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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流水泥混凝土路面沥青混合料功能层研究.pdf.doc.精品文档.导 师姓 名 职称申 请 学 位 级别论文 提 交日 期学 位 授 予 单 位学 科 专 业名 称水 泥混凝 土 路 面是 高 等级路 面的 重 要 结 构 型 式 ，具 有使 用寿 命 长、养护工 作量 小 、能源消耗 少 、施 工 简 便以 及 对 交通 等级和 环 境 适应性强 等优点。 但 是 由 于 各种 原 因 ，我国 早 期修 建的水 泥混凝 土 路 面使 用寿 命 大 大 低 于 设计使 用年 限 ，断裂和 脱空等早 期病 害十 分普 遍。 为了 延 长混凝 土 路
2、 面使 用寿 命 ，本 文进 行 层间加 铺沥 青 混合料功 能层的 研 究 ，该 研 究 对 减少 水 泥混凝 土 路 面的 早 期破 坏 ，改 善 混凝 土 路 面使 用性能，建设节约 型 社 会具 有重 要 理论意义 。本 人声明 ：本 人所 呈 交 的 学位 论文是 在 导师的 指 导下， 独 立 进行研 究工作 所 取 得 的 成 果 。除 论文中 已 经 注 明 引 用 的 内容 外， 对论文的 研 究做 出重要贡 献 的 个 人和 集体 ， 均 已 在 文中 以 明 确 方 式 标明 。本 论文中 不包含任何未 加 明 确 注 明 的 其 他 个 人或 集体 已 经 公 开 发
3、表 的 成 果 。本 声明 的 法律 责 任由 本 人承 担。七日 南翻 豳 酸层 间处理 ， 并 为 其他 类 似 工 程 设 计 与施 工 提供 参 考。土 凝 固初 期 ， 界 面 过 渡层 将 基 层 与面 层 结合 为 一体 。 随 着 时 间的推移 ， 基 层 与面 层 各 自的弹性 模 量 、 泊松 比和强 度 以 不 同 的速 度 增 长 ， 同 时 面 层 水 泥 混凝 土 产生 收 缩 变 形 和周期 性 的温 度 变 形 ， 在 面 板 横 缝切 割 后 面 层 与基 层 之间存 在 不 等 量 变 形 ， 导 致 本 来 融 为 一体 的基 层 、 过 渡层 和面 层
4、沿 过 渡层 开 裂和破 坏 ， 造 成 面 层 与基 层 分离 ， 且 分离 界 面 处于一种 非光滑 的凹 凸 不 平 状 态。第 二章中详细介绍。的情 形 ， 并 提出综 合 摩 擦 系 数 来 反 映界 面 的力 学 特 性 。的结构 荷 载 应力 嗨扑惆 宓淖 鱊 。国外 针 对 水 泥 混凝 土 路面 的层 间作 用 机 理 研 究 较 少 ， 主要 通 过 工 程 实 践来 验证 。 主要 有 以 下 三 种 层 间接触形 式 。并 自行 开 发冲 刷 仪 器 ， 比 较 不同材 料的 抗 冲 刷 性能 ， 得 出 结 论 ： 隔离 层 抗 冲 刷 性能 主要 受基层 唧 浆 ，
5、 板 底 脱 空 等 现 象 ， 路面使用 性能 较 好 。 设置 层 间功 能 层 消 除 了 层 间过 渡 层 对路面使用 性能 的 影 响 ， 因此 建议层 间设置 隔离 层 或隔离 剂 ， 以 消 除 层 问 相 互 粘 结 ， 避 免层 间过 渡 层 断 裂 破 坏 而 造成面板 的 损 伤 或开 裂 。 恃 痢 且 恢钟 檬 橐 杭 案春先 榛 恋任T 牧 希 谰 莨 淌褂 靡 G 气但 是 ， 对 于 层间 功能层的 常 用材料， 目前尚 未 形 成统 一 的 体系 。 对 功能层材料本 身 及其性 能， 如功能层自 身 材料的 技术 性 能与要 求 、适用条 件 、厚 度 与指
