加铺层结构

加铺层结构（共8篇）

加铺层结构 篇1

连续配置的钢筋提高了裂缝处的传荷能力, 新加铺的连续配筋混凝土路面通过纵向钢筋及裂缝两侧不平整接触面的啮合作用传递车辆荷载, 大大减小了旧水泥混凝土板接缝处的弯沉差, 改善了板角与板边的工作状态, 减少了交通荷载振动冲击对板的破坏作用, 增加了路面的整体性, 因而具有更高的承载能力:由于CRCP不设置接缝, 减少了雨水 (雪水) 渗入基层及路基, 避免基层的冲刷而引起的唧泥、脱空及路基的浸润湿软, 接缝类病害比普通混凝土路面大大减少, 且无需灌缝处理。

连续配筋混凝土 (CRCP) 加铺层不设胀缩缝, 路面受温度变化影响会产生较大的变形, 尤其是在路面端部, 年温度变化条件下的端部自由位移有可能超过10cm, 从而对CRCP端部附近的其他构造物或路面结构形成推挤。因此, 在桥头或CRCP加铺层与其它类型路面相接处, 要采取设锚固端等结构措施以限制其变形, 目前CRCP端部结构主要采用凸形锚固地梁, 构造如图1.0.1所示, 凸形锚固地梁数目一般3～4个。锚固设施一般无法完全限制CRCP的端部变形, 所以在与CRCP连接的路面一定范围内, 还需设置几条胀缝以消除残余变形。

1 计算模型

有限元计算模型见图1.1, 分析时引入如下假定:路面板与旧水泥混凝土板或半刚性补强层之间光滑接触;地基采用E地基;混凝土、基层及土基材料都具有线弹性性质, 以E、表示。计算模型中, 端部结构左端截面作用有均布的锚固力。由于高等级公路路面宽度较大, 而端墙高度一般在1.5m以下, 且温度应力又是均匀地作用在路面横断面上, 所以可将端部锚固计算归结为平面应变问题, 单元采用平面四边形单元。经过收敛性分析, 地基深度取8m, 结构左侧土体宽度取5m, 结构右侧土体宽度取10m, 同时合理地确定网格划分密度。为了防止墙后的土体对墙产生拉应力, 在墙与土体之间设了一种界面单元——压力间隙元, 这种单元只能随压力而不能随拉力。间隙元的弹性模量按抗压刚度相等的原则换算。由于基层的厚度相对于墙深较小, 且通常只有碎石稳定类的刚度与土基相差较大, 分析时为有限元建模方便, 将CRCP板下地基按一种材料考虑。

2 锚固端墙的应力、位移分析与参数确定

在分析中主要考察下面三个指标:端部位移、路面板最大拉应力和端墙最大拉应力。位移指图2.1中A处的位移, 路面板最大拉应力指E处的应力。由于左侧端墙位移略大于右侧端墙位移, 在基础前后均匀的情况下位移越大, 端墙应力就越大, 所以取左侧端墙的最大拉应力 (即C处应力) 作为端墙最大拉应力。

参数敏感性分析中主要考虑端部锚固力F, 路面厚度hc, 端墙宽度bw, 端墙高度Hw, 端墙间距Lw, 混凝土模量Ec, 基础模量Es和端墙个数n等, 根据变化规律给出主要参数的确定方法。分析中基本参数为:F=1000KN, hc=0.22m, bw=0.5m, Hw=1.5m, Lw=5m, Ec=2.85×104MPa, Es=100MPa。

2.1 端墙高度影响与确定

当墙高Hw取不同值时所得结果见表2-1-1和图2.2。计算表明, 随着墙高的增加, 端墙顶端位移、路面板最大拉应力和端墙最大拉应力都先增大, 然后又逐渐减小, 而端墙底端位移则减小。其原因在于顶端位移由两部分组成;端墙底部的位移 (可认为是端墙的平移) 和端墙的转动。随墙高的增大端墙的平移减小, 而转动增大。如果转动的影响大于平移的影响, 则顶端位移增加。

CRCP端墙所能承受的锚固力是与墙高有关系的, 墙越高能随承受的力越大。由于在端部锚固力作用下, 路面及端墙会产生移动, 端墙背侧会受到土抗力, 抗力最大可达被运土压力, 记为P′a。端墙前侧土体有可能也对端墙作用土压力, 此土压力最小可降至主动土压力, 记为P′a。当端墙对土体的作用力大于P′p-P′a时, 土体滑动。根据朗金理论, 被动土压力为:

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当墙高Hw≥tg (45+φ/2) 时, 主动土压力P′a为:

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式中ρ为土体密度;c为土的粘聚力;φ为土的内摩阻角。

设端墙锚固力F, 拟设n个端部, 则由后面分析规律可知, 每个端墙所承受的力约为F/n, 则

F/n=P′a (Hw) -P′a (Hw) (2-1-2-3)

根据上面公式即可求出端墙高度。

2.2 端墙间距的影响与确定

端墙间距的确定与墙高有关。当Es=100MPa, H分别为0.5m, 1.0m, 1.5m, 2.0m时, 端墙位移、端墙降板最大拉应力随端墙间距的变化情况分别见表2-2-1、2-2-2与表2-2-3, 易见随着端墙设置间距的逐渐逐加, CRCP端部位移、板内最大应力和端墙内最大应力逐渐减小, 一般在Lw小时减小的幅度较大, 而当Lw在4m～6m左右时就逐渐趋于稳定。当然, 土基模量不同时对计算结果也有影响, 分析表明土基模量增大后计算结果随Lw收敛速度加快, 同时考虑到端墙间距太大时施工不方便, 故端墙间距一般可取为4～6m。

2.3 墙宽影响与确定

墙宽变化主要对墙体抗弯刚度有影响, 进而影响墙内应力, 分析易知墙宽的平方和端墙应力近似成反比, 一般在bw=0.5m时墙内应力有很大程度的减小。表2-3-1给出了bw取不同值时的计算结果。从表中可以看出, 当墙宽变化时, 位移基本不变, 路面板最大拉应力也基本不变。端墙最大拉应力随墙宽增加而减小, 可减少配筋, 但增加了混凝土用量;反之当墙宽度减小时, 墙内应力增加, 虽然减少了混凝土的数量, 但需要多配筋, 故可从经济性上确定墙宽。另外, 由于端墙既承受来自路面的推力, 也可能承受来自路面的拉力, 所以端墙宽度还要满足双面布筋所需要宽度的要求。综合以上原因, 初拟墙宽建议取为0.4～0.6m。

