为确保超高性能混凝土(UHPC)-沥青薄面层之间黏结牢固，幸免产生开裂、拥包、滑移、掀翻等早期险阻，并以缩小施工本钱为要紧成见，开展环氧界面黏结剂技艺性能商量。超高性能轻型组合桥面体系由钢面板-(35~50ｍｍ)UHPC-沥青薄面层构成。遴荐入口环氧界面剂202及中国产环氧界面剂2766开展室内测验，对比分析两者的界面力学性能及经久性。通过常温、高温条目下UHPC-SMA复合试件层间斜剪测验、拉伸测验和界面黏着力拉拔测验，探讨环氧界面剂202及2766层间黏结性能；经过屡次冻融轮回和氯盐高温环境模拟，掌持环氧界面剂在受到水毁伤和氯盐侵蚀后力学性能的劣化律例。
测验收尾标明：环氧界面剂2766和202具有很高的黏结强度；常温下，环氧界面剂2766与202抗剪强度很是，拉拔强度前者低于后者18%；高温下，环氧界面剂2766与202黏结性能着落，但仍彰着优于沥青类黏结层材料，与环氧界面剂202比较，界面剂2766的抗剪强度和拉拔强度区分提高131%、109%，其高温平定性更好；在浸水毁伤和氯盐侵蚀不利当然环境下，环氧界面剂2766和界面剂202劣化律例同样，但劣化进程存在各别；环氧界面剂2766的经久性能彰着优于界面剂202；冻融轮回的影响大于氯盐高温轮回。中国产环氧界面剂2766的抽象单价比入口环氧界面剂202低约40%，且材料开始平凡，施工工艺浅薄，用量甘休准确，不错替代入口居品。
重要词
谈路工程 | 环氧界面剂 | 黏结性能 | 超高性能混凝土 | 组合桥面
钢桥面柔性铺装在重载及夏日高温等因素的综配合用下，容易出现高温车辙、横向推移、坑槽和钢桥面倦怠开裂等病害[1-2]。为此，Shao等提议栽植桥面刚度、缩小钢桥面应力幅的新念念路，通过引入超高性能混凝土(ultra-high performance concrete，UHPC)，并进行材料改性，研发出超高性能轻型组合桥面新体系，即钢-(35~50ｍｍ)UHPC-超薄沥青磨耗层结构。该新结构使桥面的局部刚度栽植的同期，大幅缩小了结构应力幅，抽象贬责了钢桥面倦怠开裂及铺装层易损坏两浩劫题[3-5]。轻型组合桥面结构中需要贬责的主要技艺问题之一是沥青磨耗层与UHPC下承层的牢固黏结。
由于UHPC层与薄层沥青磨耗层之间应力较大，老例的黏结材料如改性乳化沥青、橡胶沥青等无法应许重载下受力要求[6]。比年来，国表里学者开展团员物界面黏结剂商量，这种材料不管在黏结才调、变形才调，也曾在热平定性方面，王人彰着优于沥青类黏结材料[7-8]。Cong等商量了环氧树脂含量对环氧沥青黏结剂流变性能的影响，指出沥青的黏结性随环氧树脂的加入而增强[9]。Mo等商量正交异性钢桥面环氧薄层铺装的力学性能，标明环氧黏结剂与钢的黏结强度、温度显赫接洽[10]。曹明明等在水泥混凝土界面上铺设团员物反应型防水黏结涂料和SBS改性沥青同步碎石封层，商量不同界面糙化形态、不同防水黏结材料类型和用量、不同温度等对复合路面层间剪切特点的影响[11]。Fowler等基于改性环氧树脂薄层在水泥混凝土桥面、谈路铺装、松弛铺装和钢箱梁铺装弥远性能探望，指出改性环氧树脂薄层具有高抗滑、高黏结、高韧性、经久性好等优良的路用性质[12]。Kim等为了提高环氧黏结剂的断裂韧性，将炭黑、纳米黏土等纳米粒子添加剂与环氧树脂搀和，测验收尾标明，纳米颗粒不错提高环氧黏结剂的断裂韧性况且大要提高其冲击性能和剪切强度[13]。冯浩等接纳热塑性树脂和橡胶颗粒对环氧树脂胶黏剂进行增韧，探讨了不同橡胶颗粒含量对环氧树脂胶黏剂黏结性能和耐热性能的影响[14]。吴迪等关于团员物混凝土铺装层进行了黏结性能和经久性能测验，跟着测验温度的飞腾，团员物铺装层的层间抗剪强度、拉拔强度缩小，但仍远高于沥青类铺装材料[15]。崔树华等对薄层环氧铺装材料进行了加快加载、低温性能、断裂性能、层间黏结拉拔测验，收尾标明环氧薄层与水泥混凝土层间黏结性能优异，可收受车辆荷载的反复冲击作用，不会出现脱层险阻[16]。