6、 标评价等 ， 尚 缺 乏 深入 系 统 的 研 究 。 路面设计中 ， 对功能层的 材料类型、要 求 、用量 及 施 工 要 求 等 也 没有 进行详 细 设计和 说 明， 大 部 分 设计往 往 只 一 句 话 涵 盖 、并 未 做专门 的 陈 述 ， 在 路面计算 中 也 不计算 功能层的 厚 度 ， 按 施 工 规 范 操 作 即 可 ， 这 种 作 法 是 不 科学 的 。究 关 注 较少 。 本文 主 要 研 究 内 容根 据 国内外 沥 青混合 料 设计 方法 ， 参 照 规 范各 级 配 范围及 中值 ， 优 选 三 种 混合 料 ， ， 进行 性 能 试 验。响 ， 提 出
7、合 理的 材 料 组 成 和 基本的 材 料 控 制 指 标， 以 满 足 路 用 性 能 及 力 学 要 求 。图 研 究 技术 路线图第 二章基 于 传 统 强度 理论 的水 泥混凝 土路面 模 型， 假定 面 层 与 基 层 为 光滑接 触： 即在 接触面 上， 面 层 与 基 层 沿 法 向的位 移 相 等 ， 沿 法 向的力相 等 ， 但 沿 切向可以 有 相 对 滑动， 且切向剪 力忽略 不计 缤 。传 统 路面 理论 主 要依 据路面 混凝 土的抗 折 强度 和抗 折 疲 劳强度 作为 控 制 裂 纹 出现的指标。一旦 路面 出现可观察到 的宏 观裂 纹 ， 则视路面 已 断 裂
8、 破坏 ， 即断裂 裂 纹 的出现是混凝 土面 层 结 构 破坏 的临界 状 态 【 】 。图 传 统 理想 路面 模 型图 实 际路面 模 型过渡 层 顶 面 的弹 性 模 量 、泊松 比 和强度 与 混凝 土面 层 的弹 性 模 量 、泊松 比 和强度 相同， 而 过渡 层 底 面 的弹 性 模 量、泊松 比 和强度 与 基 层 的弹 性 模 量、泊松 比 和强度 相 同。在 过渡层 没 有破坏 的情 况 下 ， 面 层 、过渡 层 和基 层 紧 密结 合 ， 形 成 了一个 整 体 。实 际路面 结 构 层 的情 况 与 理想 模 型之 间 存 在 较 大 差 异。从室 内 试 验和实
9、际路面 中 可以看到 过渡 层 ， 如图 和 所 示 。大 的 破 坏 。混 凝 土而 层 膨胀 时 ， 基 层 限 制混 凝 土面 层 膨胀 的 约 束 应 力对面 层 底而 产 生压应 力，醵 压应 力的 反 作用 对基 层 顶 面 产 生拉应 力， 而 上 述 拉压应 力同 时 作用 在层 间界 面 上 ； 反之， 混 凝 土面 层 收 缩 时 ， 面 层 底面 受到 拉应 力和 基 层 顶 面 受到 压应 力， 该拉压应 力也同时 作用 在层 问界 面 上 。因 此 ， 面 板 膨胀 和 收 缩 变形 受到 限 制而 产 生层 问约 束 力， 该约 束应 力对层 问界 而 产 生水 平
10、向 的 拉压应 力。式 中 为平均 扳 温 的 变化量 。得 由此 产 生的 约 束 应 力：由于层 间界 面 层 断 裂 后 部 分 界 面 层 仍 与水 泥 混 凝 土面 板 连接 为 一整 体 ， 造成 面 板 底面 凹凸 不 平， 在路 面 行车 荷 载作用 下 ， 将 加快水 泥 混 凝 土面 板 的 断 裂 破 坏 。温 度 变化造成 层 间过渡 层 破 坏 后 ， 层 间约 束 变为 层 间滑动 摩 擦 和 嵌 锁 ， 面 板 的 胀 缩变形 较为 自由。若 层 间过度 层 较薄 ， 过渡 层 断 裂 后 基 层 顶 面 仍 较为 完 整 ， 则 面 板 水 平胀缩 变形 的 相