2.4 土基模量

Es对计算结果影响见图2.4.1与图2.4.2。从图中可见, 随着土基弹性模量的增加, 位移、路面板最大拉应力和端墙最大拉应力均减小, 故CRCP端部范围的土基宜使用刚度较大的材料, 并在施工中注意充分压实。

2.5 端墙个数

表2-5-1给出了不同端部锚固力与端墙个数的计算结果, 易见在每端墙承受的力相等的条件下, 如果锚固力随端个数的增加而成正比比例增加, 则位移和端墙最大拉应力均增大, 路面板最大拉应力基本不变。表2-5-2是端墙个数变化对位移的影响。由于墙高以及其它参数对位移的影响很小, 所以仅考虑土基弹性模量变化。从表中结果可以看出, 位移相对误差随端墙个数的增加而增加, 随土基弹性模量的增大而减小。综上所述, 当端部锚固结构由三、四个端墙组成时, 可按每端墙承受的力相等的原则转化为两个端墙进行计算。

2.6 计算诺谟图

为了便于生产设计应用, 取下列参数进行计算。

bw=0.5m, Ec=28500MPa, F=1000KN, n=2, 路面厚hc=22, 26, 30cm;

由于端墙间距Lw=5.0m, 端墙高度Hw=0.5, 1.0, 1.5, 2.0m;

土基模量;Es=20, 50, 100, 150, 200, 250, 300MPa

将端部最大位移, 路面板最大拉应力和端墙最大拉应力等有限元分析结果绘制成计算诺谟图。当实际设计时所用参数不为上述各值时, 可按上述各值查得结果, 然后内插或外插得最后结果。

3 结束语

由于CRCP耐久性好, 行车舒适平顺, 养护量小, 虽然初期修建投资高, 但在其整个使用期内具有良好的经济性, 在高速公路, 机场道面, 城市道路和交通公路都有这广泛的应用。本文使用有限元法研究了凸型锚固地梁的应力和位移, 基于参数敏感性分析结果, 给出了锚固端墙的主要设计参数建议值及位移、路面板设计弯矩和端墙设计弯矩诺谟图。后期的养护维修费用较低;消除了横向接缝, 极大地提高了混凝土路面的平整度, 改善了行车舒适性:使用寿命长, 且养护费用少, 因此从长远来看是经济合理的。

参考文献

[1]连续配筋混凝土路面端部研究, 长沙理工大学学报.

[2]钢筋混凝土结构的裂缝控制, 海洋出版社.

加铺层结构 篇2

从旧水泥混凝土路面的路况调查、病害处理入手,对沥青加铺层的`设计、减少反射裂缝的措施及施工工艺的控制等方面进行了介绍,对旧的水泥混凝土市政道路的加固改造有一定的借鉴作用.

作 者：杨肯 唐咸远  作者单位：杨肯(柳州市市政设施维护管理处,广西,柳州,545001)

唐咸远(广西工学院土木建筑工程系,广西,柳州,545006)

刊 名：中国科技博览 英文刊名：ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN 年，卷(期)： “”(3) 分类号：U416.216 关键词：市政道路   水泥混凝土路面   沥青加铺层  

加铺层结构 篇3

(1) 美国沥青学会 (AI) 法。

该方法认为水泥混凝土路面上沥青加铺层开裂的主要原因有水平向温缩和热胀以及水泥混凝土板的垂直弯沉差, 并认为后者的危害更大, 其设计思想是允许垂直应力远小于水平应力, 而且偏于安全的不考虑水泥砼的收缩和膨胀引起的摩阻力。

A I法的设计标准荷载为单轴荷载80kN, 后轴一侧双轮间距50mm, 轮胎压强0.552MPa。按我国的弯沉测试标准 (单轴荷载100kN, 轮胎压强0.7MPa) 进行换算, AI法的弯沉值0.05mm、0.36mm折算成我国的标准弯沉值为0.06mm、0.44mm。

(2) 美国陆军工程师部队 (COE) 的补足厚度缺额法。

美国陆军工程师部队 (COE) 采用补足厚度缺额, 依据强化试验路的观测和分析结果, 于20世纪50年代中期提出了旧水泥混凝土面层上加铺沥青层的经验厚度设计公式如式1-1:

式中:hd为按现有地基承载能力和未来交通要求, 由新建沥青混凝土路面设计方法确定的单层沥青混凝土面层所需厚度 (cm) 。

hex为旧混凝土面层厚度 (cm) 。

F为控制旧面层在加铺后裂缝进一步发展的系数, 随交通和路基强度不同变动于0.6~1.0。

A为控制混凝土厚度与沥青层厚的当量转换系数, A=2.5。

(3) ASSHTO经验法。

ASSHTO罩面设计方法是一种经验法, 它是基于等效结构数来确定沥青罩面层厚度。即如果罩面是为了提高路面的结构性能, 那么所需的罩面层厚度是承受将来交通量需求的结构容量和旧混凝土路面的结构容量的函数。

(4) JTGD50-2006沥青路面设计规范法。

沥青加铺层类型和厚度的设计, 应根据公路等级、交通量、气候条件和投资状况, 结合已有经验确定加铺层厚度。

(1) 沥青面层可由单层或双层组成, 视具体情况增加调平层。C级以上交通的公路加铺沥青层的结构厚度, 一般宜为100mm~180mm, 其他公路宜为70mm~100mm。

(2) 在旧水泥混凝土路面上加铺沥青层时, 宜用热沥青或改性乳化沥青、改性沥青做粘层, 同时为防止渗水、减缓反射裂缝, 加强层间结合, 宜铺设长纤维无纺聚脂类土工布, 或聚合物改性沥青应力吸收膜或设置应力吸收层, 以提高抗疲劳性能。

2 确定沥青加铺层厚度

采用上述五种方法计算得出的旧水泥砼路面上沥青加铺层的厚度。在实际工程中, 可结合考虑车流量, 轴载分析等因素结合本地区的实际情况及以往水泥混凝土加铺改造项目的成功经验确定实际加铺层厚度。

