沥青路面层间抗剪性能研究

随着交通量的迅速增长,以及超载现象的普遍存在,许多山区公路因层间黏结强度不足而导致滑移、拥抱等病害严重.通过室内试验成型的大尺寸试件,利用MTS加载的斜剪切议测定不同温度下、不同粘层油撒布量下AC-13与AC-20间的层间抗剪强度.结果发现,常温下粘层油的撒布能够大大改善层间抗剪强度,粘层油的撒布存在最佳撒布量;在高温条件下,层间抗剪强度降低,但合理的粘层油撒布量仍可以提高层间抗剪强度,当粘层油撒布量过大时,粘层油将起到润滑剂的作用而导致层间抗剪强度降低.     

层间粘结状态对沥青路面层间性能的影响研究

通过室内试验对双层摊铺技术沥青路面与传统方法施工沥青路面进行模拟,对比分析不同层间处理方法对层间性能包括层间抗剪强度以及层间疲劳性能的影响。结果表明：采用双层一次成型的试件在层间界面处上下层粗集料间有相互嵌入,双层一体摊铺技术可以增加沥青混合料层间嵌挤,从而使得沥青混合料的层间抗剪强度以及层间疲劳寿命均高于层间有无粘层油的情况;并且撒布不同的粘层油对层间抗剪强度以及层间疲劳寿命的影响不同,SBS改性沥青优于基质沥青。     

复合式路面层间界面剪切滑移特性

依托南大梁高速公路复合式路面试验段, 测试了不同糙化界面的露骨率和构造深度, 并钻取芯样进行45°剪切试验。结合45°剪切试验测试结果与层间剪切过程力学特性, 将层间剪变特性曲线划分为弹性阶段、破坏阶段、剪切强度衰减阶段和残余阶段, 采用界面构造深度、剪切强度峰值、剪切强度峰值对应层间相对滑动位移和残余剪切强度等指标评价层间剪变特性, 分析了界面糙化方式、防水黏结材料类型和用量、温度和加载速率对复合式路面层间剪变特性的影响。测试结果表明: 凿毛界面构造深度(1.17mm) 大于喷砂界面构造深度(0.37mm), 结合不同糙化界面下剪切过程的层间力学特性差异, 凿毛界面较喷砂界面所成型复合试件具有更优的抗剪性能; 防水黏结材料相同时, 凿毛界面层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移(0.19~0.79mm) 较喷砂界面(0.16~0.33mm) 更大, 且防水黏结材料对残余剪切强度和剪切强度峰值的影响大于层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移的影响; 整体而言, 温度对层间剪变特性影响显著, 5℃时层间剪切强度峰值为40℃时的7.0~10.0倍, 测试条件对层间剪切强度影响较大, 50mm·min^-1加载速率时测试层间剪切强度峰值为5mm·min^-1加载速率时的1.9~3.5倍。可见, 凿毛糙化方式更有助于提高复合式路面层间剪切强度, 且复合式路面层间剪变特性需采用多指标予以评价。     

加热碎石封层对沥青路面层间抗剪性能的影响

为提升沥青路面层间的抗剪性能,延长沥青路面使用寿命,以沥青路面碎石封层为研究对象,采用AC-20沥青混合料与水泥稳定碎石混合料成型复合试件,采用剪切仪进行层间抗剪强度和层间剪切疲劳试验,分析在摊铺沥青面层时加热碎石封层对沥青路面层间剪切疲劳性能的影响。试验结果表明：碎石封层经过加热的复合试件的抗剪强度、破坏位移、疲劳寿命分别增大约36%、26%、118%,加热碎石封层有利于提高沥青路面层间整体性能,延长沥青路面寿命;随应力比的增大,复合试件的剪切疲劳寿命急剧降低,道路运营时应控制通行车辆的超载情况。     

