水泥混凝土路面沥青加铺层病害分析及预防性养护技术研究

随着运营年限增长,水泥混凝土路面会出现不同程度的破损,工程中常采用加铺沥青面层的方式对破损水泥混凝土路面进行修补。依托某水泥混凝土路面沥青加铺层养护工程,对沥青加铺层常见病害及其成因进行分析,并对预防性养护技术在沥青加铺层中的应用进行研究。结果表明:反射裂缝与车辙是沥青加铺层中最常见的病害,采用裂缝填补及微表处技术能够很好地控制沥青加铺层病害发展。

水泥路面与沥青加铺层界面粘结性能影响因素研究

文章选用了4种常用的界面粘结材料,在复合试件上同时施加法向应力和剪切应力,并分析法向应力和温度耦合作用对粘结效果的影响,以探究界面粘结效果的主要影响因素。结果表明:温度对粘结层的附着力有显著影响,并在失效模式中起主导作用;乳化沥青由于施工方法简单且粘结效果好,被认为是最佳的界面粘结材料;损坏的界面仍然可以提供相当大的结合强度;交通荷载产生的法向应力有利于界面粘结强度的形成,尤其是在较低温度下。研究成果可为“白改黑”路面结构设计提供参考。

长大纵坡水泥混凝土路面沥青加铺层性能

提出一种适用于长大纵坡水泥混凝土路面抗车辙沥青加铺层中面层的材料组成设计方案。分别采用分级掺配方法和法国高模量沥青混凝土设计方法进行沥青混合料组成设计研究,并对各种沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗反射裂缝性能及抗疲劳性能进行对比分析。结果表明:抗车辙剂或SBS改性沥青在高模量沥青混合料EME2中的适用性较低;相对于分级掺配法设计的AC-20混合料,采用低标号沥青(15#)的EME2因具有较高的沥青胶浆模量、较大的油石比及较细的级配组成,可兼顾优良的高温抗车辙性能和更好的抗疲劳性与水稳定性;推荐采用15#沥青的EME2用于铺筑长大纵坡水泥混凝土路面沥青加铺层中抗车辙性能要求较高的中面层。

沥青加铺层反射裂缝动应力强度因子分析

当前水泥混凝土路面改扩建工程中广泛应用的方案为加铺沥青面层,其迫切需要解决的核心问题为反射裂缝扩展原理的深入分析。以广西南宁市现有高速公路东环改造二期工程为例,结合动力学理论等开展分析,运用ABAQUS软件研究反射裂缝于动荷载影响下动应力强度因子伴随时间的变化规律,分析得出车辆的快速行驶对于路面裂缝扩展的影响显著减小;车辆轴载的增长会显著加快反射裂缝的扩展;伴随裂缝的不断发展,扩展相同长度可承担的荷载作用次数显著减少;增加沥青加铺层厚度或模量可在一定的程度上减小动应力强度因子数值;伴随应力吸收层厚度或者模量的提升,相应的动应力强度因子变化曲线逐渐减缓;动应力强度因子会伴随接缝宽度的增加不断增大,在扩展后期所产生的影响相对显著。

改性沥青加铺层抗反射裂缝室内小梁试验

针对机场水泥道面进行沥青层加铺后容易产生面层反射裂缝的缺点,采用三点弯曲室内小梁试验探究改性沥青-水泥复合梁在不同底层裂缝类型下的反射裂缝的产生和发展过程,评价不同改性沥青混合料抵抗面层反射裂缝的能力。结果表明:在三点弯曲加载模式下,十字裂缝和横缝的反射裂缝发展过程相似、竖缝对反射裂缝的产生影响较小;NRP改性沥青混合料较普通SBS改性沥青具有更好的抗反射裂缝性能。

公路路面沥青加铺层施工工艺研究

以某公路工程实例为依托,对该公路路面沥青加铺层施工工艺展开分析。研究结果表明,在路面沥青加铺层施工中,要做好原路面病害的处理工作,并在沥青加铺层施工前,铣刨原路面,随后铺设土工合成材料,提高防渗性能,为加铺层施工创造有利条件。铺设加铺层时,应选用胶粉改性沥青混合料,提高面层的使用性能,保证公路使用寿命。