3 加铺层方案比选

综合以上分析, 得出如采用18cm厚度的加铺层方案。可结合实际进行比选。采用18cm的加铺厚度进行了路线纵断面拟合设计, 根据加铺混合料性能提出了三种路面施工方案。

(1) 方案一。

上面层:4cm厚改性沥青玛蹄脂碎石混凝土 (SMA-13) 。

中面层:6cm厚中粒式改性沥青混凝土 (A C-2 0) 。

下面层:8cm厚普通沥青稳定碎石 (ATB-25) 。

旧路面 (原路面修复补强后) 的优缺点如下。

优点: (1) 上面层采用了SMA结构、下面层采用AC型结构, 同时上、中面层均采用了SBS改性沥青, 大大提高了结构的抗车辙变形能力, 抵抗重载及超限运输能力强;同时由于路表面采用了SMA结构, 密水性能好、抗滑能力强, 能有效提高路面抗水损害能力和改善路表服务功能。 (2) 下面层采用了ATB-25结构, 适用于重交通荷载, 粗集料嵌锁成骨架, 细集料填充空隙而构成骨架密实型或骨架空隙型结构, 以抵抗车辆荷载作用下的永久变形。密级配沥青稳定碎石在充分压实后, 对提高路面的疲劳寿命, 减少永久变形, 减少水敏感性, 提高强度和稳定性有利。 (3) 采用8cm的ATB-25作为下面层可以有效防止水泥板的反射裂缝, 而且节省了造价。

缺点:在使用同种沥青的情况下, SMA造价比AC型混合料高约20%。

(2) 方案二。

上面层:4cm厚断级配橡胶沥青混凝土 (A R-A C 1 3) 。

中面层:6cm厚中粒式改性沥青混凝土 (Sup-20) 。

下面层:8cm厚普通沥青稳定碎石 (A T B-2 5) 。

旧路面 (原路面修复补强后) 的优缺点如下。

优点: (1) 下面层采用了ATB-25结构, 适用于重交通荷载, 粗集料嵌锁成骨架, 细集料填充空隙而构成骨架密实型或骨架空隙型结构, 以抵抗车辆荷载作用下的永久变形。密级配沥青稳定碎石在充分压实后, 对提高路面的疲劳寿命, 减少永久变形, 减少水敏感性, 提高强度和稳定性有利。 (2) 在水泥混凝土路面铺设8cm ATB-25, 能有效防治水泥板接缝的反射裂缝。而且比同厚度的沥青混合料的造价要低很多。 (3) 橡胶沥青混合料具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗水损害能力, 其抗老化性能和抗疲劳性能更优于其它改性沥青混合料, 同时橡胶沥青弹性恢复能力强, 能有效延缓反射裂缝的发展。 (4) 中面层Superpave20路面能有效提高沥青路面的抗车辙性能, 且不增加工程造价。

缺点:橡胶沥青混合料造价比较高。

(3) 方案三。

上面层:4cm厚断级配橡胶沥青混凝土 (A R-A C 1 3) 。

下面层:6cm厚中粒式改性沥青混凝土 (A C-2 0) 。

下面层:8cm厚普通沥青稳定碎石 (A T B-2 5) 。

旧路面 (原路面修复补强后) 的优缺点如下。

优点: (1) 橡胶沥青混合料及ATB优点如方案二所述。 (2) 6cm的AC-20混合料容易压实, 密水性好, 可以减少雨水进入基层而引起水损害;而且造价比较低。

缺点:橡胶沥青混合料造价比较高。

总之, 旧水泥路面的损坏状况很复杂, 变异性大, 使得加铺层设计需要考虑的影响变量多, 设计参数也难以正确确定;对于在旧水泥混凝土上加铺沥青罩面层, 由于种种技术问题没有解决, 我国目前还没有成熟的设计方法, 但是, 沥青加铺层设计中应考虑的主要因素应该是旧水泥路面结构的强度和反射裂缝的防止。对于同一路段, 用不同的计算方法所得的厚度不尽相同。设计中宜采用不同的方法计算, 对各种结果进行分析比较, 并结合实践经验确定加铺层的最终厚度。

参考文献

[1]董萍.高速公路沥青加铺层设计研究[J].民营科技, 2011 (1) .

加铺层结构 篇4

关键词：沥青加铺层,反射裂缝,疲劳试验,MTS,应力吸收层

在现阶段, 我国存在大量的水泥混凝土路面正在或者面临不同程度的维修, 在旧有水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土层是普遍采用的旧路改造措施。在内蒙古地区, 加铺沥青的路面上的设计存在着诸多问题, 其中最主要的是旧有路面与沥青加铺层间粘结强度不足, 在车载及自然因素作用下, 产生坑槽、反射裂缝等多种病害, 道路使用状况迅速恶化, 尤其是对山区道路而言, 其破坏更加严重。本文对内蒙古地区沥青混凝土层的路面问题进行了分析, 给一些工程提出了借鉴意见。

国内外学者对于加铺层反射裂缝方面的问题进行了大量的理论和实际研究, 并且取得了一定的成果, 然而由于该问题的复杂性和重要性, 很多成果难以用来指导实际应用, 目前世界各国尚未有统一的规范和标准。本试验在总结已有研究成果的基础上, 采用不同的抗反射裂缝处治方式, 应用MTS材料试验系统进行室内模拟试验, 探索和丰富这方面的研究。通过该实验, 内蒙古地区工程的建设的质量将得到提高

1 试验方法

为了改进内蒙古地区路面沥青加铺层的现状, 可以先通过实验对其进行研究。试件采用车辙试样成型机成型, 按车辙试验标准进行拆模、养护, 然后在MTS材料试验系统上进行加载。试验选取的加载方式:正上方加载, 沿试件的顶部接缝处施加均布荷载, 采用频率为10Hz, 半正弦波的波形进行加载, 且相邻波形间无间歇。为了模拟车辆超载情况或加速试验破坏, 预加5000N的荷载 (由计算可得轮胎内压为1.4MPa) , 再以10Hz的频率施加1000N的循环荷载。把试件在连续重复荷载下完全裂开, 即裂缝发展到沥青加铺层表面时, 作为疲劳损坏的评定标准。MTS试验温度为15℃。试验模型如图1所示。