潮湿气候条件下聚酯玻纤布层间黏结性能研究

通过UTM剪切试验确定黏层油的种类及其最佳用量;分别成型沥青混凝土+防裂材料+水泥混凝土的剪切试件,通过UTM剪切试验测定不同浸水条件下各试件的抗剪强度;采用现场拉拔试验测定不同防裂材料结构层的抗拉能力。结果表明:采用SBS改性沥青作为黏层油,其最佳用量为1.0 kg/m2;不同潮湿气候条件中聚酯玻纤布层间抗剪强度大于其余两种防裂材料层间抗剪强度;相同潮湿气候条件中聚酯玻纤布层间拉拔强度大于防水卷材层间拉拔强度。     

半刚性沥青路面粘结层抗剪性能试验研究

沥青路面层间结合面是其结构的薄弱环节,目前通常采用设置粘结层措施来增强层间结合力,但沥青路面早期损坏仍时有发生。应用自行设计的路面材料剪切仪,以水泥稳定碎石和沥青砼AC—25为基底材料,用SBS改性沥青、SBR改性乳化沥青和乳化沥青为粘结材料,在不同基底与面层材料组合情况下进行室内抗剪试验,研究沥青粘结层的抗剪切规律,分析各因素对粘结层抗剪强度的影响程度,为定性地评价沥青路面粘结层抗剪性能提供一定的技术支持。     

接触条件对沥青路面层间粘结性能的影响研究

为了研究层间接触条件对沥青路面粘结层层间粘结性能的影响,通过层间直接剪切试验,研究下层混合料级配类型、乳化沥青洒布量和污染对层间抗剪强度的影响。试验结果表明,选用的级配不同,层间的抗剪强度不同,4种级配对应的抗剪强度由大到小依次是AC-13、AC-16、SMA-13和OGFC-13;对AC-13、AC-16和SMA-13这3种级配的混合料而言,存在最佳的乳化沥青洒布量使抗剪强度达到最大值,且最佳洒布量依次是0.8、1.0和0.6kg/m2,而OGFC-13混合料抗剪强度随乳化沥青洒布量的增大一直上升;污染会对层间粘结性能造成较大的影响,且油污的影响程度大于泥土污染。     

应力吸收层类混合料与水泥板界面直剪试验的结果分析

由于旧路面板与应力吸收层材料性质存在很大差异,层间粘层油种类及其用量大小、垂直荷载、温度条件等因素对其界面状态影响较大,利用课题组自行研制开发的LLM路面材料直剪试验仪进行室内模拟试验,并分析上述主要因素对应力吸收层与旧水泥路面板层间抗剪强度的影响。     

桥面铺装层间界面剪切性能的影响因素分析

针对影响桥面铺装层问界面剪切特性的因素开展了试验研究和数值模拟研究.结果表明:桥面铺装层间界面的剪切强度随试验温度的升高而降低,随加载速率的增大而增大;当调平层表面构造深度在6 mm左右时,铺装层间界面的抗剪性能能够最大限度地予以发挥;沥青混凝土面层的厚度和防水粘结层的弹性模量对铺装层间界面的抗剪强度影响较大,而沥青混凝土的弹性模量和防水粘结层的厚度对抗剪强度的影响则可以忽略.     

沥青混凝土路面透层抗剪性能研究

通过直接剪切试验测定不同情况下沥青混凝土路面透层的抗剪强度,试验得到透层抗剪强度的主要影响因素,结果表明透层油的种类及透层油洒布量对其抗剪强度的影响最大。     

单轴贯入试验试件高度对沥青混合料剪切强度的影响

将AC-13,AC-16和AC-20等3种沥青混合料制备成不同厚度的车辙板芯样试件,采用28.5 mm压头进行了单轴贯入试验,研究了不同试件高度对沥青混合料的抗剪强度性能的影响。结果表明:当3种沥青混合料试件高度分别等于或大于5 cm,6 cm和7 cm时,抗剪强度和剪切应变趋于常数,不再受试件高度变化的影响。结论是所研究的3种级配沥青混合料,将单轴贯入试验的试件厚度采用车辙试验确定出的与最大公称粒径相匹配的结构层厚度是合理的。     

沥青路面粘层油用量研究

粘层是路面结构的重要组成部分,粘层的抗剪强度与粘层油的用量和面层级配有密切的关系。选用四种面层材料,研究不同面层级配类型以及粘层油洒布量对粘层强度的影响。试验表明：不同级配面层间的粘层油存在最佳洒布量,最佳洒布量可使粘层的抗剪强度达到最大。     