破裂水泥混凝土路面板沥青加铺层温度应力影响因素

为了防止水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝的产生,采用有限元方法,视路面结构为弹性层状体系,建立沥青加铺层、补强层、破裂水泥混凝土路面板和地基组成的空间三维模型,分析了破裂板块平面尺寸、降温幅度、沥青加铺层模量及厚度、结构补强层模量、混凝土路面板厚度等因素对沥青加铺层温度应力的影响。结果表明,对破裂后的旧水泥混凝土路面板块,沥青加铺层温度应力随其板块尺寸的减小而大幅度降低,较大的降温幅度对加铺层温度应力的影响远大于车辆荷载产生的应力;而降低沥青加铺层模量,增大加铺层厚度等技术措施可明显改善破裂板接缝处的应力状况,并能有效地防止沥青加铺层反射裂缝的产生。

碎石化后沥青加铺层应力对比分析

碎石化是一种旧水泥混凝土路面处治重要技术,它能降低建设成本,加快建设周期.文章基于有限元分析方法,首先对比分析了碎石化后加铺沥青面层和同厚度级配碎石层上加铺沥青面层的应力,结论认为碎石化后沥青加铺层底的拉应力要小于级配碎石的情况,证明碎石化后水泥混凝土板块优于级配碎石的力学性能;然后,通过改变碎石化层中两个主要分层的厚度和模量,分析不同的破碎程度对加铺层应力的影响,结论认为,碎石化下层厚度在10cm左右时,既能保证碎石化层仍然具有一定强度使沥青层底拉应力不至于过大,又能起到防止反射裂缝的作用.碎石化下层厚度不变时,加铺沥青层的受力状况随着碎石化下层模量的增大会稍有改善,拉应力、拉应变和弯沉都会有所减小,总体幅度在3%～9%之间.

层间接触对沥青加铺层性能的影响

通过选取古德曼模型,基于弹性层状体系理论对不同层间接触情况下沥青加铺层受力及变形规律进行分析,研究了考虑水平力时层间接触对加铺层的影响.研究结果表明:层间接触不良会导致加铺层弯沉、拉应力变大;不同界面的层间接触变化对加铺层表弯沉影响程度相差不大,但对拉应力影响程度不同;水平力大小对加铺层底拉应力影响不大,但对加铺层表拉应力影响较大;不同层间接触对加铺层剪应力影响与水平力大小有关.在进行加铺设计、施工时候必须考虑层间接触对加铺层性能的影响.

沥青加铺层夹层材料抗反射裂缝性能研究

通过有限元模型模拟了沥青加铺层夹层材料和结构,计算分析得出合理加铺材料与结构;采用改进普通车辙仪的方法,模拟了荷载型反射裂缝(弯拉型和剪切型)的形成过程;研发了温度型反射裂缝(弯拉型)试验方法和层间水平拉伸试验平台;通过试验得出4种典型夹层材料和加铺结构的抗反射裂缝疲劳寿命和抗裂效果为:APP油毡>玻璃纤维格栅>土工布>无夹层材料.通过试验路验证了不同夹层材料的抗裂效果、室内试验体系和方法的可行性和有效性.

旧混凝土路面上沥青加铺层的抗反射裂缝能力

研究了沥青加铺层抵抗反射裂缝的能力 .结果表明沥青混合料的材料组成及结构是旧混凝土路面上沥青加铺层抵抗反射裂缝能力的决定因素 .文中还分别讨论了骨料级配、沥青、矿粉、纤维对抗反射裂缝能力的影响 ,为按功能设计沥青混合料奠定了基础 .

旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构可靠性分析

为弥补沥青加铺层结构设计依靠工程经验和定性设计的不足,根据可靠度理论和效应-抗力概率模型提出了以路表弯沉、沥青层底拉应力和层底竖向剪应力为控制指标的旧水泥混凝土路面沥青加铺层可靠度分析方法,并运用一次二阶矩中心点法、蒙特卡洛有限元模拟计算结构抗力和荷载效应,定量得到了在两种破坏模式下5种加铺层结构的可靠度范围。结果表明采用两层及以上沥青加铺层和层间处理方案,路面使用寿命较长,可靠度较高;可靠度分析方法比经验法确定沥青加铺层结构更加科学合理。研究结果为沥青加铺层结构设计方法和方案选择提供理论基础。

疲劳荷载下沥青加铺层抗反射裂缝试验研究

利用MTS材料试验系统,进行旧水泥混凝土路面沥青加铺层弯拉型和剪切型反射裂缝的疲劳试验,评价了5种沥青加铺层结构抵抗反射裂缝的能力。结果表明,对于弯拉型疲劳试验和剪切型疲劳试验,普通沥青混凝土下面铺设STRATA应力吸收层、玻璃纤维格栅2种结构都具有良好的抗反射裂缝的能力,而在水泥混凝土面板上直接加铺沥青混凝土类结构的效果最差。

旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计影响因素研究

目前国内外旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法尚未完善,至今仍未有公认的合理可行的设计方法。在前人研究的基础上,用三维有限元方法计算荷载作用下含土工合成材料夹层的沥青加铺层力学响应情况,分析加铺层底应力及弯沉随加铺层厚度、加铺层厚度模量、旧水泥混凝土层模量、夹层模量、路基模量等因素的变化规律以及影响程度,从而提出在加铺层设计中应给予重点考虑的设计因素,对考虑反射裂缝的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层设计方法进行了进一步探索和研究。

旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的研究进展

总结了旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的产生机理与寿命预测研究现状,重点讨论了当前国内外沥青加铺层反射裂缝的防治措施、试验评价方法及存在的问题,并展望了其研究趋势。在重载交通条件下沥青加铺层反射裂缝防治技术及简单易行、可靠适用的反射裂缝试验设备与方法是当前研究的方向与重点。

碎石化混凝土路面沥青加铺层结构的数值分析

将沥青加铺层及碎石化混凝土视为连续及非连续颗粒介质,分别采用有限差分法与颗粒离散单元法模拟沥青加铺层及碎石结构层的力学行为,并采用耦合的方式,分析碎石化结构层与沥青加铺层对外荷载作用的联合力学响应。在满足边界相容条件与平衡条件的前提下,通过交界面上作用力与节点位移(速度)的传递,模拟了系统的荷载响应过程,并通过某工程实例对计算值和实测值进行了比较。结果表明:采用耦合原理计算的路表弯沉最大值与FWD实测结果较为接近,且两者沿径向分布规律相一致。

旧水泥混凝土路面破裂板沥青加铺层设计方法研究

为了方便快捷地确定计算路面结构厚度所需的重要参数,根据弹性半空间理论,研究了承载板下旧水泥混凝土路面破裂板的竖向弯沉与弹性模量、泊松比、平均触地压力及承载板直径之间的关系,依据试验路现场测试结果,得出了弯沉和破裂板顶面当量回弹模量之间的回归公式,在此基础上,对旧水泥混凝土路面破裂板上沥青加铺层结构的设计方法进行了研究,根据当量回弹模量、道路等级、面层、补强层类型及累计轴载作用次数计算设计弯沉值,由设计弯沉值即可推算出沥青加铺层所需的厚度.

水泥混凝土路面沥青加铺层材料的设计

按照设计材料的概念和现代材料设计方法设计了水泥混凝土路面沥青加铺层材料FAC.整个材料设计过程包括:力学环境和使用条件的评价、材料设计原则的确定、材料设计的实施、材料性能的评价.在分析和验证过程中引入了离散单元方法并开发出了沥青混合料虚拟试验过程.通过多个实体工程的实际使用和三年使用效果观测,发现材料的各项指标和工程性能是令人满意的,从而证明了这一材料设计方法和过程的可行性.

基于沥青加铺层结构疲劳寿命的夹层位置确定

为探索格栅夹层在沥青加铺层结构中的最佳位置，用有限元软件分析夹层位置对夹层上下沥青加铺层结构应力、应变影响的规律，计算不同情况下的加铺层结构疲劳寿命；考虑加铺层厚度、加铺层模量、旧路当量回弹模量、格栅模量对格栅最佳位置的影响，进行正交试验分析；通过轮载模拟疲劳对比试验及铺筑试验路验证了所得结果的科学性和合理性，并提出夹层最佳位置设置建议。结果表明：当格栅夹层设置在距旧路表面1／6～1／3沥青加铺层厚度时，按不同方法预估的加铺层结构疲劳寿命远大于格栅设置于旧路表面；而且结构参数的变化基本不影响夹层的最佳位置。

格栅加筋沥青加铺层结构轮载疲劳模拟对比试验

为探索格栅层位对加筋沥青加铺层结构整体疲劳寿命的影响,建立了不同加铺层结构疲劳模拟试验模型,提出基于车辙仪改进的加铺层结构疲劳模拟对比试验方法,模拟了荷载引起的沥青加铺层疲劳裂缝、反射裂缝以及其他裂缝扩展过程,最后将试件制成30 cm×10 cm×10 cm的棱柱体小梁,对不同格栅设置层位及不同锯缝深度的加铺层结构进行试验。结果表明:在轮载作用下,不论试件底部有无锯缝,沥青层表面首先出现裂缝,且基本上与格栅的设置无关;锯缝深度及格栅的设置层位对加铺层的疲劳寿命影响较大,当加铺层较薄时,格栅设置于加铺层的底部效果较好,当加铺层较厚时,格栅之下设有一定厚度的调平层较好。