从这个图表中, 我们可以很容易看出车辆对沥青加铺层造成的压力, 进而对内蒙古地区部分路面的状况进行一个彻底的了解, 改进沥青加铺层材料的质量。

2 试验原材料的性能

要保证试验的科学, 就必须准备好材料。试验所需材料的材料有:橡胶板采用质量良好的氯丁橡胶板;采用强度等级C30的水泥混凝土板;沥青混凝土加铺层采用满足技术标准的壳牌70#普通基质沥青, 矿料、沥青混合料级配均满足相关规范要求, 油石比为4.9%。粘结层分别选用壳牌70#普通基质沥青、乳化沥青、SBS改性沥青均满足相关规范要求。夹层选择聚酯玻纤布、防水卷材、橡胶沥青应力吸收层三种材料。将材料准备好以后, 可以开始下一步的试验。

3 试验设计及结果分析

3.1 试验设计及试验结果

为了能够直观地对试验结果有一个了解, 本文将得到的数据建立了一个表格。沥青加铺层反射裂缝弯拉型疲劳试验设计及试验结果如下表1。

3.2 试验结果分析

1) 如表1结果可知, A2、A3、A4等三种粘结材料相对于直接加铺沥青的A1, 加铺层完全裂开所须加载次数明显增加, 分别提高50.5%、211.3%、159.2%, 对裂缝的扩展起到明显的限制作用, 而A3效果更好, 即使相对于A2也能提高207%, 能在很大程度上延长加铺层的使用寿命;

2) 比较表1中三种夹层材料与不加任何夹层材料的试验数据, 三种夹层材料的都能很大的延缓反射裂缝的发展, 提高加铺层疲劳寿命。相对于无夹层的加铺层B1, B2、B3、B4的效果分别提高118.6%、195.8%、89.7%。防水卷材在施工温度下能够更好地与粘结材料和加铺层粘结在一起, 分散或抵消一部分应力的作用, 延缓反射裂缝的发展, 因而, 疲劳加载次数更多;

3) 优选最佳的粘结材料, 夹层材料, 进行试验结果的验证。由以上试验结果可知分别选取刻槽的处理方式, SBS改性沥青的粘结材料和防水卷材作为夹层的组合, 制作相同的试件, 按照同样的试验方法得出的试验结果MTS平均加载次数达到了18.48万次。

4 结论

综上所述, 本文对试验的结果进行了一个全面的总结。通过以上试验及及试验结果可知:试验所选用的不同的抗反射裂缝处治方式都能够在一定程度上延缓反射裂缝的发展, 提高加铺层的耐疲劳次数, 进而延长内蒙古地区路面工程的使用寿命;试验选用的SBS改性沥青、防水卷材处治是各种状况下抗反射裂缝效果最好的, 各种状况下耐疲劳次数分别提高达211.3%、195.8%, 这有利于路面的建设;在进行试验的过程中, 我们发现优选以上两种处治方式进行设计的加铺层效果最好, 这不仅仅极大地提高了疲劳加载次数, 而且延缓了反射裂缝的发展, 对改善加铺层路用性能效果显著, 可以应用在内蒙古地区的路面建设中。

在进行这项课题的研究过程中, 试验比较分析了不同处治方式的防反射裂缝的效果, 较好的评价了不同状态下抗反射裂缝的能力, 使有MTS材料试验机进行疲劳加载试验, 能够为今后的研究提供参考。本文提供的数据都可靠性强, 试验结果相对科学, 可以在工程中得到应用。试验结论将为内蒙古地区的旧水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层理论研究和工程应用提供依据。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计规范 (JTGD50-2006) .北京:人民交通出版社, 2006.

加铺层橡胶沥青路用性能的研究 篇5

1 原材料的技术性能

本文采用90号道路石油沥青, 其主要性能如表1所示。

橡胶粉其主要性能指标见表2。

2 胶粉目数对橡胶沥青胶浆性能的影响

通过查阅资料[1,2,3]将基质沥青加热到180℃~220℃, 将胶粉进行预热至100℃后加入到基质沥青中, 用X型搅拌器在1 000 r/min的条件下搅拌60 min, 在加热橡胶沥青的过程中相互作用十分复杂, 其中以物理反应为主, 胶粒发生溶胀反应, 废胎胶粉会吸收基质沥青中部分轻质组分, 使得胶粒体积膨胀, 形成凝胶层, 至此废胎胶粉与沥青在上述条件下形成以沥青为基质, 以废胎胶粉凝胶层为分散相的空间三维体系[3,4,5]。试验对同一种胶粉不同目数 (40目, 60目, 80目) 和不同掺量 (18%, 20%, 22%) 条件下的针入度、延度、粘度和软化点等性能指标进行评定。

由表3试验结果分析看出, 橡胶沥青胶浆25℃针入度随着胶粉的掺入具有一定的变化, 但是其变化规律相对来说不是很明显, 分析原因为, 掺入胶粉后, 胶粉发生物理变化, 吸收基质沥青中的轻质组分而膨胀, 体积变大在原有胶粉周围形成凝胶层, 由于轻质组分减少, 橡胶沥青胶浆针入度在一定程度上增大, 然而胶粉凝胶层的存在又影响了针入度的准确性, 因此, 传统的25℃针入度具有一定的参考价值, 并不能作为评价橡胶沥青胶浆的重要指标。分别测试了5℃和15℃延度, 延度受胶粉掺量的影响较大, 橡胶沥青胶浆的延度随着胶粉的掺入在一定程度上增加;从目数角度进行分析, 80目胶粉的延度明显高于40目和60目 (见表4) 。在橡胶沥青延度试验中发现, 试件的破坏形式与普通沥青破坏形式略有不同, 部分试件的最后破坏形式并不是拉断的, 而是从一侧撕裂, 可能是胶粉在沥青中的存在形式导致了破坏形式的改变。

在对橡胶沥青胶浆粘度进行评价时, 采用Brookfield粘度计分别测定135℃和177℃条件下的粘度测定橡胶沥青胶浆粘度, 橡胶沥青的粘度基本呈现递增的趋势;在胶粉目数不变的情况下, 40目胶粉对沥青的影响较小, 80目的粘度变化较大 (见表5) 。