国表里已有的商量后果主要柔柔环氧胶黏剂材料改性、环氧沥青或团员物混凝土薄层铺装等问题；由于UHPC力学性能、材料组分、名义特征与沥青混凝土及平日混凝土有很大各别，有必要开展UHPC下承层与沥青磨耗层环氧界面剂力学性能商量。
在首要工程运用方面，入口居品如日本环氧黏结剂(KD-HYP)、好意思国环氧沥青黏结层(ChemCo)和陶氏化学环氧界面剂等，由于其优胜的力学性能、邃密的经久性以及锻练的施工工艺，在钢桥面铺装中获取平凡运用[17-18]。但由于其市集售价崇高，在超高性能轻型组合桥面技艺实行中难以应许本钱甘休要求。为确保UHPC和磨耗层之间黏结牢固，幸免产生滑移、掀翻等早期险阻，并以缩小施工本钱为要紧成见，本文开展环氧界面黏结剂技艺性能商量。拟遴荐入口环氧界面剂202(以下简称界面剂202)及中国产环氧界面剂2766(以下简称界面剂2766)开展室内测验，对比分析两者的界面力学性能及经久性。通过常温、高温条目下UHPC-SMA复合试件层间斜剪测验、拉伸测验和界面黏着力拉拔测验，探讨界面剂202及2766的层间黏结性能；并经过屡次冻融轮回和氯盐高温环境模拟，分析环氧界面剂在受到水毁伤和氯盐侵蚀后力学性能的劣化律例。
1、测验设想
1.1原材料
参照《超高性能轻型组合桥面结构技艺规程》(GD JTG/T A01-2015)，UHPC基体材料配合等到接洽技艺打算见表1~表3，按体积分数3.5%掺入钢纤维。面层接纳SMA-13，主要因素包括SBS改性沥青、玄武岩碎石、矿粉，油石比为5.9%。
本测验采纳界面剂2766及界面剂202进行对比测验，这2种界面剂均为二阶热固性材料，即：初期撒布后，24~48h表干，随后热拌沥青搀和料，界面剂受热软化，通过压路机碾压后发达优良的黏接作用；热拌沥青搀和料提供的高温促进界面剂二次固化，将基层与表层强力黏结起来，酿成平定强度。
2种界面剂技艺打算测试均接纳好意思国材料协会(ASTM)轨范，测试收尾见表4和表5；界面剂2766和202的A、B组分质料搀和比区分为100∶55和100∶80。
1.2试件制备
制备长、宽、高区分为300、300、30ｍｍ的UHPC基板，试板成型后，在室内环境下当然养护48h，待UHPC终凝拆模并进行蒸汽养护48h，养护温度甘休90℃~100℃。冷却后对UHPC名义进行抛丸处理，甘休构造深度在0.40~0.55ｍｍ之间。然后在清洁干燥的UHPC板名义区分涂刷界面剂2766和202，用量均为0.7kg/㎡。涂刷完成后如图1所示。
随后用轮碾法成型3cm厚SMA，酿成复合试板。待当然冷却后将试板切割成长、宽、高区分为90、90、60mm的小试件用于斜剪测验，切割成70、70、60mm的小试件用于复合试件拉伸测验；另外将长、宽、高区分为300、300、30mm的UHPC基板切割成70、70、30mm的小试件，涂刷界面剂2766和202后，粘贴拉拔头用于黏着力拉拔测验。
1.3测验决策
室内测验包括常温、高温界面黏结测验和耐老化性等，具体测验内容如下：①常温、高温条目下开展UHPC-SMA复合试件层间剪切测验、拉伸测验和界面黏着力拉拔测验，分析界面剂2766及202层间黏结性能；②模拟大跨径桥梁不利环境的影响经由，测定界面剂2766和202在受到水毁伤、高柔顺氯盐侵蚀后力学性能的劣化律例。
区分参考好意思国轨范测验枢纽ASTM C882/C882M13、ASTM C1583/C1583M13 和 ASTM D7234-12 进行斜剪测验、复合试件拉伸测验和黏着力拉拔测验。复合试件斜剪测验和拉伸测验接纳50kN的UTM测验机，斜剪测验加载速度为10mm/min；复合试件拉伸测验用高强度的胶黏剂将试件和拉拔夹具黏结在一齐，然后将其安装在测验机上，保持试件名义垂直标的的中线与测验机夹具中心在一条直线上，加载速度为0.5kN/s至试件险阻，纪录试件的最大拉力；黏着力拉拔测验接纳TJ-10型碳纤维黏结强度检测仪，测验经由中，匀速幽静动弹拉拔仪把手，不雅察荷载数值，直至层间险阻，纪录荷载峰值。测试安装见图2。
2、界面力学性能
2.1抗剪强度
