王 杰，赵 云，党 静，周立
(重庆市智翔铺道技术工程有限公司,重庆 400067)
摘要：分别以热激活温度为90 ℃、110 ℃、120 ℃的3种丙烯酸粘结剂制备钢桥面浇筑式沥青混合料试件，并以不涂刷粘结剂的混合料试件为空白对照组，研究了不同热激活温度的丙烯酸粘结剂对钢桥面铺装组合结构粘结性能的影响。结果表明，热激活型丙烯酸粘结剂可大幅提升钢桥面铺装组合结构的粘结性能，本研究范围内，热激活温度为90 ℃的丙烯酸粘结剂对组合结构的粘结性能提升最大，粘结强度可达1.77 MPa。
关键词：钢桥面铺装；浇筑式沥青混合料；热激活型丙烯酸粘结剂；热激活温度
随着我国桥梁建设的飞速发展，各类桥面铺装技术逐渐受到关注。桥面铺装是桥梁行车道系的重要组成部分，其建设质量的好坏将直接影响行车安全性、舒适性、桥梁耐久性及投资效益和社会效益[1]。近年来，钢桥面铺装材料及施工技术取得了较大突破，桥面铺装使用寿命大幅提升。其中，钢桥面浇注式沥青铺装技术因其优异的密水性、协同变形能力、耐久性、抗裂性能等而备受关注且在国内外得到大面积推广应用[2-5]。防水粘结材料作为钢桥面浇注式铺装的重要组成部分，同时也是与钢基面紧密接触并配合的部分，对整个铺装过程及桥面后期运营均发挥着至关重要的作用。本文考察了不同热激活温度的丙烯酸粘结剂对钢桥面铺装组合结构粘结性能的影响，并进一步分析了原因。
1 实验部分
1.1 原材料
所用原材料包括溶剂型丙烯酸防腐底漆、甲基丙烯酸甲酯（MMA）防水材料与固化剂、热激活型丙烯酸粘结剂，粘结剂的基本性能要求如表1所示。其中，防水材料用固化剂（BPO）为市售，其余原材料均为自主研发产品。
表1 热激活型丙烯酸粘结剂基本性能要求
1.2 组合结构试件制备
1）防腐层制备：取若干块9 cm×9 cm钢板作为基面，并利用喷砂机对其进行喷砂处理使钢板表面粗糙度达Sa2.5级。称取一定量溶剂型丙烯酸防腐底漆并均匀涂布于钢板上，养护1 h备用。
2）防水层制备：按比例称量MMA防水材料A组分、B组分、固化剂，首先将固化剂溶解于B组分并充分搅拌，随后加入A组分并搅拌均匀。将制得的MMA防水涂料均匀涂布于防腐层上，养护1 h备用。
3）粘结层制备：称取一定量不同热激活温度丙烯酸粘结剂并分别均匀涂布于防水层上，每一种丙烯酸粘结剂涂布5块试件，养护1 h备用。
4）组合结构试件制备：采用“防腐层+防水层+粘结层+GA10”的组合结构，依据JTG/T 3364-02—2019的要求拌制浇注式沥青混合料并铺装于粘结层上，养护24 h后作切割、钻芯处理得组合结构试件。空白对照组的组合结构试件制备方法同上，但无需涂布丙烯酸粘结剂。
1.3 粘结性能测试
依据JTG/T 3364-02—2019附录B的粘结强度试验方法检测粘结剂与上层混合料间的粘结强度[6]。
2、结果与讨论
热激活型丙烯酸粘结剂作为新型粘结材料，因其优异的粘结性能在钢桥面铺装领域得到了广泛应用。分别对无粘结剂体系、不同热激活温度粘结剂体系下的钢桥面组合结构的粘结性能进行测试，并通过对比分析导致粘结性能不同的可能因素。
2.1 无粘结剂作用下的粘结性能研究
为研究无粘结剂作用下钢桥面铺装组合结构的粘结性能，在防水层上不涂布粘结剂，直接铺筑浇注式沥青混合料后测试组合结构的粘结强度，测试结果如表2所示，组合结构粘结强度试验破坏情况如图1所示。
表2 无粘结剂的组合结构粘结强度测试结果
图1 无粘结剂的组合结构破坏情况
由表2可知，在25 ℃且无粘结剂作用下，铺装组合结构间仍然存在一定粘结力，但粘结强度较低，平均值为0.32 MPa，不能满足设计要求。图1表明铺装层与下部防水层间为正常破坏。因此，在钢桥面铺装技术中需要设置粘结层，用以提高铺装组合结构的粘结强度。
2.2 热激活温度对粘结性能的影响
为研究不同热激活温度丙烯酸粘结剂对钢桥面铺装组合结构粘结性能的影响，在防水层上分别涂布不同热激活温度的丙烯酸粘结剂，铺筑浇注式沥青混合料后测试组合结构的粘结强度，结果如表3—5所示，组合结构粘结强度试验破坏情况如图2所示。
表3 粘结剂存在下组合结构粘结强度测试结果（热激活温度=90 ℃）
表4 粘结剂存在下组合结构粘结强度测试结果（热激活温度=110 ℃）