根据表6的测试结果分析得出, 废胎胶粉的掺入使得沥青的软化点得到了提升, 软化点提高10℃以上。40目胶粉和60目胶粉改性沥青的软化点改变程度相当, 80目胶粉的软化点高于40目和60目胶粉改性沥青的软化点。

3 加铺层橡胶沥青混合料配合比设计

根据橡胶沥青SMA的设计规程, 对橡胶沥青的级配进行优选。矿粉采用10%的推荐量, 选择三条级配曲线, 见图1。

根据图2绘制的粘温曲线, 以0.28 Pa·s±0.03 Pa·s对应的温度为压实温度, 其压实温度为190℃。橡胶沥青混合料SMA马歇尔试验结果见表7。

按照SMA集料形成骨架的判断方法, 级配3达到了目标孔隙率, 满足设计规范要求。

依据所选择的设计级配以及初试油石比试验所得的孔隙率的结果, 调整油石比, 分别以6.1%, 6.3%, 6.5%, 6.7%四个油石比制作马歇尔试件 (见表8) 。

目标孔隙率根据条件为3%~5%, 本文将目标孔隙率定位为4%, 根据4%的目标孔隙率确定最佳沥青用量为6.3%。

4 加铺层橡胶沥青混合料路用性能的分析

4.1 SMA橡胶沥青混合料高温性能研究

RSMA-13橡胶沥青的高温性能满足规范的要求, 并且高温性能得到了很大的提高, 说明在80目在20%的掺量下, 对于沥青的改性作用十分明显, 具有较高的抗车辙能力。橡胶沥青混合料车辙试验见表9。

4.2 SMA橡胶沥青混合料低温抗裂性研究

采用-10℃小梁弯曲试验结果来评价沥青混合料的低温性能, 如表10所示。

橡胶沥青混合料满足规范要求, 并且较普通橡胶沥青有所提高。

4.3 SMA橡胶沥青混合料水稳定性研究

实验结果如表11所示。

在使用橡胶沥青后, 沥青混合料的浸水残留稳定度稍微有些降低, 但降低程度较小, 这说明橡胶沥青混合料的性能有一定的提高。

通过表12可知, 橡胶沥青混合料的冻融劈裂强度比略大于基质沥青混合料, 这表明掺入胶粉后混合料水稳定性能略有降低, 这与浸水马歇尔试验结果相同, 从试验整体结果看, 两类混合料劈裂强度比相差不大。

5 结语

通过室内对于橡胶沥青SMA-13试验, 并与90号沥青对比, 得出如下结论:1) 橡胶沥青性能评定试验结果显示, 在18%, 20%, 22%胶粉掺量条件下进行40目, 60目和80目胶粉的针入度、延度、粘度和软化点试验中, 推荐对于橡胶沥青的评价标准以采用旋转粘度和软化点为主要评价指标, 以延度和针入度为辅助评价指标。2) 80目胶粉在20%掺量条件下SMA-13级配中的最佳沥青用量为6.3%, 掺加胶粉的改性沥青和矿粉组成一种新的胶浆, 使混合料的高温性能提高较大, 低温性能也在满足规范的基础上得到提高, 较高的抗车辙能力和抗低温性能满足季冻区要求, 适合于白改黑加铺层中的应用。

摘要：采用废胎胶粉对沥青进行了改性, 分析了在18%, 20%和22%胶粉掺量下, 40目, 60目和80目胶粉对基质沥青的改性影响, 并对橡胶沥青性能评价指标进行了探讨, 同时采用SMA-13级配, 对20%胶粉掺量下80目橡胶沥青混合料作了试验, 测定了其路用性能, 得出了一些有价值的结论。

关键词：橡胶沥青,加铺层,路用性能

参考文献

[1]王芳.废胎橡胶改性沥青的改性机理及路用性能研究[D].西安:长安大学, 2012.

[2]Hainian Wang, Zhengxia Dang, Lian Li.Analysis on fatigue crack growth laws for crumb rubber modified (CRM) asphalt mixture[M].Construction and Building Materials, 2013:1342-1349.

[3]王旭东, 李美江, 路凯冀, 等.橡胶沥青及混凝土应用成套技术[M].北京:人民交通出版社, 2008.

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非粘结混凝土路面加铺层的应用 篇6

1 优点

非粘结混凝土加铺层对现有混凝土路面状况较差的情况特别适用。与其他加铺层技术相比, 它在加铺层施工前对现有路面的处治工作量较小, 只需要对板下有较多空隙及活动的混凝土面板等进行修复。但通过这些处治, 可使加铺层及隔离层的厚度减薄, 从而使工程总体较经济。非粘结混凝土路面加铺层在路面性能退化前的较长时期内, 性能和费用都优于沥青加铺层。非粘结混凝土加铺层可避免因路面重建而带来的费用大、工期长、对正常交通秩序干扰大等一系列问题。它可以在现有路面上直接施工, 而不需要挖除全部现有的混凝土路面再对基层进行处治。加铺层混凝土的铺筑方法同新铺筑混凝土路商施工基本一样, 可做成带传力杆或不带传力杆接缝的素混凝土路面, 也可做成钢筋混凝土或连续式钢筋混凝土路面, 施工便利。与挖除重建相比, 虽然个别路段可能会遇到调坡或抬高桥面问题, 但其费用常大大低于重建的费用。非粘结混凝土加铺层没有反射裂缝发展的问题。反射裂缝发展是沥青类加铺层常见的现象, 它会明显缩短加铺层的使用寿命。而非粘结混凝土加铺层由于设置了隔离层, 阻止了反射裂缝对加铺层的影响, 延长了路面的使用寿命。

2 设计建议

加铺层的设计通常包括加铺层的厚度设计和接缝设计。但对所有的混凝土路面, 都应正确设计接缝间距、荷载传递和排水系统。

最常用的设计方法是“结构缺陷”法。它的依据是在现有路基上新修混凝土路面所需的厚度。非粘结混凝土加铺层厚度的设计步骤, 应包括对现有路面状况的评价。首先应对现有路面进行目视实地调查, 确定需要在加铺前进行处理的缺陷范围和方式, 并根据弯沉仪或取芯试验提供的结构信息进行结构评价, 然后设计计算。对素混凝土加铺层而言, 最小厚度应不小于13cm, 大多数厚度在18~23cm。