区分测试25℃和60℃温度状态下，UHPC-SMA界面抗剪性能。复合试件层间受剪全经由的荷载-位移弧线见图3，剪切测验收尾如表6所示。
从图3可见，荷载-界面位移弧线呈现较为彰着的4个阶段，即启动阶段、弹性阶段、塑性阶段、险阻阶段。加载初期，由于试件和模具之间的狭窄间隙，测试位移值受启动系统瑕玷的影响，读数加多较快；弹性阶段，荷载-位移关系呈线性，跟着荷载加多，界面推移渐渐彰着；随后过问塑性阶段，这一阶段位移增长承受的荷载值变小、界面黏结力渐渐丧失，直至达到抗剪极限承载力；界面险阻后，承载才调快速着落，位移值赶快加大，复合试件上基层分离。实测标明，常柔顺高温条目下剪切险阻面均出目下层间，对比荷载-位移弧线可知，高温条目下峰值荷载显赫缩小，相应的剪切位移彰着变小，且弹性责任阶段倏得。
常温下界面剂2766与202荷载-位移弧线时势同样，峰值荷载及对应的剪切位移基本一致；高温下，界面剂202的峰值荷载及极限剪切变形较常温时大幅着落，而界面剂2766较202的降幅较小。
这是因为界面剂2766中纳米SiO2粒子对环氧进行改性，SiO2粒子与基体环氧斗争而产生银纹、塑性变形来收受冲击能，加之刚性纳米SiO2粒子的存在，使基体树脂银纹延长受阻或钝化，从而对环氧黏结剂产生增韧效果[19-20]，且其对上下温环境符合性能跟着团员物韧性和强度的加多而大幅度提高。
由图3、表6可知：
(1)常温(25℃)时，涂刷界面剂2766和202的UHPC-SMA复合试件界面抗剪才调竟然一致，抗剪强度平均值均为3.02MPa；
(2)高温(60℃)时，界面剂2766和202的复合试件抗剪强度较常温时间别着落32.5%和70.9%，环境温度对UHPC-SMA界面抗剪强度有显赫影响；
(3)界面剂202高温下抗剪强度为0.88MPa，界面剂2766高温下抗剪强度可达2.04MPa，两者均具备优良的高温抗剪才调。
2.2拉拔强度
评价结构界面黏结性能时常接纳复合试件抗拉强度或者界面剂黏着力拉拔强度。
2.2.1复合试件抗拉强度
25℃和60℃温度条目下，UHPC-SMA复合试件受拉险阻情景见图4，测试收尾如表7所示。
从图4可知，受拉险阻面发生在表层SMA里面，标明界面剂抗拉强度大于SMA材料抗拉强度，且高于测试所获取的险阻强度。
由表7可知：由于复合试件受拉险阻均发生在SMA里面，见图4，因此可揣摸，常温(25℃)时，界面剂2766和202的抗拉强度区分大于1.39、1.26MPa；高温(60℃)时间别大于0.18、0.21MPa。2.2.2黏着力拉拔强度复合试件拉伸测验在工程现场实施难度较大，而黏着力拉拔测验具有便捷性、快捷性、可操作性，适用于在现实室或工地现场测量界面剂黏结强度。界面剂2766和202的黏着力拉拔险阻情景见图5，测试收尾如表8所示。
分析表8可知：
(1)25℃(常温)时，界面剂2766黏着力拉拔强度为2.96MPa，而界面剂202为3.62MPa，前者低于后者18.2%；
(2)60℃(高温)时，界面剂2766和202黏着力拉拔强度区分为1.65、0.79MPa；
(3)环境温度对界面黏结剂拉拔强度有较大影响，与常温(25℃)比较，高温(60℃)条目下，界面剂2766和202的拉拔强度区分着落了44.3%和78.2%。
界面剂2766和202黏结性能对比见图6。
说七说八，界面剂2766与202比较，常温下两者抗剪强度很是，拉拔强度缩小约18%；高温下，界面剂2766平定性更好，但其抗剪强度、拉拔强度着落幅度彰着低于界面剂202；环境温度对界面黏结剂层间力学性能有显赫影响，应柔柔界面剂高温条目下的符合性。
3、残留强度
3.1不利当然环境模拟
中国大跨径钢桥主要修建在南边，商酌南边夏日高温多雨、冬季阴凉冰冻等环境条目，再加之桥面可能遇到含盐海雾、除冰盐的侵蚀，因此，本文以浸水毁伤、高温氯盐侵蚀为模拟条目，商量不利当然因素对环氧界面剂黏结性能的影响。
3.1.1浸水毁伤环境模拟(环境1)
