厚层水泥稳定碎石基层分层连续施工技术研究

为研究厚层水泥稳定碎石基层分层连续摊铺整体成型技术,设计了一次整体成型、分层连续成型、分层间断成型3种层间状态的成型方式,成型不同方式的水泥稳定碎石试件,对其抗剪强度、抗压强度、抗弯拉强度、疲劳性能进行测试及分析。试验结果表明一次整体成型和分层连续成型的试件各项性能优于分层间断成型,提出了厚层水泥稳定碎石基层分层连续摊铺碾压施工的关键技术,并通过现场铺筑试验路验证了厚层水泥稳定碎石基层分层连续摊铺整体成型技术的可行性。     

层间粘接对半刚性路面结构的影响及相关对策分析

文章对半刚性基层沥青路面层间处于完全连续、完全滑动状态条件下的拉应力、剪应力分布进行了分析,同时分析了考虑半滑动半连续状态下不同的滑动系数对沥青层和半刚性层内最大拉应力的影响。根据我国现行沥青路面设计规范进行了完全连续、完全滑动、半滑动半连续状态对半刚性基层沥青路面疲劳特性的影响分析。另结合湖南省常吉高速公路的工程实践,介绍了层间粘接处理的工程实践经验。     

基于连续施工技术的基面层间粘结性能试验研究

半刚性基层沥青路面抗裂缝连续施工技术改变了传统施工方法中的基-面层层间结合状态,使基层和面层粒料能够互相嵌入,有效提高了道路基面层的层间结合强度。该文通过基面层层间剪切、拉拔试验,对比分析了传统施工方法与连续施工方法,以及连续施工不同延迟成型时间、压实度控制条件下半刚性基层与沥青混合料面层之间的层间粘结性能。结果表明:连续施工方法成型的试件其层间粘结强度和摩擦系数均高于传统方法成型的试件;连续施工中采用基层初始压实度为96%~98%可使基面层间获得较高的粘结强度;在基层混合料凝结硬化前,延迟成型对层间粘结强度的影响较小,超过该时间,则会对层间粘结强度造成一定损失;当连续施工基层初始压实度为96%~98%时,可使道路基面层层间嵌挤深度达到8~10mm,基面层间能够较好地相互嵌挤咬合,使基面层结构形成连续的整体。     

层间接触位置和状态对沥青路面力学指标的影响

为研究沥青路面层间接触位置和接触状态对路面结构内力学指标的影响,选择典型的高速公路半刚性基层路面结构,利用BISAR3.0软件计算分析不同层间接触位置时的路面力学指标,并探讨不同基面层接触状态下沥青路面力学响应和疲劳寿命的变化规律。结果表明:面层与面层、面层与基层、基层与底基层之间在完全光滑时对拉应力、拉应变、剪应力影响显著,弯沉受层间接触位置的影响变化不大;随着基面层间滑动系数的增加,路面结构内的应力、应变逐渐增大,在完全滑动时下面层底的拉应力、剪应力和拉应变分别是完全连续时的2.93倍、2.45倍和69.36倍;在基面层间滑动系数小于0.6时沥青路面的疲劳寿命降幅较小,随后降幅逐渐增大,当基面层间完全光滑时,疲劳寿命较完全连续时下降44.5%。     

应力吸收层热再生混合料力学性能与路用性能试验研究

RAP中细集料的老化沥青含量大,再生利用价值高,将RAP应用于应力吸收层混合料,可最大资源化提升RAP再生利用价值,降低应力吸收层混合料建设成本。采用车辙试验、小梁弯曲试验、预切缝半圆弯拉试验、复合梁试件扭剪试验、拉拔试验、扭剪疲劳试验、Over Test评价热再生应力吸收层混合料的高低温性能、层间抗剪切性能、抗剪切疲劳性能和抗反射裂缝性能。结果表明：随着RAP掺配比例增大,热再生应力吸收层混合料的油石比降低、高温性能增强,但增大RAP掺量导致热再生应力吸收层混合料低温弯曲应变、断裂能、扭剪强度、拉拔强度、扭剪疲劳寿命和抗反射裂缝性能均降低。在50%RAP掺量下,热再生应力吸收层混合料的动稳定度3 604次/mm,低温弯曲应变4 890με,且Over Test(OT)加载达到了1 200周期,聚合物胶粉复合改性沥青热再生料应力吸收层混合料具有优异的高温韧性和低温延展性与抗反射裂缝性能。     