一些工程师担心, 加铺层混凝土面板的翘曲作用会导致面板较早断裂。翘曲是贯穿板厚的温度梯度作用的结果, 温度梯度随气候情况及每天的时间而变化。设计时可采用短的接缝间距或连续配筋的方法, 减少加铺层混凝土板中的翘曲应力作用。对不加筋非粘结混凝土加铺层, 其最大接缝间距不超过板厚的22倍, 最短也不宜短于3m。

3 加铺前的处治

加铺前仅需对几种严重病害进行处治, 如对严重破碎板, 沉陷、活动的板等进行修复。处治工作量宜与加铺层的厚度综合考虑, 因为对路面病害的处治, 可提高现有路面的结构值, 相应可减薄加铺层的厚度。但是, 不倾向用增加加铺层厚度的方法来代替对现有路面病害的修复, 况且增加加铺层厚度并不能解决所有的病害, 如板失去均衡支撑出现活动, 缺少排水系统、唧泥等。对这些病害必须进行处治。

3.1 破碎板的处治

不需要对所有的破碎板都进行更换, 仅需对那些失去基层均衡支撑及损坏严重的板进行更换。对沉陷井唧泥的破碎板必须进行更换, 同时还应修复基层, 对已发生唧泥和基层浸蚀的还应进行边部排水。

3.2 不稳定板的处治

大多数不稳定板是失去均衡支撑、可活动和唧泥的, 但破损尚不严重。可用稳定 (压浆) 或座实技术处治。压浆通常是用水泥火山灰浆, 通过混凝土板表面钻的孔, 将浆压入到路面板下。座实技术是把板座实防止偏转, 常用落锤式设备把板击成每边长1m以上的块, 然后用重型压路机压实, 具体吨位和遍数应通过试验确定。

3.3 错合的处治

接缝或裂缝处当错台大于0.6cm时, 可采用两种方法处治:消除错台或铺设较厚的隔离层。若选用较厚的中间隔离层, 通常采用热拌沥青混合料。

3.4 破碎

对于路面结构非常差的情况, 可用共振、落锤式或其他破碎设备将现有路面破碎, 然后用50t或25t的钢轮压路机座实。通常用50t压路机只需压一遍, 而用25t则需压两遍, 对座实后的情况应进行评定。

应特别注意现有路面板的破碎, 因为这样将减弱结构的性能, 需采用较厚的加铺层来弥补, 同时中间隔离层的材料及厚度也需要有保证, 美国一些应用这项技术建成的路段状况良好, 然而其成本效益要与加铺前局部修复处理进行比较, 综合评定。

4 加铺层及隔离层的材料

加铺层混凝土可用标准的, 也可用早强的混凝土混合料, 在交通繁忙路段, 使用早强混凝土可减少道路封闭时间, 早强混凝土在铺筑5~24h后即允许开放交通。中间隔离层应覆盖现有的整个路面, 以保证加铺层的独立性。不合适的隔离层会影响加铺层的寿命。沥青混合料是中间隔离层的最好材料, 混合料要符合有关规范规定, 并采用常规的级配骨料, 最大粒径要根据隔离层的厚度选定。隔离层的厚度应根据现有路面状况进行选择。对现有路面裂缝或接缝处错台超过0.6cm的情况, 采用2.5cm厚的沥青混合料作中间隔离层是合适的。

5 施工中的几个问题

1) 中间隔离层的铺设。中间隔离层的铺设可采用标准施工程层的收缩裂缝也会增多, 此时使用由熟石灰和水组成的石灰浆水, 喷洒在中间隔离层的表面可减轻这些问题。2) 加铺层的接缝。加铺层的锯缝应尽可能早些, 以释放其初始应力, 纵横缝的锯缝深度不小于加铺层的1/3。加铺层与现有路面的错缝若做得好, 可延长加铺层的寿命。铺层接缝与现有路面的接缝及裂缝的错缝间距至少为90cm;为防止接缝处原路面板下唧泥的发生, 加铺层设缝与原路面接缝或裂缝应交错布置。在铺设隔离层前, 承包商应准确标明现有路面的接缝和裂缝位置, 允许误差在10cm内。同时允许在规定的最大缝距内进行缝的调整, 以利错缝。对于重交通荷载的道路, 必须设置带传力杆的接缝, 但对错缝不强调。传力杆的直径为32~38mm, 根据其加铺层厚参照附表选用。

6 结语

美国曾于1989年对非粘结加铺层的服务状况进行了调查, 调查显示服务状况优良。说明该项技术对路况较差的道路是合适的, 该项技术与重建及其他加铺层技术相比具有良好的成本效益。

参考文献

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加铺层结构 篇7

根据用途及原混凝土路面的现状, 在废弃旧水泥混凝土路面上加铺水泥混凝土层的设计, 首先进行技术比较, 经过选择, 可以采用分离式或结合式水泥混凝土加铺结构。

1.1 分离式混凝土加铺层结构设计

对原混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力进行评定, 分离式混凝土加铺层适用于等级为中或次, 或者原混凝土板存在平面尺寸不同、接缝形式不同、位置不对应、路拱横坡不一致。加铺层铺筑前应更换破碎板, 修补裂缝, 磨平错台, 压浆填封板底脱空, 清除接缝中失效的填缝糊和杂物, 并重新封缝。普通混凝土、钢纤维混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土是加铺层常用的材料。普通混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土加铺层的厚度不宜小于180mm, 钢纤维混凝土加铺层的厚度不宜小于140mm。

1.2 结合式混凝土加铺层结构设计

结合式加铺层适用于损坏状况和接缝传荷能力均评定为优良混凝土路面结构。结合式加铺层的最小厚度为25mm, 加铺层成功的关键是加铺层与原混凝土面层的结合。为了达到此目的, 首先, 将原混凝土面层表面的污垢和水泥砂浆体采取措施彻底清理, 达到表面粗糙, 然后, 为了加铺层与原混凝土面层粘结为一个整体, 将高强的粘结剂, 如环氧树脂等涂在清理后的表面。由于加铺层薄, 层内不设拉杆和传力杆, 加铺层的接缝形式和位置必须与原混凝土面层完全对齐, 以防加铺层产生反射裂缝或与原混凝土面层之间出现层间分离。

