半剛性基層瀝青路面連續(xù)施工綜合抗裂技術(shù)研究.pdf

1、水泥穩(wěn)定碎石瀝青路面具有優(yōu)良的路用性能，是我國當(dāng)前高等級公路的主要路面結(jié)構(gòu)。然而，其反射裂縫及剪切滑移病害問題，是目前國內(nèi)外一直沒有很好解決的重大技術(shù)難題。通過對瀝青路面開裂滑移及半剛性基層收縮的深入分析，從瀝青路面裂縫及剪切滑移的根源出發(fā)，提出向基層中添加具有緩凝微膨脹性質(zhì)的低成本抗裂縫劑，實(shí)施瀝青路面基、面層連續(xù)施工，取消傳統(tǒng)基層3-7天的養(yǎng)生期，基層鋪筑碾壓完成后混合料尚未初凝前，即攤鋪面層并完成碾壓。通過實(shí)施連續(xù)抗裂型施工方法，

2、一方面，從根本上減少了基層反射裂縫的產(chǎn)生；另一方面，增加基、面層間的粘結(jié)強(qiáng)度，達(dá)到克服道路裂縫和剪切滑移產(chǎn)生的目的。該研究可以從施工技術(shù)上解決瀝青路面裂縫及剪切滑移病害的難題，同時(shí)縮短施工工期，提高工程質(zhì)量，延長路面壽命，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著。然而，關(guān)于該項(xiàng)技術(shù)，國內(nèi)外展開的研究非常少，對于連續(xù)施工所需緩凝膨脹型抗裂縫劑的開發(fā)、連續(xù)施工基面層粘結(jié)強(qiáng)度及層間接觸機(jī)理、壓實(shí)及施工質(zhì)量控制等方面還未有系統(tǒng)研究，限制了連續(xù)施工的在工程實(shí)際中的推廣

3、應(yīng)用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴開發(fā)出適用于半剛性基層瀝青路面抗裂縫連續(xù)施工技術(shù)的基層抗裂縫劑，使其能夠與連續(xù)施工工藝配合使用，并改善水泥穩(wěn)定碎石基層的收縮性能和抗裂性能。通過室內(nèi)試驗(yàn)確定適合的抗裂縫摻量，并結(jié)合掃描電子顯微鏡SEM和XRD分析，對抗裂縫劑的緩凝及微膨脹作用機(jī)理進(jìn)行微觀分析。⑵在進(jìn)行大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對摻抗裂縫劑水泥穩(wěn)定碎石基層材料的力學(xué)性能和收縮性能進(jìn)行了研究。分析了抗裂縫劑摻量、延遲成型時(shí)間、齡期等因素對水泥

4、穩(wěn)定碎石各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，通過向基層中添加適量的抗裂縫劑，水泥穩(wěn)定碎石力學(xué)強(qiáng)度得到提高，并改善水泥穩(wěn)定碎石的收縮性能。⑶采用自行研發(fā)設(shè)計(jì)的道路基面層剪切拉拔試驗(yàn)儀，通過剪切拉拔試驗(yàn)，對比分析了傳統(tǒng)施工方法與連續(xù)施工方法下基、面層的層間粘結(jié)性能，連續(xù)施工對于提高基面層的層間粘結(jié)性能十分有利。對連續(xù)施工不同基層初始壓實(shí)度、施工延遲時(shí)間等因素下，半剛性基層與瀝青面層的層間粘結(jié)性能和層間嵌入深度的研究則表明，連續(xù)施工狀況下，存在一個(gè)

5、適宜的基層初始壓實(shí)度使得基面層間的粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到最大；在抗裂縫劑所能達(dá)到的緩凝硬化時(shí)間內(nèi)，延遲成型的強(qiáng)度損失較小，超過該時(shí)間，則會(huì)對層間粘結(jié)強(qiáng)度造成一定的損失；連續(xù)施工可使道路基面層間的相互嵌擠深度達(dá)到8~10mm，基面層間能夠較好的相互嵌擠咬合，形成連續(xù)的整體。⑷利用分形理論和層間接觸理論，提出一種適用于連續(xù)施工基面層接觸分析的雙粗糙表面接觸模型，計(jì)算連續(xù)施工的基面層間臨界接觸面積和實(shí)際接觸面積，結(jié)果表明，單位面積下連續(xù)施工成型的基面層

6、間實(shí)際接觸曲面面積遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)施工成型的基面層間接觸平面面積，連續(xù)施工的基面層間接觸面抗塑性變形能力增強(qiáng)；最后，通過層間剪切和拉拔強(qiáng)度試驗(yàn)，進(jìn)行了集料級配分維數(shù)與層間粘結(jié)強(qiáng)度的相關(guān)性分析。⑸運(yùn)用非線性有限元軟件ABAQUS，建立連續(xù)施工層間接觸模型，對比計(jì)算了路面結(jié)構(gòu)分別采用接觸模型和連續(xù)模型在車輛荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)，分析了各響應(yīng)指標(biāo)隨層間接觸狀態(tài)變化的特性。結(jié)果表明，抗裂縫劑與連續(xù)施工技術(shù)的應(yīng)用，使基層具有更加致密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，基層與面