土木英文文献翻译Mechanical properties of a waterproofing adhesive layer used on concrete

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1、Mechanical properties of a waterproofing adhesive layer used on concrete bridges under heavy traffic and temperature loading英文文档可以去下载pdf版，此为翻译内容：在交通拥挤和温度荷载下的混凝土桥梁上使用的防水粘接层的力学性能前言：基于在上海沪杭高速公路拓宽改造工程由混凝土箱梁桥收集的数据，在实验室测试中，利用现场温度监控和有限元法共同进行研究了用于混凝土桥甲板和柏油混合物路面之间的防水粘合层（WAL）的粘合行为。首先，对苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯（SBS）改性的沥

2、青，SBS改性乳化沥青，橡胶沥青，和FYT-1桥防水涂料这些分别用作防水粘合层的材料进行了剪切强度和拉伸强度测试并相较。然后，用传感器监测路面的温度。最后，对桥的有限元模型的开发是为了分析在车辆和温度负载影响下界面的剪切应力和拉伸应力。结果表明，SBS改性沥青和橡胶沥青SAMI可以被认为是防水粘合层的材料。当荷载移动在四分之一跨度的路面上方时最大拉应力出现，而当载荷移动在跨度中央的路面上方时最大剪应力出现。随着环境温度升高，安全系数（强度/应力）显著降低。对环境温度、WAL材料的喷涂量和粘结点的表面粗糙度的影响进行了研究并分别计算路面和WAL厚度，接口摩擦的影响。1.介绍：在运输行业，沥青混合

3、料路面通常用作混凝土桥面的磨损层。当剪切应力或正常的拉伸应力超过界面剪切强度或拉断强度时，将会发生路面剥离。为了防止这种问题，可以在桥面和沥青混合物路面的层间放置一个防水粘合层（WAL）防止水的渗透和提高界面密合性。为了评估WALS的工程特性，分别在实验室和现场测试进行了研究，其中包括由美国国家高速公路合作研究计划（NCHRP）所进行的那些在美国的研究1，2。测试WALS工程特性包括抗张强度，耐用性，韧性，弹性，防水抗渗，抗穿刺性，温性等等。在英国，为了评估在现场施工的材料性能和维修技术的实验室测试方法进行了全面的考察3-5。在丹麦，丹麦公路研究所提出了WAL对混凝土桥梁的重要性和技术要求6。

4、在中国，则讨论了温度、剪切速度和不同的层间界面和表面纹理深度上的接口粘结WAL后对混凝土桥梁的强度的影响7-9。然而，评估WALS的好处的主要性能标准是界面的粘合强度。由于施加在桥和作为夹层的WALS膜结构的复杂的多态负载条件，去有效衡量在WAL和桥面或路面之间的剪切和正常拉伸应力是非常困难的。因此，通过数据模拟捕获这些临界应力将是非常有意义的。在中国，也有一些研究致力于结构建模和应力分析10-12。使用和不使用WAL的混凝土桥梁的有限元模型被建立用来计算WAL的应力状态。通过荷载，路面厚度和弹性模量，界面摩擦的影响对WAL的力学响应进行了分析。温度梯度，即由路面的深度不同造成的温度变化，导致

5、产生了温度应力。到目前为止，WALS的力学响应受到路面温度梯度的影响很少受到人们重视。因此，研究这些关键因素对WALS的力学性能的影响被认为是为了设计出更可靠的材料和结构所必不可少的。因此，本文旨在介绍WALS用于混凝土桥面上时的胶粘性能。测试四种不同的材料，研究在三种不同的环境温度下的WAL的剪切强度和拉伸强度，并且其中的一个将被推荐。WAL的数量和表面粗糙度（SR）对WAL粘结性能的影响被研究。通过现场监测和有限元（FE）建模技术，在考虑温度梯度情况下对WAL的力学响应进行了研究，并分析了路面厚度、界面摩擦和WAL厚度对WAL的应力状态的影响。根据研究结果，WAL的材料和结构设计还需讨论。

6、2.实验计划：2.1结构和材料的说明以中国的上海沪杭高速公路简支预应力混凝土箱梁桥拓宽改造工程作为工程背景。每隔30米的标准跨度的桥上有一个九芯截面。反式节膜片位于两个每个跨度的结束支撑件之间。研究的路面结构由一个8厘米厚的放置在箱梁上钢筋混凝土桥面、3毫米厚的粘结到桥面的WAL和一个10厘米厚的置于WAL上方的石基质沥青（SMA）路面构成，如图1。在这项研究中，苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯（SBS）改性沥青，SBS改性乳化沥青，橡胶沥青，和FYT-1桥防水涂料被选择作为防水粘合层的替代材料。SBS改性沥青是通过改性沥青与SBS而被发现，SBS改性乳化沥青则是通过改性乳化沥青与SBS而被生产

