水泥混凝土路面瀝青混合料功能層研究

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除學(xué)科專業(yè)名稱導(dǎo)師姓名職稱申請學(xué)位級別論文提交日期學(xué)位授予單位7/96水泥混凝土路面是高等級路面的重要結(jié)構(gòu)型式，具有使用壽命長、養(yǎng)護(hù)工作量小、能源消耗少、施工簡便以及對交通等級和環(huán)境適應(yīng)性強等優(yōu)點。但是由于各種原因，我國早期修建的水泥混凝土路面使用壽命大大低于設(shè)計使用年限，斷裂和脫空等早期病害十分普遍。為了延長混凝土路面使用壽命，本文進(jìn)行層間加鋪瀝青混合料功能層的研究，該研究對減少水泥混凝土路面的早期破壞，改善混凝土路面使用性能，建設(shè)節(jié)約型社會具有重要理論意義。O.本人聲明：本人所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)作所加耳為在果。除論文

2、中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本論文中不包含任何未加明確注明的其他個人或集體昭公開發(fā)表的成果。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。翻豳酸資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除層間處理,并為其他類似工程設(shè)計與施工提供參考。土凝固初期,界面過渡層將基層與面層結(jié)合為一體。隨著時間的推移，基層與面層各自的彈性模量、泊松比和強度以不同的速度增長，同時面層水泥混凝土產(chǎn)生收縮變形和周期性的溫度變形，在面板橫縫切割后面層與基層之間存在不等量變形，導(dǎo)致本來融為一體的基層、過渡層和面層沿過渡層開裂和破壞，造成面層與基層分離，且分離界面處于第二章中

3、詳細(xì)介圜（即光滑的凹凸不平狀態(tài)。的情形，并提出綜合摩擦系數(shù)來反映的96面的力學(xué)特性。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除的結(jié)構(gòu)荷載應(yīng)力。嗨撲。惆宓淖毓.。國外針對水泥混凝土路面的層間作用機理研究較少，主要通過工程實踐來驗證.主要有以下三種層間接觸形式.15/96并自行開發(fā)沖刷儀器，比較不同材料的抗沖刷性能，得出結(jié)論：隔離層抗沖刷性能主要受基層唧漿，板底脫空等現(xiàn)象,路面使用性能較好。設(shè)置層間功能層消除了層間過渡層對路過渡層斷裂破壞而造成面板的損傷或開裂.但是，對于層間功能層的常用材料，目前尚未形成統(tǒng)一的體系。對功能層材料本身及其性能，如功能層自身材料的技術(shù)性能與要求、適用條件

4、、厚度與指標(biāo)評價等，尚缺乏深入系統(tǒng)的研究。路面設(shè)計中，對功能層的材料類型、要求、用量及施工要求等也沒有進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計和說明，大部分設(shè)計往往只一句話涵蓋、并未做專門的陳述，在路面計算中也不計算功能層的厚度，按施工規(guī)范操作即可，這種作法是不科學(xué)的.究關(guān)注較少。本文主要研究內(nèi)容根據(jù)國內(nèi)外瀝青混合料設(shè)計方法，參照規(guī)范各級配范圍及中值,O.優(yōu)選三.利W顯合料.進(jìn)行性能試驗。響,提出合理的材料組成和基本的材料控制指標(biāo)，以滿足路用性能及力學(xué)要求。圖.研究技術(shù)路線圖第二章水泥混貨七路面層間作用機理和主要破壞形式第那水泥混凝土路面層間作用機理和主要破壞分析2.1 水泥混凝土路面層間作用機理水泥混凝土路面建成通車后

5、直接暴露在大氣之中，晝夜氣溫的周期變化，使得混凝土路面的溫度也隨之產(chǎn)生周期性的變化。由于混凝土材料的不可塑性，面板溫度變化引起的膨脹、收縮等變形，一旦變形受到約束，面板不能自由伸縮，將產(chǎn)生溫度應(yīng)力”叫若溫度應(yīng)力大于基層與面層層間界面抗剪強度或抗拉強度，則將在界面處產(chǎn)生破壞。2.1.1 層間界面特性分析在混凝土路面基層修筑好以后，表面凹凸不平，界面粗糙。當(dāng)在基層上澆注面層時,水泥漿便可滲入基層內(nèi)部一定深度范圍內(nèi)的孔隙中，滲入的水泥架和基層中露出的骨料及已硬化了的水泥石形成既不同于基層也不同于面層的弱結(jié)合面，在車輛荷載和環(huán)境因素的作用下極易發(fā)生破壞，從而影響路面受力狀況和可靠性。傳統(tǒng)的水泥混凝土路

6、面施工過程一般包括以下工序：混凝土拌和、運輸、攤鋪、振據(jù)、表面處理、鋸縫、養(yǎng)生。攤鋪前要求清掃基層，然后將塑態(tài)的混凝土直接澆注在基層的頂面上。筋鏤啊g瓣睡描瞳遹酸就陋屢盤葬屣著耀醐在即在接觸面上浮盥層與基層沿法向的位移相等，沿法向的力相等，但沿切向可以有相對滑動，且髓剪購躅腌圖牌羸髓罐渭贏髓蹲犒矗%抗折疲勞動,且強度作為控制裂紋出現(xiàn)的指標(biāo)。一旦路面出現(xiàn)可觀察到的宏觀裂紋，則視路面己斷裂破如向剪演略不計。繽。.傳統(tǒng)路面理論主要依據(jù)路面混凝土糠折強度和抗折疲勞焉即斷裂裂紋的出現(xiàn)是混凝土面層結(jié)構(gòu)破壞的臨界狀態(tài)7”強度作為控制裂紋出現(xiàn)的指標(biāo).一旦路面出現(xiàn)可觀察到的宏觀裂紋，則視路面已斷裂破壞，即斷裂裂