机场水泥混凝土道面夹层材料性能研究

为了研究不同夹层材料对双层道面结构中上、下板的影响,采用室内双层小梁试件试验模拟双层道面的状况。小梁采用抗弯拉强度试验的标准强度,采用同一种配合比同时进行拌合、振捣、成型、养护,结果表明两根小梁试件的抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量是相等的。     

沥青路面中双层半刚性基层的倒装效应

为探讨具有2层半刚性基层的沥青路面中半刚性基层的结构组合与材料选择原则,采用BISAR3.0对常用的具有2层半刚性基层的沥青路面结构及其基层倒装后的沥青路面结构进行了荷载效应分析;并成型了由2层不同半刚性材料构成的复合梁式试件,通过进行四点弯曲强度试验和四点弯曲疲劳试验对比了这两种结构的强度和疲劳寿命。结果表明:常用结构的下半刚性层所受拉应力、拉应变大于上半刚性层,路面结构的疲劳寿命取决于下基层;通常将性能稍差的材料用于下层,而性能较好的材料用于上层的结构组合原则与结构的水平应力状态不吻合;将其倒装后,性能较好的材料承受较大的拉应力,而性能较差的材料承受较小的拉应力,特别是当下层的模量大于上层模量的3倍时,上半刚性层会处于受压状态,这样就可以充分发挥各层材料的性能,且提高整个结构的抗裂性能;结构分析和试验均表明倒装结构的承载能力和抗疲劳性能均有显著提高;在进行半刚性基层的结构组合与材料设计时,应该根据结构层的水平拉应力状态进行结构组合与材料设计。     

考虑界面状态的复合式路面层间黏结性能研究

针对复合式路面层间脱黏、耐久性较差等问题,考虑路面层间黏结状态,借助双层车辙板芯样试件的层间剪切与拉拔试验,分别研究了界面拉毛深度、拉毛宽度、拉毛间距3个指标对层间抗剪强度和拉拔强度的影响,并对比分析了界面拉毛技术与界面粗糙处理技术、未处理的优势。试验结果表明:与经过简单的界面粗糙处治相比,界面拉毛处治能显著提高刚柔复合式路面层间剪切与拉拔强度,分别达84.3%、132.8%;正交试验所得复合路面层间界面抗剪强度和拉拔强度的最优组合为拉毛深度10mm,宽度13mm,间距8mm,可为"白改黑"及复合式刚柔路面设计、施工和管理提供技术支撑,为道路工程改扩建及养护提供新视野。     

半刚性基层材料弯拉强度试验影响因素研究

本文通过分析和研究济青高速公路旧路面铣刨完的半刚性基层材料的室内弯拉强度试验,从加载速度、成型方式以及强度变异对应应力比三个影响因素方面进行探讨,可以得出在同样的试验条件下,试验中加载速度愈慢,弯拉强度愈小;成型试件的方式对半刚性基层材料的弯拉强度影响也非常大,振动成型方式获得的试件能够形成相对密实的结构,力学性能相对较好,获得平均弯拉强度较大,比静压成型方式更为合理;由于在同一疲劳荷载作用下,导致用弯拉强度的平均值来确定旧路面达到平衡湿度的半刚性基层材料疲劳试验的加载次数结果有很大出入,计算出的疲劳方程也因此不准确,判断半刚性基层的使用寿命和残余寿命的可靠性差。     

不同层间连续状态下沥青路面力学响应

利用ANSYS有限元软件对半刚性基层沥青路面建立三维有限元模型,研究沥青层与基层层间不完全连续状态对沥青路面力学响应的影响,并在层间不连续下研究沥青层及基层参数的变化对力学响应的影响,并基于此对半刚性沥青路面结构设计提供一些建议。研究表明:沥青层模量每增加200MPa,沥青层拉应变减小12.07%;基层模量每增加400MPa,基层层底拉应力增加13.95%;建议在半刚性基层厚度在32cm以上取值,基层模量控制在3700MPa以下。     