11、对移 动 面 基 层 处于同 一水 平面 上 ， 即 基 层 与面 层 仍 然 紧密 接 触， 如图 所 示 ；若 层 间过渡 层 较厚 ， 过渡 层 断 裂 后 的 基 层 顶 面 为不 规 则 曲 面 ， 那么 面 板 水 平胀 缩 变形 引起基 层 与面 层 的 相对移 动 ， 原 相互 嵌 锁 的 层 间不 规 则 曲 面 将 产 生脱 离 ， 从 而 造成 基 层 与面 层 脱 空 ， 如图 ， 即 面 层 与基 层 间的 接 触从 面 接 触转 化为点 接 触或 线 接 触， 面 层 底面的 支撑面 积 显著减 少 。图 层 间断 裂 后 基 层 顶 面 为平面 的 层 问相对移
12、动 姘逑 蛴 乙贫第 二章 水 泥混凝 土路面 层 间 作用 机 理和主 要破 坏 形 式图 层 间 断裂 后 基 层 顶 面 为曲面 的 层 问 相 对 移 动 姘逑 蛴 乙贫 长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文宽 度 已 接 近混凝 土 的极 限 弹 性 变 形 ，四 年后 的变 形 冬季 为募 ，由此可 以断 定，水 泥 混凝 土 面 板经过 第一个冬季 时 ，层 间 的相对 移 动 已 接 近混凝 土 的极 限 弹性 变 形 ，故层 间 相对 移 动 必 然破 坏 层 间 的粘结，且 离 胀缝越 近层 间 界 面 层 遭到 破 坏 越 早 。层 间 界 面 层 在 面 板水 平 胀
13、缩 和 竖直 翘 曲 作用下产 生 开 裂 破 坏 ，界 面 层 的开 裂 位 置 应为某 一断 面 界 面 层 强度 最薄 弱点 。 由于 界 面 层 厚 度 并 不 完 全 相同 ，故层 间 界 面 层 破 坏 后 ，面 板底 面 并 非 为一个平 面 。 当 层 间 界 面 层 发生 断 裂 破 坏 后 ，面 层 因温 度 变 化 而产 生 的层间 相对 移 动 具有不 可 恢 复性 ；若基 层 顶 面 构 造深 度 较大 ，则 面 层 与 基 层 将从 层 间 紧 密 接一般 来 说 ，水 泥 混凝 土 的早 期收 缩 变 形 远 远 大 于 温 度 变 形 ，收 缩 变 形 在 混凝
14、 土 面 层中产 生 的拉应 力 是 非 常 巨大 的。 若不 及 时 割 缝，巨大 的收 缩 应 力 将使面 层 很快 被 拉裂 ，形 成 不 规 则 的裂 纹 。 因此 ，为了防 止不 规 则 收 缩 裂 纹 的出 现 ，混凝 土 面 层 必 须 尽 早 进行割 缝处 理 。 这 样，在 混凝 土 自身 收 缩 、 温 度 变 形 以及 外荷载 的综 合作用下，割 缝的下端将由于 应 力 集中而 产 生 规 则 裂 纹缤 并 向 下扩展。第二 章 水 泥 混凝 土 路 面 层 间 作用机理 和 主 要破 坏 形 式以下几 点原因造成 面 层 与 基 层 之 间 的过 渡层 产 生 破 坏
15、【】 ：彳基 层断 开 图 过 渡层破坏 的 三 种 基 本形式基 层板 底 脱 空 和 面板 断 裂 两 类 。水泥 混 凝 土路面基 层的 主要破坏 形式 表 现 为 脱 空 。 路面在 实际 使 用过 程 中 ， 由 于 车辆荷载 的 重复 作 用， 板下 基 础将 产 生一定的 塑 性 变形和 唧 泥 ， 致 使 混 凝 土板的 局 部 范 围不 再 与 基 础保 持 连续 ， 即 混 凝 土 板 下 出 现 局 部 脱 空 ， 这属于 路面的 结构 性 损 坏 。水泥 混 凝 土路面板 底 脱 空 的 产 生是 一个 复 杂 的 过 程 ， 影响 因 素 众 多 ， 包括 水、材 料