旧水泥板沥青加铺层黑白层间失稳性破坏

为分析旧水泥板沥青加铺层黑白层间水平剪切滑移和界面粘结两类失稳性破坏, 通过复合结构弹性理论计算、MATLAB编程、层间剪切和拉拔试验, 揭示了车速、路面附着系数、竖向荷载、层间接触系数、加载速率、温度、粘层油洒布量等对层间极值应力应变、剪切强度和拉拔强度的影响规律, 分别建立了层间剪切强度与正应力、剪切速率、温度以及拉拔强度与拉拔速率、温度、粘层油洒布量的函数关系。分析结果表明: 15℃时拉拔破坏界面发生概率从大到小排序为水泥板表面、粘结层、沥青膜, 45℃时为粘结层、水泥板表面、沥青膜, 层间平均粘结强度随着上述排序的递减而增大; 为减少层间失稳性破坏, 应适当提高行车速度, 控制汽车轴载, 清洁和糙化水泥板表面, 选取适宜的粘层油洒布量, 液体石油沥青为0.20~0.40 L.m-2, 乳化沥青为0.48~0.60L.m-2, 并推荐以芯样平均拉拔强度和破坏界面位置作为加铺层施工质量检验判别依据。     

多因素下AC型HMA的水损害性能

应用正交试验设计分析了多因素下AC-13和AC-20热拌改性沥青混合料冻融劈裂强度的影响因素及其相关性。结果表明,级配组成是决定AC-13沥青混合料冻融劈裂强度的关键性影响因素,而油石比变化影响则较小;空隙率和砂当量是影响AC-20沥青混合料冻融劈裂强度的关键因素;冻融劈裂强度与马歇尔性能指标存在良好的线性关系。最后,给出了提高施工质量控制措施的建议。     

坑槽壁洒布粘层油后的力学影响分析

坑槽是路面早期显著病害之一,通过对修补坑槽时有无粘层油方面的力学研究,分析了槽壁洒布粘层油时的最大剪应力,并与无粘油层作了对比分析。     

改性乳化沥青在张石高速公路路面施工中的应用研究

SBR改性乳化沥青做为高速公路下封层、粘层,是将乳化沥青的应用向前推进了一步。下封层、粘层是沥青路面结构的重要组成部分,改性乳化沥青做沥青路面连接层的胶结材料,使沥青面层抵抗自然因素和车辆荷载,弥补了普通沥青的先天性不足。从应用的角度,介绍了改性乳化沥青的组成、性能、使用及效果。     

粘层强度车辙疲劳试验研究

目前的粘层强度试验不能反映粘层的真实强度,鉴于此,先采用车辙仪碾压模拟道路实际运行环境,然后用拉拔、剪切试验测定车辙碾压后粘层的实际强度,并与车辙疲劳前粘层的强度进行对比。试验证明：该方法能真实地反映粘层强度,较目前常用的试验方法更为科学。     

几种新型沥青面层结构的分析

分析了传统沥青混凝土(AC)、多碎石沥青混凝土(SAC)、沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)、大粒径沥青混合料(LSAM)和开级配摩阻层路面(OGFC)等新型高等级公路沥青面层结构类型和实用性,结果表明:较密级配沥青混合料具有更好的路用性能,可以改善沥青路面使用品质,延长使用寿命,具有较好的经济效益和社会效益。     

空隙率对沥青混合料性能影响

基于室内试验并以AC13为例,对空隙率与沥青饱和度和吸水率、沥青混合料力学性能(模量、劈裂强度,抗剪强度)、冻融劈裂强度(比)及疲劳寿命间关系展开研究.研究结果表明:空隙率影响沥青混合料性能,其间存在很好的相关性;随着沥青混合料的空隙率增大,沥青饱和度降低,吸水率增大;空隙率增大,沥青混合料力学性能(模量、劈裂强度、抗剪强度)降低;空隙率增大,沥青混合料冻融劈裂强度降低,冻融劈裂强度比减小,沥青混合料抗水损坏性能降低;随着空隙率增大,沥青混合料剪切疲劳寿命减少.