不同应力吸收层综合性能评价研究

为研究及评价不同应力吸收层的综合性能,在对国内外应力吸收层研究学习的基础上,选取5种典型的应力吸收层进行系统试验研究。研究包括橡胶沥青、改性乳化沥青、土工格栅、聚酯玻纤布及Strata应力吸收层5种典型应力吸收层,对它们分别进行拉拔试验、剪切试验、低温小梁弯曲及疲劳试验,通过拉拔强度、抗剪强度、断裂能及疲劳寿命等指标评价它们的黏结性能、抗剪性能、低温性能及疲劳性能。最后对比了它们的使用成本,并推荐了一种性价比最优的应力吸收层用于项目中。     

3种成型工艺下双层排水路面细观结构

针对3种双层排水路面施工工艺(传统“热+冷”层铺工艺、“热+暖”层铺工艺和“热+热”一体化成型工艺),采用离散元法与室内试验分别成型了板式试件与圆柱形试件,对比了3种施工工艺下双层排水路面的层间形态;基于虚拟剪切试验与室内直接剪切试验,分析了成型工艺、黏层油用量对双层排水路面层间抗剪强度的影响;利用可视化手段,获得试件不同层位空隙率分布规律。结果表明:传统层铺工艺层间界面趋于水平面形态,而另外两种施工工艺层间界面形态呈交错嵌挤状;基于一体化成型工艺的双层排水路面层间界面抗剪强度明显高于两种层铺工艺;3种施工工艺下各分层空隙率基本符合靠近试件中心较小、试件外围较大的分布规律。“热+暖”层铺工艺是当前双层排水路面值得探索的施工方式。     

高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面中应用的合理性研究

为了修筑更具耐久性的半刚性基层长寿命沥青路面,探究高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面应用的合理性及可行性,采用弹性层状体系模型分析了不同层间结合状态和不同下面层模量对路面典型结构力学状态的影响。进而通过不同温度、不同控制模式的四点弯曲疲劳试验,评价了高模量沥青混凝土的抗疲劳特性,采用累积耗散能指标将其与表面层材料进行了比较。结果表明:对于薄面层的半刚性基层沥青路面,当沥青面层与半刚性基层的层间结合状态不能处于完全连续状态时,沥青面层底部将会产生明显的拉应力和拉应变,沥青面层存在弯拉疲劳损伤的风险;随着下面层模量的增加,沥青面层底部的剪应力略有增加,而最大剪应力均值有所减小,有利于改善沥青下面层的抗剪能力;不同控制模式下高模量沥青混凝土的抗疲劳性能有所差别,而采用累积耗散能指标可以有效地将应力、应变两种不同控制模式的疲劳方程进行统一,20℃时高模量沥青混凝土具有更好的抗疲劳性能;在半刚性基层长寿命沥青路面中,下面层使用高模量沥青混凝土可以改善路面的抗车辙和抗疲劳性能,为实体工程建设提供一定的参考依据。     

大厚度水泥稳定碎石基层连续摊铺层间界面状态影响因素分析

水泥稳定碎石分层连续摊铺的影响因素众多,文中通过室内7d无侧限抗压强度试验和剪切试验,探讨分析分层摊铺时间间隔、层间污染和压实功对水泥稳定碎石抗压强度和层间抗剪强度的影响。试验结果表明:与完全连续的整体结构相比,在下层初凝前完成上层的压实工作,抗剪和抗压强度保证率在87%以上;层间污染可导致水稳层间界面抗剪强度50%以上的折减;压实功对水稳抗压强度的影响明显比层间抗剪强度大。     

不同层间接触条件下半刚性路面结构疲劳特性分析研究

对半刚性基层沥青路面层间处于完全连续、完全滑动状态条件下的拉应力、剪应力分布进行了分析,同时分析了考虑半滑动半连续状态中不同的滑动系数对沥青层和半刚性层的最大拉应力的影响,并根据我国现行沥青路面设计规范进行了完全连续、完全滑动、半滑动半连续状态下的半刚性基层沥青路面疲劳特性分析。结合湖南省常张高速公路的工程实践,介绍了层间粘接处理的工程经验。     