16、特 性 、荷载 作 用和 环境因 素 等 。第 二章 水泥 混 凝 土 路面层间 作 用机 理和 主要破坏 形式随 着时 间 的 进一步推 移， 混 凝 土路面板 接 缝处 的 填 缝料 出 现 大 量损 坏 ， 每逢 雨 雪天气 ， 水份 就 会大 量进入 路面结构 层并 在 脱 空 较严重的 地方 积 聚 成流 动 水。 此时 的 路面具备 了 冲 刷作 用的 几 个 条 件：行 车的 荷载 作 用， 大 量的 流 动 水以 及 前 几 个 阶 段 在 路面板 与基 层顶面形成的 空 隙， 路面基 层的 冲 刷变得 越 来越 严重， 唧 泥 现 象 也开 始 出 现 ， 进而出现 脱 空
17、。譬巍水泥 混 凝 土路 面 面 层 断 裂 破坏水泥 混 凝 土路 面 面 板 断 裂 形 成 主婪经 历 三 个 阶 段混 凝 土将产 生 收缩 变 形 ，由 于温度 的 岗 期 性 变 化 ，面 层 与 基 层 之间 存在不 等 量变 形 。继因为 混 凝 土本 身是 一 种 损 伤 体 ，内部 含有微 裂 纹 、 微 孔 隙 ，在行 车 荷载和温度 应力的 作用下，原有体 内的 弥散 裂 隙 进 一 步扩展，且 新的 微 裂 纹 又 生 成 、 扩展。微 裂 纹 扩展并集 总是 和材 料的 弹性 变 形 同 时 出 现 ，且 卸荷后 不 能 愈 合 ，因此 导 致 能 量耗 散 ，使
18、材 料的 强 度 、 刚 度 下降 ，混 凝 土面 板 损 伤 度 会 逐 渐 增 大，路 面 板 板 中 裂 纹 尖 端 附 近 的 混 凝 土逐 渐 损 伤 ，裂 纹 会 逐 渐 发 展和加 剧 。当外 力 使 材 料应力 达 到 混 凝 土拉 伸 强 度 值 时 微 裂 纹迅速 扩展，骨料颗 粒 与 水泥 浆基 体 之间 脱 粘，于是 更多 的 微 裂 纹 扩展汇合 成 宏 观 裂 纹 ，即裂 缝 形 成 。板 底 及板 中 出 现 裂 纹 后 ，荷载作用下受 拉 区 会 出 现 损 伤 ，受 拉 区 应力 增 大，裂 纹 有向 板 顶 扩展的 趋势。受 拉 区 受损 ，承载能 力 下降
19、 ，中 和轴 向 板 顶 移 动 ，导 致 受压区 增 大，该 区 受 压区 损 伤 进 一 步加 剧 ，板 中 裂 纹 延 长 。路 面 不 平 整 时 动 载作用将使 这 种 破坏 加 剧 ，板 中 裂 纹 加 速 扩展。板 底 裂 纹 的 向 上 扩展和板 中 裂 纹 的 进 一 步延 长 ，必 然 会 导 致 两 者 在某一 应力 水平 下互 相 连通，从 而 加 剧 板 的 开 裂 破坏 。造成 我 国水泥 混 凝 土路 面 断 裂严 重，使 用寿命 短的 原因有很多 ，从 破坏 机 理上 分 析，温度 变 化 是 造成 断 板 的 主要原因之一 。 泊 松 比 。混 凝 土路 面
20、的 温度 受 大气温度 的 影 响 。由 于白 天与 黑 夜气温的 差别，混 凝 土路 面 的温度 在一 昼夜之间 要发 生 周 期 性 变 化 。此 外 ，混 凝 土路 面 的 表面 同 大气直 接 接 触 ，受 外界温度 的 影 响 ，但吸、 散 热 路 面 内部 传 导 尚 需 一 定 的 时 间 。因此 ，在沿路 面 厚 度 方 向 ，温度 并非 均 匀相 等 地分 布，而 是 存在着 一 定 的 温差，这 种 温差导 致 了混 凝 土路 面 板 温度应力 分 布的 不 均 匀性 。当外 界气温变 化 的 周 期 较 短，而 混 凝 土的 导 温速 度 较 气温变 化 的速 度 慢 ，