2 加铺层混凝土板厚度设计参数

2.1 标准轴载与轴载换算

通常情况下, 以汽车轴重为l00k N的单轴双轮组荷载作为水泥混凝土路面结构设计的标准轴载。同时, 可按等效疲劳损坏原则将各种不同汽车轴载的作用次数换算成标准轴载的作用次数, 道路交通繁重程度可以根据标准轴的作用次数判断。

依据混凝土疲劳方程, 水泥混凝土路面的轴载换算公式如下:

式中:NS-标准轴载的作用次数, 次/日;Ni-各级轴载的作用次数, 次/日;n-轴载的分级数目;Pi-各级轴载单轴或双轴总重, 次/日;δi-轴一轮型系数, 单轴一双轮组时, δi=1;单轴一单轮时, 按式 (1) 计算;双轴一双轮组时, 按式 (2) 计算;三轴一双轮组, 按式 (3) 计算。

2.2交通分级及标准轴载累计作用次数计算

水泥混凝土路面承受的交通, 按设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数Ne划分为四个等级, 即特重交通、重交通、中等交通、轻交通。具体分级如表1所示。

水泥混凝土路面的设计基准期为路面达到预定的极限状态时所能使用的年限。水泥混凝土路面的使用年限, 可根据国内外使用经验, 并参照交通等级确定一般使用年限为20~30年。若确定很长的使用年限, 则远景交通量很难估计准确, 而且会使初期建设投资过高。

2.3 基层顶面的当量回弹模量

底基层和垫层同时存在时, 将底基层和垫层换算成具有当量回弹模量和当量厚度的单层, 然后再与基层一起计算基层顶面当量回弹模量。

在旧沥青路面上加铺水泥混凝土路面时, 旧沥青路面的顶面当量回弹模量值, 应通过承载试验或弯沉测定法确定旧路面顶面的当量回弹模量Et;如用汽车实测路段的回弹弯沉值, 可按统计计算的方法确定计算回弹弯沉值l0, 按下式转换成基层顶面的当量回弹模量Et:

式中:l0-以后轴重100k N的车辆测得的计算回弹弯沉值, 以0.01mm计。

2.4 水泥混凝土的设计强度与弯拉弹性模量

水泥混凝土路面以28d龄期的弯拉强度作为设汁控制指标, 当混凝土浇筑后90d内不开放交通时, 可采用90d龄期的弯拉强度。各交通等级要求的混凝土弯拉强度标准值不得低于表2的规定。

3 加铺层设计步骤

考虑荷载应力和温度翘曲应力综合疲劳损伤作用的水泥混凝土土加加铺铺层层厚厚度度和和板板平平面面尺寸确定方法。通过对加铺层性能的研究, 可可以以看看出出, , 在在进进行行水水泥泥混混凝土路面加铺设计及施工时, 应按照以下的的步步骤骤进进行行::

第一步, 对原混凝土路面进行全面的技术调查, 其主要内容包括:原有公路设计、施工、养护等技术资料;原有公路路面运营的损坏状况 (一般包括路面损坏的种类类型、结构损坏的轻重程度、修补的内容及修补方式等) ;路面结构强度状况 (即路面表面弯沉值、接缝处的传递荷载的能力、路面板底脱空等) ;已承受的交通荷载及预计的交通需求情况, 如交通量、轴载组成及增长率等;环境条件, 如沿线气候条件、地下水位以及路基和路面的排水状况等。

第二步, 对交通参数进行广泛收集并进行充分分析, 收集日交通量, 整理研究轴载组成数据, 按照论文的分析结果, 对设计车道标准轴载日作用次数进行计算;由经过确定得出的交通等级选定设计基准期, 对设计基准期内交通量年平均增长率进行预测, 计算设计基准期内标准轴载的累计作用次数。

第三步, 确定将要进行的加铺层路面的结构形式:确定对原路面结构的利用和处理意见及措施 (包括路床、垫层、基层) , 确定加铺结构层拟采用的工程材料的类型和加铺材料的厚度;依据交通等级、道路等级和所选变异水平等级初选加铺层混凝土板厚度, 最后确定路面板的平面尺寸和接缝的构造形式。

第四步, 确定选用的加铺层路面材料的力学性能参数, 通过试验的方法确定路面混凝土材料设计受弯拉强度和弹性模量, 通过现场试验确定基层、垫层和路基的回弹模量以及基层顶面的当量回弹模量。

第五步, 通过理论公式计算得到荷载疲劳应力。

第六步, 通过对不同地区自然区划的研究确定和计算温度疲劳应力, 并计算温度疲劳应力系数。

摘要：文章研究了水泥混凝土路面加铺层的设计类型, 分析了加铺设计的参数。针对加铺层进行了研究, 提出了加铺层设计施工的具体步骤, 研究成果对公路改扩建中水泥混凝土路面加铺改造具有可借鉴的实际工程价值。

关键词：公路改扩建,路面,加铺层,设计参数

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加铺层结构 篇8

要保证加铺沥青砼路面的施工质量,延长使用寿命,保证使用功能,必须解决好旧水泥路面病害检测、处治、水泥路面和沥青路面层间结合、旧水泥路面反射裂缝防治、加铺后原有公路设施改造等关键技术。

1.1 加铺前旧水泥混凝土路面病害处治

(1)对改造路段进行详细调查、检测,弄清病害种类、范围,分析病害原因、严重程度,评价路面技术状况。(2)对路面病害进行综合处治,包括:对路基、基层、底基层破损的路段进行综合处治,对排水不良路段完善排水设施,对破坏严重的板进行更换,对脱空板进行压浆处理,对裂缝、胀缝等进行封缝处理,对有缺陷、病害的桥、涵等结构物或因加铺增加了恒载而需加固的桥涵进行处治。

加铺前旧水泥混凝土路面的病害处治效果,在工程实践中主要采用弯沉指标来控制,如何较合理地确定弯沉控制指标非常重要,过严将直接导致处治工程量较大,过松将会影响加铺改造质量。