7、。橡胶沥青是由普通沥青和“胶粉”均匀混合而成。二手轮胎是由分离外壳，面料和钢结构加工。FYT-1桥面防水涂料是由作为基体的优质沥青，乳剂，和经过各种特殊的高分子材料改性的水性涂料组成。实验室试验，包括直接剪切和拉断试验，这些试验的进行是用来测量用于混凝土桥面上的WALS的界面粘合力。实验室试验温度选择的是通过监测到的空气温度，如3,27和40。2.2斜剪试验斜剪切试验的目的是利用万能试验机（UTM）确定界面剪切强度13，如图2所示。在该试验中，分别制备了两个70毫米（宽度）、50毫米（长度）和50毫米（高）的混凝土板和沥青混合物板。WAL材料被加热并附着到PCC板的顶部。同样地，所制备的沥青混

8、合料板也被加热，然后压紧到WAL上。因此，沥青混合物板固定在钢箱中，并在其中一个的顶部施加压缩力，一个在侧边施加剪切力。施加以50mm / min的剪切速率10。 图 1.路面上的混凝土桥图2.斜剪强度测试图3.拉伸强度测试 2.3 拉伸试验 拉伸试验的目的是为了确定界面的拉伸强度，如图3所示。试验样品包括一个混凝土圆柱体和沥青混合料圆柱体，其直径为100毫米，高度为80mm。在混凝土和沥青混合物圆柱体粘接一个带有WAL的中间层，用剪切强度测试中说明了的同样的方法。施加以100-200 N / S的拉伸速率14。 2.4试验结果2.4.1环境温度的影响为讨论界面剪切强度和拉伸强度受环境温度的影

9、响。将上述四种材料以1.0升/平方米的喷洒量喷洒于桥面表面上，并保持单一变量。试验结果表明，环境温度对剪切强度有显著影响。如表1所示，剪切强度明显随着环境温度的升高而降低。例如，当SBS改性沥青的温度从3升高到40时，剪切强度降低90.74。这种趋势在其他三种材料的试验中也观察到了。沥青是一种粘弹性材料，它的力学性能是取决于温度；因此随着温度的升高，沥青的剪切模量降低。其结果是，界面剪切强度降低。另外，还发现，环境的温度对抗张强度也有明显的影响。如表2所示，拉伸强度随环境温度的升高而急剧下降。（即SBS改性沥青的环境温度从3升高到40时，拉伸应力减小85.71%）。这种趋势与其他的WAL材料的

10、结果一致。这个结果是由于沥青材料的粘弹性质如前所述。在温度相同的条件下，根据本剪切试验的结果，SBS的剪切强度改性沥青和橡胶沥青几乎相同，并明显高于SBS改性乳化沥青和FYT防水涂料。从表2中可以看出四种不同材料的拉伸强度之间没有明显的差异。SBS改性沥青和橡胶沥青可推荐用于防水粘合层材料，并且SBS改性沥青被选作在以下的试验分析中使用。 表1 表二 2.4.2 WAL材料的量的影响讨论喷涂WAL数量对界面剪切强度的影响，喷在桥面表面的SBS改性沥青喷洒量分别为0.8，1.0，1.3，1.5，和1.7 L / M2，并保持单一变量。斜剪试验在27下进行。从图4中可以看出，存在一个最佳喷涂量。界

11、面剪切强度随WAL材料的喷涂量的增大而先增大后减小。它表明，当喷洒量为1.3 L/m2时，剪切强度达到最大值。 2.4.3 桥面SR（表面粗糙度）的影响为了研究WAL和桥面之间的界面粘结表面粗糙度的影响，粗糙化技术被用来改变桥面的表面。以1.3L/m2的喷洒量的SBS改性沥青用于WAL，在270下歪斜剪切试验的结果如图5所示。实验发现，存在一个合适的表面粗糙度。随着SR的增大，由于改进后的联锁效应，界面剪切强度也增大；然而，当桥面表面过于粗糙，沥青膜不能有效地渗透到桥面的深槽；结果便是WAL和桥面表面之间的实际接触面积减少，在其中的界面剪切强度下降。因此，有必要设计一个适当的SR，以实现高的粘