21、则混 凝 土路 面 温度 沿深 度 方 向 的 分 布出 现 不 均 匀的 分 布状 态。白 天，由 于阳 光的 照射，路 表温度 升高很快，而 路 面 内部 温度 上 升相 对 较 慢 ，使 得路 面 上 表面 温度 变 形大于下表面 ，路 面 板 有向 上 翘曲的 趋势，由 于混 凝 土板 自 重、 相 邻 板 块 及地基 反 力 的 作用限制变 形 发 展，导 致 下表面 处 于受 拉 状 态。夜间 ，由 于大气温度 降 低 速 度 较 快，而 混凝 土路 面 板 内部 降 温速 度 较 慢 ，从 而 使 路 面 下表面 及内部 温度 高于路 面 上 表面 温度 ，相应温度 变 形 大于
22、上 表面 ，路 面 板 向 下翘曲，同 样 的 变 形 受 到 约 束，从 而 导 致 路 面 板 上 表面 处 于受 拉 状 态。当上 下表面 温度 梯 度 较 大时 ，产 生 的 温度 翘曲拉 应力 也 相 应增 加 ，当超过 相 应龄 期 的 混 凝 土的 抗 拉 能 力 时 ，即产 生 温度 翘曲应力 断 板 【】 。因此 ，如 何 缓 解 面层 的 温度 应力 ，成 为 水泥 混 凝 土路 面 研 究 中 急需 解 决 的 课题。第 二章 水 泥混凝 土路面 层 间 作用 机 理和主 要破 坏 形 式 屯 式中 ： 觥 !1 曜 贾 嵩 豍 诹 俳绾晌 淮 暮稍仄陀 ；综 合 温 度
23、 应 力 和荷 载应 力 对面 层 的 影 响 ，缓解 路面 断裂 破坏 需 从 这 两方面 入 手 。 减少 温 度 应 力 和荷 载应 力 对路面 板变形 的 限 制，一 是 要提 高基 层 的 平整 度 ，减 少 路面 板与基层 之间 的 摩擦； 二是 要阻 止 过渡 层 的 生成 ，即 进 行 层 间 处理，一 个 有 效 的 方法 即设 置层 间 功能 层 。 本章 小 结厚 度 的 层 ，这 个 “层 ”的 结构 和性质 与水 泥混凝 土面 层 和基 层 有 较大 的 区 别，称 为 “过渡层 ”。应 力 和荷 载应 力 作用 。水 泥混凝 土路面 层间 功 能层作 用分 析 刚
24、性 基 层水 泥混凝 土路面 基 层与 面 层刚 度 协 调问 题基 层顶 面回 弹模 量在 之间 ， 基层刚 度 很高日 交通 流量 约 辆日 ， 重车 比 例 达到 以上破 碎板大多 数 板角断 裂发 生在行 车 道板驶 离 段未 检 测大 多 数 板角断 裂发 生在行 车 道板驶 离 端 外 侧板角。从 现 场 调查 和 检 测 计算 的结果来长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文 半刚性 基 层 水泥混 凝 土路 面 基 层 冲刷 问 题半刚性 基 层 材料 的 水稳定 性 不 仅 是 指静 态水作 用， 还体现 在材料 经 受压力 水和 流 动水的 作 用。 表 面 水通 过 不 同
25、 途径 进 入 水泥混 凝 土路 面 结构层 时 ， 如果未 能 及 时 排出 ， 而是 滞留在面 层 与 基 层 之间， 就会 导 致 基 层 局部潮湿 甚 至 饱水； 在行 车荷 载 作 用下 ， 路 面结构层 内或 基 层 材料 中 的 自 由水会 产 生 相 当 大 的 水压力 ， 这种有压力 的 水会 冲刷 基 层 材料 的 细 料 ， 一 次冲刷 的 量 是 很 小 的 ， 但 在行 车荷 载 的 反复 作 用下 ， 经 过 多 次冲刷 ， 冲刷量 逐 渐增 多 ， 从而 在路 面 裂 缝 中 形 成细 料 浆， 久而 久之 ， 在行 车荷 载 作 用下 ， 细 料 浆被逐 渐压挤