参考《公路工程沥青及沥青搀和料测验规程》(JTG E20-2011)，接纳冻融轮回测验，其模拟环境条目比一般的浸水更苛刻，行将试件遗弃在-18℃的冷冻箱中不绝16h，然后取出放入60℃的恒温水浴箱中保温8h，该经由为1次轮回，共轮回15次。
3.1.2含盐高温环境模拟(环境2)
参考文件[21]，配制10%浓度(质料分数，下同)的NaCL溶液，在室温25℃下，将试件统共浸泡在NaCL溶液中，不绝浸泡16h，然后放入80℃烘箱内8h，为1次轮回。共轮回15次。
将复合试件在环境1和环境2下进行屡次轮回轮流。在3、6、9、12、15次轮回后，测试25℃条目下的残留抗剪强度、残留拉拔强度。与未进行轮回前的强度对比，计较其残留强度比。
3.2残留强度测验收尾分析
测试收尾见表9和表10，残留强度随轮回次数的变化弧线见图7。
分析表9和表10可得如下收尾。
(1)界面剂2766经过15次冻融轮回后，其抗剪强度由3.02MPa着落到2.7MPa，残留强度比为89.4%；拉拔强度由2.96MPa着落为2.63MPa，残留强度比为88.9%；经过15次氯盐高温轮回，界面剂2766的抗剪强度由3.02MPa着落到2.76MPa，残留强度比为91.4%；拉拔强度由2.96MPa着落为2.67MPa，残留强度比为90.2%；
(2)界面剂202经过15次冻融轮回的抗剪强度由3.02MPa着落到0.61MPa，残留强度比为20.2%；拉拔强度由3.62MPa着落为0.48MPa，残留强度比为13.3%；经过15次氯盐高温轮回，界面剂202的抗剪强度由3.02MPa着落到0.96MPa，残留强度比为31.8%；拉拔强度由3.62MPa着落为0.79MPa，残留强度比为21.8%。
由图7可知：
(1)跟着轮回次数加多，界面剂2766残留强度着落幅度大大低于界面剂202，标明前者经久性优于后者；
(2)界面剂2766的抗剪强度前6个轮回有小幅度的飞腾，6次轮回以后才脱手缩小，拉拔强度前3个轮回飞腾后再着落，而202的抗剪强度和拉拔强度均随冻融轮回和氯盐高温轮回次数加多而单调着落。
界面剂2766中纳米SiO2粒子具有较强的红光反射才调酿成屏蔽作用，栽植环氧黏结剂抗热老化性能的同期加多隔热性；另一方面，纳米SiO2无机粒子的加入可激勉耐腐蚀性较强的Si-O键与环氧黏结剂发生化学反应，酿成耐腐蚀的无机-有机结构链段，使其耐水、耐腐蚀性能增强[19-20]，即使在有盐环境和炽热条目下，环氧基团仍能保持效用。
3.3残留拉拔强度-残留剪切强度关系模子
图8证据，界面剂2766残留抗剪强度、残留拉拔强度变化趋势基本一致。通过分析测试数据过甚变化律例，发现线性模子能较好地响应残留拉拔强度和残留剪切强度之间的关系，回想方程如下
由图8可知：环境1，a＝1.0449、b＝-0.0372、判定扫数R^2＝0.9523；环境2，a＝0.9577、b＝0.2053、判定扫数R^2＝0.9796。
4、结语
(1)环氧界面剂2766和202具有很高的黏结强度。尽管高温(60℃)条目下环氧界面剂黏结性能着落，但仍彰着优于沥青类黏结层材料。
(2)环氧界面剂2766与202比较，常温下两者抗剪强度很是，拉拔强度前者低于后者18%；高温下，界面剂2766的抗剪强度和拉拔强度区分比界面剂202提高131%、109%，其高温平定性更好。
(3)在浸水毁伤和氯盐侵蚀2种不利当然环境下，环氧界面剂2766和202劣化律例同样，但劣化进程存在各别，其对冻融轮回的影响大于氯盐高温轮回。界面剂2766的经久性能优于202。
(4)中国产环氧界面剂2766的抽象单价比入口界面剂202低约40%，技艺性能优良，且施工工艺浅薄，用量甘休准确，不错替代入口居品。
(5)本文参考接洽表率及测验规程，模拟环氧界面剂在受到水毁伤和氯盐侵蚀后力学性能的劣化律例，然而室内环境模拟与钢桥面本体的当然环境仍存在各别，两者的关联性有待考证。
全文完。首发于《长安大学学报(当然科学版)》2020年1月。作家简介:李 嘉(1962-)，女，湖南长沙东谈主，请示，E-mail:lijia@hnu. edu.cn。