫度SBS瀝青環(huán)氧瀝青乳化SBS瀝青改性雨虹防水水泥混凝土之間剪切試驗20℃拉拔試驗20℃鋼板之間剪切試驗20℃拉拔試驗20℃環(huán)氧瀝青的性能均優(yōu)于其它防水粘結材料。乳化瀝青、SBS瀝青在20℃的環(huán)境溫度下具有相當?shù)膹姸龋梢姯h(huán)氧瀝青比其它防水粘結材料具有更好的粘結性能。，成型復合車轍板（水泥板/鋼板+防水粘結層+瀝青混凝土），模擬水泥混凝土橋和鋼橋，選取防水粘結材料的最佳用量，測試SBS改性瀝青、環(huán)氧瀝青粘結料、乳化SBS改性瀝青和雨虹防水粘結材料其剪切與拉拔強度，不同防水粘結層的強如表73。表73 不同防水粘結層的粘結強度界面試驗方法溫度SBS瀝青環(huán)氧瀝青SBS乳化瀝青改性雨虹防水水泥混凝土與瀝青混凝土之間剪切試驗20℃拉拔試驗20℃鋼板與瀝青混凝土之間剪切試驗20℃拉拔試驗20℃從表62的數(shù)據(jù)可以看出，由以上剪切、拉拔數(shù)據(jù)對比分析，SBS瀝青、改性乳化瀝青、雨虹防水材料在20℃低溫時尙有相當?shù)膹姸?，但是環(huán)氧瀝青的強度比其他防水粘結材料高，說明其具有優(yōu)良的粘結性能。成型復合車轍板（環(huán)氧瀝青混凝土+防水粘結層+環(huán)氧瀝青混凝土/SBS改性瀝青混凝土），模擬橋面鋪裝層，選取防水粘結材料的最佳用量，測試SBS改性瀝青、環(huán)氧瀝青粘結料、乳化SBS改性瀝青和雨虹防水粘結材料其剪切與拉拔強度。結果見表74。表74 不同粘結層的層間粘結強度界面試驗方法SBS瀝青環(huán)氧瀝青乳化SBS瀝青改性環(huán)氧瀝青砼和SBS砼之間剪切試驗（20℃）拉拔試驗（20℃） 模擬攤鋪碾壓溫度下降對強度的影響 在面層攤鋪碾壓過程中，因面層混合料攤鋪溫度約在120℃，混合料溫度降至60℃一般約需1～，故有必要研究防水粘結層在面層混合料攤鋪溫度作用下的強度增長規(guī)律，以便研究防水層的路用性能檢測指標。因此，利用烘箱模擬面層混合料攤鋪溫度下降情況：成型好試件后放入120℃烘箱10min后，每20min后烘箱降低10℃，降到60℃時再保溫30min。最終測試其強度如表74。表74 攤鋪碾壓溫度下降對強度的影響試驗溫度（℃）20剪切強度（MPa）拉拔強度（MPa）① 在模擬面層攤鋪碾壓溫度下降情況下，拉拔實驗結果表明，鋼板拉拔強度已接近 120℃，水泥混凝土拉拔實驗因水泥混凝土板破壞，說明在面層攤鋪碾壓后，防水層已具有滿足通車要求的拉拔強度（公路工程質(zhì)量檢測規(guī)程要求拉拔強度≥）。②在模擬面層攤鋪碾壓溫度下降情況下，剪切實驗結果表明，在面層攤鋪碾壓后，防水層已具有滿足通車要求的剪切強度(公路工程質(zhì)量檢測規(guī)程要求剪切強度≥）。 試驗研究結論東南大學橋面鋪裝課題組對國產(chǎn)環(huán)氧瀝青原材料的性能進行了系統(tǒng)的研究，試驗結果在確保材料優(yōu)良性能的同時，指導橋面鋪裝的施工工藝的制定。（1）通過國產(chǎn)環(huán)氧瀝青拉伸試驗可以看出材料的拉伸強度和斷裂延伸率均滿足技術指標的要求。國產(chǎn)環(huán)氧瀝青材料能很好的滿足工程施工的需要。（2）通過剪切與拉拔試驗可以得出國產(chǎn)環(huán)氧瀝青粘結料的強度隨著養(yǎng)生固化時間的增加而增大，隨著試驗環(huán)境溫度的升高而降低。在各種試驗情況下均符合材料性能指標與規(guī)范要求。（3）。（4）通過模擬攤鋪碾壓溫度下降對強度的影響試驗得出在面層攤鋪后，防水粘結層具有滿足通車要求的剪切與拉拔強度。