26、 出 裂 缝 ， 最 终 形 成唧 泥现 象 。 显 然， 路 面 结构层 内 自 由水的 水压力 随 行 车荷 载的 增 加而 增 大 ， 同 时 冲刷 量 随 行 车反 复 作 用次数 而 增 加。 基 层 的 冲刷 程 度 与 进 入 路 面 结构层 的 水量 大 小 有关， 进 入 的 水愈多 ， 冲刷 程 度 愈大 ， 冲刷 程 度 还与 基 层 材料 本 身 有关，材料 中 含 有细 料 越 多 ， 冲刷 愈严 重 【 】 。第 三章 水 泥混凝 土路面 设 置 层间 功 能层作 用分 析如 温度 变 形能自由地 展 开，不 受约束 ， 则并无 温度 应 力产 生， 若是 变 形受
27、到约束 ， 则温为 零 ，层间 按 照 完 全光 滑 的条件进 行计算 ，其 模 型如 图 ，各参数 如表 。表 各层基 本 材料参数材料名称水 泥混凝 土面 层沥青功 能层基 层本 文 采 取图 所 示模 型， 进 行温度 应 力计算 ， 温度 梯 度 取 ， 计算 结 果如一 瓵 !A 辔榷 槭 饣 砻 妫籗 沥青稳 定 碎石 粗 糙；由此可见 ， 水 泥混凝 土面 板 与基 层的接 触 状 态对 面 板 底 面 的温缩 应 力影响很大 ， 在水 泥混凝 土路面 早 期 强度 还没未 达 到设 计强度 时 ， 降 低层间 摩 阻和 粘 结 力可防 止 混凝 土面 板 早 期 开裂， 对 水
28、 泥混凝 土路面 的使 用寿 命 至 关 重要 。 所 以 考 虑设 置 沥青混凝 土功 能层， 使 与面 层直 接 接 触 为 沥青混凝 土， 而非 直 接 与基 层接 触 ， 改 变 了 层间 接 触 状 态， 有效降 低温缩 应 力。长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文设 置 功能层 ， 可以改 善 水 泥 混 凝 土路面 的荷 载应力受力状 况 。基 于 如图 所示 计沥青 功能层 ， 也相当 于 在 面 层 底 部 设 置 了 一个软弱夹层 ， 使 面 层 受力增 大 ， 但 是 增 大 效果 并 不 明 显 ， 可以忽 略不 计。和 不 含 过渡层 的混 凝土试 件 抗 折强 度
29、 比【 】。由于 荷载、 温度 变化 、 混 凝土收 缩等 作 用 ，消 除 了 过渡 层 的不 利 影 响 ， 从 而减 少 路面 的断 裂 破 坏 。第 滤 肽潞 删 设 置 间 助 能层 怍用分析图 功能层 阻 水 功能示 意 图混 凝 土 基 层的 收 缩 开 裂 和 温 度 开 裂 是 无 法 避免的 ， 面 层的 模 量 愈 大 ， 在 相同 位 移 的情况 下所 产生 的应 力就 愈 大 ， 反映到 裂 缝 尖端 的应 力集 中 系 数 或应 力强 度 因 子也 愈 大 。而 层间 柔 性 功能层的 弹性 变 形 吸收 了 由 面 层传 递来裂 缝 尖端 的集 中 应 力， 这种
30、 密实 的夹层结构由 于 自身良好 的抗 疲劳 性 能以及在 结构中 的变 形 吸能作 用， 可以对 面 板 断裂 起到一定 的延 缓 和 抑制的 作 用。 本章 小 结本文采用 基质 沥 青，参 照 重 交 通道 路石 油沥 青的技 术 指标，按照 公 路工毛体 积 相 对密度根 据 国内外 沥 青混合 料 设计 方法 ，参 照 规 范 各 级 配 范 围及 中值 ，选 用三 种 混合 料 ， ， 作为功 能 层混合 料，进 行 初步探 索 性 试 验，各 级 配 如 表 埃 ，表 混合 料 矿 料 级 配表 本 研究采用马 歇 尔实验来确 定最 佳 油 石比 。选 用 一 一 ， 三种 混