表5 粘结剂存在下组合结构粘结强度测试结果（热激活温度=120 ℃）
由表3可知，粘结层采用热激活温度为90 ℃的丙烯酸粘结剂，所得铺装组合结构的粘结强度在本研究范围内最大，平均值为1.77 MPa，与空白组试验结果相比，粘结强度提高了1.45 MPa，粘结剂使用效果明显。
由表4可知，粘结层采用热激活温度为110 ℃的丙烯酸粘结剂，所得铺装组合结构的粘结强度平均值为1.46 MPa，与空白组试验结果相比提高了1.14 MPa，其测试结果满足设计要求，但明显低于热激活温度为90 ℃的丙烯酸粘结剂所得试验结果。
由表5可知，粘结层采用热激活温度为120 ℃的丙烯酸粘结剂，所得铺装组合结构的粘结强度平均值为1.12 MPa，与空白组试验结果相比提高了0.8 MPa，其测试结果仍能满足设计要求。然而，与热激活温度为90 ℃和110 ℃的丙烯酸粘结剂相比，其对铺装组合结构的粘结强度提高程度有限。
图2 粘结剂存在下的组合结构破坏情况（热激活温度90 ℃）
由图2可知，组合结构的铺装层与下部防水层间为正常破坏。从破坏断面分析，浇注式沥青混合料与防水层上均附着了一定量的丙烯酸粘结剂，表明该粘结剂实现了上下层间的良好粘结。
图3是不同热激活温度丙烯酸粘结剂对应组合结构的粘结强度。由图3可知，随着丙烯酸粘结剂热激活温度的提高，相应的铺装组合结构的粘结强度呈下降趋势，但与无粘结剂体系相比仍保持在较高水平且满足设计要求。原因可能为在特定施工温度下，较高热激活温度丙烯酸粘结剂受热激活存在一定的响应滞后性，混合料铺筑时，粘结剂并未被完全激活，导致粘结效果未达到最佳水平；相反，在同样的施工温度下，较低热激活温度粘结剂由于受热被完全激活，因此发挥出了优异的粘结性能。
图3 热激活型丙烯酸粘结剂对应组合结构粘结强度的影响
3 粘结机理分析
在浇注式沥青混合料铺装中，丙烯酸粘结剂实则是一种媒介，其功能是将铺装上层与钢板紧密粘结在一起并形成整体，保证了铺装组合结构的层间粘结性能。丙烯酸粘结剂受热时，体系中的活性自由基被激活引发预聚体发生交联反应形成高强度聚合物，同时增大了聚合物的内聚强度；而且，丙烯酸粘结剂中的极性羧基基团易与铺装层混合料间形成化学键，进一步增强了层间粘结性能。
4、结论
通过不同热激活温度丙烯酸粘结剂对钢桥面铺装组合结构的粘结强度试验验证，并结合无粘结剂条件下的对比试验，得出以下结论：
1）热激活型丙烯酸粘结剂可提高钢桥面铺装组合结构的粘结强度至1 MPa以上。
2）在特定的施工温度下，丙烯酸粘结剂的热激活温度越低，其对钢桥面铺装组合结构的粘结强度提升越大，以热激活温度为90 ℃的丙烯酸粘结剂制备的铺装组合结构粘结强度可达1.7 MPa以上。
3）丙烯酸粘结剂受热被激活，热激活温度高的粘结剂可能存在激活迟滞现象，导致其粘结能力低于热激活温度低的粘结剂。
参考文献：
[1] 王海军. 浇筑式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用与技术要求分析[J].中国公路，2022（12）：88-90.
[2] 李书亮，朱定，刘攀，等.港珠澳大桥钢桥面铺装防水粘结层粘结强度试验研究[J].世界桥梁，2019，47（4）：64-69.
[3] 王体宏，时敬涛，李纯，等.钢桥面铺装技术现状与发展[J].石油沥青，2020，34（1）：46-49.
[4] 潘正中，孙克强，吴雪柳，等.钢桥面 STC 铺装结构防水粘结方案优化研究[J].公路交通技术，2021，37（1）：28-34.
[5] 尚飞，肖晶晶，王晓杰.云南金安金沙江大桥钢桥面防水施工技术[J].中国建筑防水，2021（7）：48-51.
[6] 招商局重庆交通科研设计院有限公司.公路钢桥面铺装设计与施工技术规范：JTG/T 3364-02—2019[S].北京: 人民交通出版社股份有限公司，2019.
作者简介：王杰，男，1991年生，硕士，工程师，主要从事路面铺装、路桥养护新材料及新技术研发工作。
原文刊载于《中国建筑防水》2023年第2期。
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