在工程实践中一般按如下原则进行处理:

(1)单点实测弯沉值Lr≤20的板,不做处理。(2)单点实测弯沉值20<Lr≤40,或同一块板4角单点实测弯沉值中最大值为40<Lr≤60的板,在该板四角、四周及中心钻9个或11个孔做压浆加固处理。(3)单点实测弯沉值Lr>60,或同一块板4角单点实测弯沉值中有2点大于40的板,凿除旧板浇注新混凝土。(4)凿除所有断板,整修基层(如基层松散用C15贫混凝土修复),新浇注强度等级不低于C25的混凝土板,待强度达到80%后铺筑加铺层。(5)角隅断裂、接缝碎裂的板块,在裂缝外围20cm的范围内用切割机切割成矩形,凿除碎块,整修基层,浇注新混凝土。

1.2 水泥路面和沥青路面层间结合

旧水泥混凝土路面与加铺沥青混凝土的结合质量也是影响加铺沥青混凝土使用质量的因素之一,目前一般通过旧水泥混凝土路面凿毛、打砂技术增加粗糙度来加强层间结合力,还可在层间使用稀浆封层。另外,层间的清洁也十分重要,必须用高压水枪反复冲洗,不留浮渣。若水泥面板裂缝处治使用了土工材料,其贴缝粘结施工质量也十分关键,施工必须加强小型设备配置和工艺控制,确保施工质量。

1.3 防治旧水泥混凝土路面反射裂缝的措施

旧水泥砼路面加铺沥青砼进行维修改造最大的难点是防止或减少水泥混凝土旧路面的反射裂缝,反射裂缝是指由于下层裂缝或接缝所引起加铺层的裂缝。下层水泥混凝土板的水平位移和在板缝或裂缝两侧板的相对垂直位移是造成加铺层反射裂缝的主要原因。因温度变化造成水泥混凝土板收缩或膨胀而产生的水平位移及因荷载作用而产生的垂直位移,对加铺层分别产生拉应力和剪应力,从而使加铺层产生反射裂缝。

目前主要采用以下几种方法来减少沥青混凝土加铺层的反射裂缝。

(1)设置应力削减层。应力削减层又称应力吸收层,或称沥青橡胶夹层,把裂缝位移引起的应力消散在夹层内,从而减少或避免反射裂缝的产生。(2)铺设土工布、道路专用卷材或土工格栅。类似钢筋混凝土中的防缩钢筋,以高弹模、高强度纤维材料的约束能力限制反射裂缝开展。即在处治后的水泥混凝土路面上,铺1层或数层土工织物作为裂缝阻断层,然后再铺筑沥青混凝土,可减少反射裂缝的产生。(3)设计较厚的沥青混凝土加铺层。增加沥青混凝土面层厚度,可减少与旧路面板间的温度变化,降低拉应力、弯沉差、剪应力,从而减少反射裂缝的产生。(4)采用冲击压实破碎水泥混凝土板。用多边形冲击式压路机对混凝土板进行冲击破碎,将原水泥路面断裂成0.6~1.0m左右的小块,并予以稳固。由于板块变小,裂缝处将不承受弯拉应力,剪力通过裂缝间的骨料嵌锁传递,从而将集中的宽大反射裂缝分散成多而细小的裂缝。(5)设置裂缝缓解层。在处治后的旧混凝土路面上增设1层开级配沥青碎石(一般约厚6~9cm),使反射裂缝在该层中延伸足够的高度,耗尽开裂能量,以至无力再向上延伸,从而减少反射裂缝的产生。(6)使用针入度较大的高粘度沥青或使用特殊改性沥青作为结合料或在沥青混合料中加入纤维,也可减少反射裂缝的产生。

1.4 加铺后原有公路设施改造措施

加铺沥青混凝土的厚度一般在6~18cm,加铺后沿线既有公路设施有的已难以满足规范的规定,应进行相应改造。为减少路面维修加铺后的改造工作量,建议公路新建时对上跨结构、标志应适当提高净空高度,高速公路可按5.5m来控制,防撞护栏适当提高设置高度或留长立柱高度。

(1)防撞护栏、路缘石升高。加铺层会使路面标高抬高,中央分隔带和两侧防撞护栏高度不满足规范,原有两侧路缘石高度不够,都需要调整。路缘石采取直接加铺1层混凝土或铺设预制块,但应注意边缘轮廓线连续顺适,确保线形美观。防撞护栏既可以取出立柱后重新打入更长立柱来提升高度,也可以采取焊接加长立柱的方法。若加铺路面比较薄、原有护栏板上立柱长度有富裕,也可重新调高立柱孔眼位置来直接提升护栏板高度。(2)桥梁加铺处理。在原桥面上直接加铺沥青混凝土,增加桥梁结构的恒载,需要对桥梁结构进行验算,确定是否需要加固改造。为避免结构加固,桥面也可加铺特殊处理的沥青混凝土,如12cm的微表处,通过减薄厚度来减少恒载的增加,但使用年限一般只有35年左右。桥梁段和路基段加铺厚度不同时,则需要进行调坡处理。桥梁较多的山区公路,调坡处理一定要下功夫,不能影响纵断面线形和行车舒适性。(3)公路上方各种设施的净空调整。由于路面标高增加,使原满足净空要求的上跨结构物(如车行桥、人行天桥、管线等)和各种交通标志的净空不足,应做相应升高改造。同时,也必须与相交公路、服务区、收费站广场等衔接顺适。

2 结束语

水泥混凝土上加铺沥青混凝土面层是改造旧水泥混凝土路面行之有效的方法,其具有工期短、对交通影响小、修复后路面服务性能好等优点,与挖除重建相比,虽然个别路段要进行调坡或对路面设施进行升高处理或对桥涵结构物进行加固改造,还有反射裂缝防治措施只能延缓或减少反射裂缝,不能从根本上消除,但其避免了因路面挖除重建而带来的费用大、工期长、对正常交通干扰大和对环境影响大等问题,社会和经济效益显著。

摘要：本文结合笔者多年施工管理经验,以某水泥混凝土路面维修改造工程为研究对象,对延长沥青砼加铺层使用寿命的措施进行了详述,谨供大家作参考之用。