31、 合料 ，按 以 下步骤 确 定相应的 最 佳 沥 青 用量 。 要 求 制 备 ，试 件 直第 四章 功能层材 料 设计及 性 能研究最佳油石 比在水泥 混 凝土 路 面 层间加 铺沥 青 混 合料 功能层，目的是 改善 层间接 触 ，减 轻由 于 重载作用 所 导致的面 板 断裂、板 底脱空 等 病 害 ，延长水泥 混 凝土 路 面 使用 寿命 。 但 柔 性 功能层在重 复交通荷载作用 下 也 会 产 生 塑性 变 形 ，导致层间脱空 ，影 响 路 面 使用 效果，对水泥 混 凝土 路 面 使用 性 能带 来不 利 影 响 。 因此，研究层间功能层的累 积变 形 与 荷载作用的关系 与
32、变 化 规律 ，为 层间功能层设计提 供 设计指 导，是 非 常必要 的。图 功能层累 积 变 形 测 试 装 置 模 型豳圈 匝 楹 稍兀菏 匝 楹 稍豋 直 鸾 组 对比 试验 ， 分 析 不 同级 配与 沥青 用 量对功能层混台 料累积 变 形的 影 响。表 三 种混 台 料变 换油 量是 佳油 量温 水浴 两小时 ， 以 保证 试件 在 恒 温 条件 下 试验 。 试件 准 备 阄 滤 叫 魏 稍 刈 饔 茫 允苍诨 疃 职逡 徊 喾 巳 缤 踩 搜 学北 论文图 约 谎 雇 变 形 由 室 内 模 拟 实验 可 以 初 步 推 断 ， 功能层位于水泥混 凝 土面板 之 下 ， 由 于
33、车 辆 荷 载 的长 期 作 用 ， 在 面板 接缝 处 和面板 角 隅 处 ， 会发生 类 似 于上 述变 形、翘 曲、破 碎 、断 裂等破 坏， 当 功能层累积 变 形过太 和产 生 裂缝 破 坏后， 就 会失 去 原 有的 作 用 ， 反而 对路 面行车 和基层造 成不 利 的 影 响。 功能层累积 变 形过大 ， 易 发生 层间脱空 ； 功能层产 生 裂缝 破坏， 由 面板 进 入的 水分 容易 渗 入到 基层， 造 成冲 刷。 因此 ， 有必 要 对功能层累积 变 形进 以 上 。 鉴根 据 、 、 一 三 种沥青 混 合料随荷 载 作 用 次 数 增 加的 累积 变 形试验表 、
34、毒 兮群荷 轰溉 荷 载 作 用 次 数 一 三 种油 量下 荷 载 作 用 次 数 与 累积 变 形曲线从 变 形增 俣 壬霞 砜 矗 沃 可 见 沥青 用 量对于变 形增 长 率影 响很明 显。 沥青 混 合料足一 种粘 弹 性 塑 性 材料， 其 抗 变形能取决于沥青 的 粘 结 力 和矿 料颗 粒之 问 的 嵌 挤力 。 在 荷 载 作 用 下 ， 沥青 混 合料的 自由 嘤 昧 勘 湫 卧 鲷匏俣 茸 羁 欤长 堂 太 学坝 十 学位论文荷载 次 数 、 一 虻惦蚯 三 种油 量下 荷 载 作 用 次 数 与 累积 变 形曲线 混 合料累积 变 形规 律 同 一 ， 三 种油 量下
35、累积 变 形随着 荷 载 作 用 次 数 的 增、 混台 料荷载 次 数 、厂 三 种混 台 料不 同油 量下 累积 变 形对数 拟 台 公 式 可 见， 在 整个 累积 变 形过程 中 ， 无论是 哪 一 类 混合料， 一 一图作 用 下 ， 变 形呈 双 峰 式稳定 变 化增 长 ， 但 应 变 速率基本保持 不 变 。 此 阶 段 发生 以 剪 切流长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文 不 同 沥 青用量变形 不 同 沥 青用量 下 累积 变形 一 不 同 沥 青用量 二 种 油 置 混 合 料 在 三种 沥 青油 量 下 的 累积 变形 基 本变化舰 律同 一 ， 随 着 油 量 的