第八章 鋪裝復合結構疲勞試驗 試驗設備選擇疲勞試驗加載設備采用UTM。UTM的全稱是“Universal Testing Machine”，即“萬能試驗機”。UTM由加載系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、氣浴系統(tǒng)、操縱面板等部分組成，形成一套封閉的伺服系統(tǒng)。試驗中可設置不同的環(huán)境溫度和加載頻率，系統(tǒng)可以自動檢測到試驗信號。試驗控制和數(shù)據(jù)采集利用為試驗專門開發(fā)的CDAS系統(tǒng)，在微機上運行。每個區(qū)域的采樣間隔時間各不相同，0～10000次運行次數(shù)時，每10次采一次樣，10000～100000次運行次數(shù)時，每100次采一次樣，100000～1000000次運行次數(shù)時，每1000次采一次樣。試驗按照設定值自動停止。 UTM多功能材料試驗系統(tǒng)UTM小梁疲勞試驗采用三分點加載，其中小梁長度為400mm，加載設備兩端支點距離356mm，加載點間距為119mm。 小梁加載示意圖 試件制作為能準確反映加鋪層復合結構的疲勞性能，需對“下層環(huán)氧瀝青混凝土+上層SMA”復合結構進行疲勞試驗。此外，制作了SMA16+AC20雙層混合料復合結構試件進行試驗對比。兩種復合結構的厚度比均為4：4，層間連接采用國產(chǎn)環(huán)氧瀝青粘層油。制作疲勞試件的主要步驟包括混合料拌和、碾壓和試件切割三個過程。試件制作質(zhì)量的好壞將直接影響到整個試驗結果的準確性。關于試件尺寸和集料最大粒徑的關系，AASHTO規(guī)定：切制試件，長度不小于公稱最大粒徑的4倍，厚度或?qū)挾炔恍∮诠Q最大粒徑的1～；碾壓成型的試件，厚度不小于公稱最大粒徑的1～。本文按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ0522000）規(guī)定的輪碾法成型大車轍板，尺寸為40cm30cm10cm ，待車轍板冷卻、脫模后，采用雙面鋸切割成小梁，50mm400mm。加工好的試件要在室溫下冷卻4h，然后在試驗前夕將小梁試件放入保溫箱中保溫養(yǎng)護6h。 小梁疲勞試件 復合結構四點彎疲勞試驗國內(nèi)外大量研究表明，同一應變水平下若干試件的對數(shù)疲勞壽命表現(xiàn)為正態(tài)分布[33]，而且應變與疲勞壽命在雙對數(shù)坐標上表現(xiàn)為直線關系，可以用下式表示：式中：Nf—荷載作用次數(shù)； ε—試驗時所控制的小梁底面跨中彎拉應變； k、n—試驗回歸得出的常數(shù)。評價瀝青混合料疲勞性能主要的指標是達到破壞時的重復荷載作用次數(shù)。疲勞試驗過程中，嚴格按照各項試驗參數(shù)進行操作，每個級配在某一應變水平下分別做3組平行試驗，取3組試驗的平均值作為該級配在某一應變水平下的疲勞壽命，保證率為50%。如表81所示，分別給出了2種不同組合結構在不同應變水平下的疲勞試驗結果。表81 不同瀝青混合料的疲勞試驗結果應變水平（微應變）SMA16+AC20EA+SMA13600180770700108820132500800760401065009005782067760分別繪出了本試驗研究中2種組合結構的小梁彎曲實驗疲勞壽命和應變水平的雙對數(shù)直線圖。 SMA16+AC20型疲勞壽命與應變水平的雙對數(shù)直線圖 EA+SMA13型疲勞壽命與應變水平的雙對數(shù)直線圖從上兩圖可以看出，兩種復合結構的