随着公路交通量和汽车载重量的增大,对路面结构的破坏日渐加重,越来越多的旧混凝土路面面临着修复工作。与沥青路面相比,水泥混凝土路面的修复比较困难,即使在旧混凝土路面上加铺沥青罩面层是一种改善其使用性能的有效措施,但在沥青加铺层中出现反射裂缝仍是需要解决的主要问题。反射裂缝本身对罩面层的使用性能影响不大,但环境因素(雨雪、氧化、粉尘)的负效应,常常使得裂缝迅速向四周扩展,缩短罩面层寿命。为了能有效地减缓旧水泥混凝土路面上裂缝的反射速度,或减薄沥青罩面层厚度,国内外研究人员进行了大量的试验,既积累了成功经验,也吸取了许多失败的教训。 宁通公路六合东至扬州段水泥混凝土路面经过12年的运营,水泥混凝土路面出现不同程度的损坏,包括板块断裂、板角断裂、错台等情况,严重影响行车的舒适性和安全性,需在旧水泥混凝土路面上进行沥青混凝土罩面,并对如何延缓沥青罩面层反射裂缝的产生进行研究。
旧水泥混凝土路面上加铺沥青层是一种特殊的路面结构,其应力应变特性与一般弹性层状体系有较大的差别。由于接裂缝的存在,旧水泥混凝土路面作为基层的整体强度降低,而且在外力荷载作用下,沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车辆通过不连续的板体时,沥青混凝土加铺层中由于接裂缝两侧相邻板块产生竖向位移差,而出现较大的剪切应力,这种剪切应力是沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝的最主要原因。另外,由于路面暴露在大气中,受气温周期性变化的影响,沥青加铺层和旧水泥混凝土面板都会膨胀,产生温度应力。由于旧水泥混凝土路面的应力在接缝处不连续,因此沥青加铺层同时承受它本身以及旧路面所产生的温度应力,特别是在冬季气温较低时,沥青混凝土加铺层会因为与接裂缝对应处的拉应力过大而开裂,形成所谓的温度型反射裂缝。因此,沥青加铺层设计是沥青加铺层厚度设计,而厚度由行车荷载和防止反射裂缝两个因素控制。由于水泥混凝土面板强度较高,将其作为基层,在其上加铺沥青混凝土的这种路面结构,强度一般能满足要求,关键是防止反射裂缝的产生。虽然我国目前旧水泥混凝土路面改建工程日益频繁,但现行的《公路工程沥青路面设计规范》并没有把旧水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层设计这一内容包括在内。
玻纤复合土工布的全称是,玻纤复合土工布是以玻璃纤维为增强材料,通过与短纤针刺无纺布复合而成的土工材料,是一种新兴的土工合成材料。玻纤复合土工布不同于一般机织布。其 特点是经线与纬线的交叉点不弯曲,各自处于平直状态。用捆绑线将两者捆扎牢固,可全面较均匀同步,承受外力,分布应力,且当施加的外力撕裂材料的瞬时,纱线会沿初裂口拥集,增加抗撕裂强度。 经编复合时,即利用经编捆绑线在经,纬纱与短纤针刺土工布的纤维层间反复穿行,使三者编结为一体。因而玻纤复合土工布既具有高抗拉强度,低延伸率的特点,又兼有针刺非织造布的性能。因此玻纤复合土工布是一种可用于加筋增强,隔离防护,并具有三维整体方向及水平均有较好的聚土弃水的作用。因其固体基质和气孔均呈连续相、成为多孔隙的过滤效应,是一种多功能的土工复合材料。它是当今国际上高水平的应用土工复合的基材。
减缓反射裂缝:反射裂缝是由于旧混凝土面层在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中所造成的,它包括因温度和湿度变化而产生的水平位移,以及因交通荷载作用而产生的竖向剪切位移。前者导致接缝或裂缝上方的沥青加铺层内出现较集中的拉应力;后者则使接缝上方的沥青加铺层经受较大的弯拉应力和剪切应力。 由于土工格栅的模量很大,达到67gpa,作为刚度大的硬夹层应用在沥青罩面层中,其作用是抑制应力,释放应变,同时作为沥青混凝土加筋材料,提高加铺层结构的抗拉和抗剪能力,从而达到减少裂缝的目的。实践表明,一条改变了方向的水平裂缝的对应裂缝能量可从其起点移动0.6米,1.5米以上宽度的加筋材料有助于确保能量在裂缝两侧完全消散。
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