36、 增 小 同 沥 青用量 下 桊职 变形 种油 量功 能 层作为中 间 层， 混 台料 对 于防 水 的 要 求比 较 高 ， 因 此 对 于混 合 料 的 空隙 率 要 求是 刂 迫 只旌 狭 系 目 障 堵 剩 绫 ， 得 到 空隙 率 和 累积 变形 的 关 系 不 同 空隙 率 混 合 料 累积 变形混 合 料 类 型长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文应 通 过 调 整 级 配 来 控 制空 隙率 。 试 验 前 后 试 件 的 宽度 变 化露鋈 鬻 戳试 验 前后试 件 形 状变 化试 验 时 利 用钢 板将试 件 两 侧 固 定 ， 然 后用薄 膜 将试 件 上 表 面 覆 盖
37、 ， 以防 细 沙 进 入混混 台 料 类 刑第 四章 功能层材 料 设计及 性 能研究混 合 料 类 型 室内 层间 剪切试 验在 基层表 面 浇 筑 一 定 厚度 的 沥青 混 凝土 功能层， 功能层与基层之 间 有 一 定 的 粘结力 ， 浇 筑 水泥 混 凝土 面 层时 ， 与功能层接触或 渗 透 至 功能层孔隙 的 水泥 浆体水 化 ， 将使 面 层与功能层之 间 也 有 一 定 的 粘结力 ， 将 基层与水 泥 混 凝土 面 层连 接为一 体。面 板产生翘 曲 时 ， 将 引 起功能层沿 厚度 方 向 产生形变 ； 面 板产生水 平 胀 缩 变 形时 ，也 将 引 起功能层沿 水平
38、 方向 的 剪切变 形， 面 板的 水平 胀 缩 变 形超过 功能层材 料 的 抗 勇切变 形时 ， 功能层将 出 现 剪切破坏。本 节以 室内 模拟 试 验 为基础 ， 利 用 材 料 剪切仪 ， 测 试 三 种 不 同功能层与基层之 间 的剪切破坏力 ， 研究不 同的 功能层对 层间 剪切破坏的 影 响 水平 ， 为力 学分 析 提 供 数据 支持。目前 国内 对 层间 抗 剪切室内 试 验 部分 的 研究较 少 ， 层问功能层与基层间 所 受 剪切力应包 含 两 个 部分 ， 一 方 面 来 自 于 粘结材 料 的 贡献， 另一 方 面 来 自 于 功能层与基层之 间 材料 产生的 磨
39、阻 效 应。后 ， 将试 块从 试 模 中 取 山 。 这 种室内 试 验 方 法 只 能 近 似 模 拟 施工现 场的摊铺情况。 水由 于 剪切 试 验 仪对 试 件的尺寸耍 求 ， 在成 型 好的双 层 板 上钻 取 直 径的圆柱体取 芯后 的试 件烘 箱 里保温系 统 检 测 到受 力 后 ， 即开 始自 动 剪切 ， 同 时测 量 位 移 和 拉 力 ， 并 在屏 幕 上实时显 示。结束 ， 将 仪 器 断掉 电源 ， 卸 下 各 传 感 器 ， 放黄 好 仪 器 。长 安 大 学 硕 士 学 位论 文通 过 图 可 以 看 出 ：沥青 混 合 料 累 计冲刷 平 均损失量随 冲刷 时 间 的 变 化 记 录 。 沥青 混 合料 渗 水 试验 试验 规 程 。 采 用轮 碾法成 型试 件。 ：媸 式中：乙 !A嗷 旌狭 鲜 奔 涞 纳 凳 琺 痬 ；长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文混 合 料 类 型于 ，完 全 满 足 规 范 大 于 的 要 求