双层摊铺路面抗剪性能的研究

通过对现场钻取的双层摊铺试验段芯样和普通路段芯样进行斜剪试验,对两者的抗剪强度进行对比分析,结果表明前者的抗剪强度远远高于后者,且离散性小;并通过室内试验比较了"热接热"成型试件和"冷接"成型试件GTM抗剪结果及车辙试验结果,试验结果表明"热接热"沥青混合料试件的抗剪强度和抗变形能力均优于"冷接"试件的性能。     

稀浆封层用于新旧沥青路面联结层中的试验研究

采用乳化沥青、不同矿料级配的稀浆封层作为新旧沥青路面的联结层,提出了室内模拟新旧路面联结层复合试件的成型方法。分别进行不同温度下的室内剪切试验、拉拔试验和渗水试验确定新旧沥青路面联结层材料的抗剪强度、抗拉强度和抗渗强度的变化趋势,研究成果具有较强的应用价值。     

钢桥面铺装接缝构造及界面材料性能研究

为研究不同接缝构造形式与不同界面材料对新旧铺装层接缝处的抗剪及抗弯拉性能的影响,通过单组分界面剂和双组分界面剂2种密封胶,对铺装层接缝进行处理,开展拼接后的劈裂抗剪试验和小梁弯曲试验,分别对比2种接缝材料的抗剪强度、不同接缝构造角度下的抗弯拉强度和极限弯拉应变。结果表明,单组分界面剂相比双组分界面剂施工工艺简便,不存在材料固化不完全问题,常温湿气固化,涂布量0.6～0.9 kg/m~2最佳,具有良好的立面不流淌性、抗剪不破坏性及抗弯拉不断性,推荐使用单组分界面剂时的最佳接缝构造角度为45°,常温及低温下的抗弯拉强度均能达到完整试件的50%。     

沥青路面在不同层间状态下的受力特征及施工质量优化

针对我国目前在沥青路面设计中论假设沥青路面各结构层之间为完全连续、各向同性的弹性结构与路面的实际情况不符的问题,建立了剪切弹簧模型,并通过定义滑移系数来分析研究不同层间接触状态下对路面力学的影响。研究发现:在层间结合状态由完全结合向完全自由变化过程中,层内拉应力不断变大;当结合状态为完全自由时,下面层层底拉应力最大为0.2921MPa;层内剪应力也不断增大,最大达到226.1k Pa;路面弯沉也不断变大,当层间接触为完全自由达到最大56.32。随着基层模量的增大,相应的层底拉应力不断减小,并从基层模量为1800MPa开始趋于缓和;沥青层内剪应力不断变大,层间结合状态为完全自由时最大达到0.2347MPa;竖向压应力也随之不断变大,层间接触状态为完全连续切基层模量为2200MPa时最大,为0.6712MPa。沥青路面施工时,应严格按照规范对沥青路面的粘结层进行施工,提高沥青路面的层间抗剪强度。     

沥青路面磨耗层与下卧层组合结构力学行为分析

路面结构的层间状态在服役过程中受到各种因素的影响会发生改变,层间结合状态的改变对路面结构的力学行为会产生很大的影响。该文通过组合结构试验与数值分析,探究不同磨耗层与下卧层组合结构在不同应力和黏结状态下的力学行为。作为对比分析,试验考虑3种目前常用的沥青路面磨耗层（面层）材料：AC-13、OGFC-13和SMA-13。试验结果表明：不同组合结构由于材料特性的差异表现出不同的层间黏结性能与疲劳特性;与AC-13+AC-20组合结构相比,OGFC-13+AC-20和SMA-13+AC-20的抗剪切疲劳性能较强,但是抗弯拉疲劳性能较弱。层间压-剪破坏主要发生在层间界面和界面过渡区,可以观察到材料空隙结构的压缩与黏结界面的嵌挤变形;局部界面会有集料在挤压和剪切过程中破坏,随着界面剪切变形和滑移。弯拉应力作用下组合结构的疲劳破坏行为与压-剪应力作用下明显不同,材料特性的差异对其抗弯拉变形能力有显著影响,且疲劳失效形态受到层间黏结与接触咬合状态的影响;随着材料损伤的开展,裂缝由组合梁试件底部沿着集料周边向上开展,到层间界面时会沿着界面向两侧横向开展造成局部脱黏,随后再向上开展直到组合结构试件失效。