7、紋的出現(xiàn)是混凝土面層結(jié)構(gòu)破壞的臨界狀態(tài)【?！縊面層基層圖2傳統(tǒng)理y路面模型而現(xiàn)行的水泥混凝土路面面層鱉述央翳舞窗好的水泥混凝土直接澆筑在基層表面上，并經(jīng)震搗、找平等工序而形成路面面層的。貧混凝土基層或水泥穩(wěn)定半剛性基層.修筑好以后，表面凹凸不平，界面粗糙。在粗糙的基層表面上澆筑面層水泥混凝土?xí)r，水泥混凝土除了將填補基層表面凹陷處外，水泥漿體還將在基層毛細(xì)管壓力、面層水泥10長安大學(xué)碩士學(xué)位論文混凝土自重和施工振搗功綜合作用下,滲透至基層表面一定深度內(nèi)，成為既不同于基層也不同于面層的弱結(jié)合面，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與水泥混凝土面層和基層有較大區(qū)別，是結(jié)構(gòu)中最弱的界面層，叫做過渡層（如圖2.2）。11圖”砌

8、褥礴型因此，按常規(guī)方法將混凝土直接澆筑在基層表面后，混凝土層間界面并不是一個“面力而是一個有一定厚度的“層”，如圖2.3,這個“層”在車輛荷載和環(huán)境因素的綜合作用下極易發(fā)生破壞，從而影響路面受力狀況和可靠性【。還蠅痛蟀ft恒接星自做再雌轆熱混闔度婢麒辨格軾比融戰(zhàn)和強度相同,楣雕勰比髓1罐鬻粽飆駕I辰:曷過渡層底面的彈性模量、泊松比和強度與基層的彈性模量、泊松比和強度相同。同.實際路面結(jié)構(gòu)層的情況與理想模型之間存庫較大差異。從室內(nèi)試驗和褰覽路面中可在過渡層沒有破壞的情況下，面層、過渡層和墓層緊密結(jié)合，形成了一個整體以看到過渡層，如圖2.4和2.5所示。.實際路面結(jié)構(gòu)層的情況與理想模型之間存在較大

9、差異。從室內(nèi)試臉和實際路面中可以看到過渡層，如圖。和。所示。第二章水泥混凝土路面層間作用機理用上去破壞形式圖2.4實驗室宜接澆注在基層上的混凝土面板底部照片從室內(nèi)實驗宜接澆注在基層的混凝土面板底部，可以清晰見到過渡層，如圖2.4,圖2.5實際路面板底部照片圖2.5為實際路面板底部的照片，可以清晰看出其下附著的過渡層，且基層發(fā)現(xiàn)了較2.2.2層間相互作用分析翻出前圖雌樨薜端瞬凝瞬廁賺跚械藥廨面用麗尿罐更生反應(yīng)力，該壓岫的反作用對基層頂面產(chǎn)生拉應(yīng)力，而上述拉壓應(yīng)力同時作用在層間界面上；反要叫罌鐐焉瞿B瀛k身牖建翩霞海暨月瞬壓應(yīng)力也同哥行露層間界面上。因此，面板膨脹和收縮變形受到限制而產(chǎn)生層間約束力

10、，該約束慧力嬲薪轆廨1搬那基層頂面受到壓應(yīng)力該拉壓應(yīng)力也向假定面層板為長和寬均很大的板，在平均板溫差的影響下板內(nèi)任一點的應(yīng)變?yōu)?；時作用在層問界面上。因此，面板膨張和收縮變形受到限制而產(chǎn)生層問約束力，該約束，=高（%一0；）一471E（2.1）應(yīng)力對層問界而產(chǎn)生水平向的拉壓應(yīng)力。A邑J（叫一4巴）一儂7/長女大學(xué)碩士學(xué)位論文得雕窿睡啜森應(yīng)力: 力：當(dāng)面板的脹縮變形受到限制時，在溫度變化下不能變形（即/=J=0）,則上式可解EaZ%=%=b(2.2)1一以Winkler地基板模型的假設(shè)為基礎(chǔ)，采用Westergaard公式可得，板體翹曲時的最大翹曲應(yīng)力的公式為：63)EaT=2(1-川式中：一板頂

11、面和底面的溫度差（c）對比式（2.2）和（2.3）,當(dāng)板體受到基層的完全約束時，其脹縮應(yīng)力大于翹曲應(yīng)力，特別是脹縮應(yīng)力以周、月、年等為溫度變化周期，脹縮應(yīng)力將遠(yuǎn)大于題曲應(yīng)力。在僅有溫度脹縮應(yīng)力或溫度翹曲應(yīng)力作用下，層間界面層初次破壞應(yīng)為面板脹縮造成的層間翦切破壞，然而溫度脹縮應(yīng)力和溫度翹曲應(yīng)力一般同時存在。因此，溫度脹縮應(yīng)力和溫度翹曲應(yīng)力的合力造成層間界面層初次破壞，具體表現(xiàn)為由界面層強度最薄弱點組成的斷裂面久由手信嬲酶喇廂繳翻艘戰(zhàn)琨漏福翻翻質(zhì)M鱗一蹦面薄成面板底面凹唇不平，在路面行車荷轂作用下，將加快水泥混凝土面板的斷裂破壞。面凹凸不平,在路面行車荷載作用工，將加快水泥基遜土面板的斷尊破壞溫

12、度變化造成層間過渡層破壞后，層間約束變?yōu)閷娱g滑動隆族和嵌鎖，面板的脹縮溫度變化造成層間過渡層破壞后，層間約束變?yōu)閷娱g滑動摩擦和睦切面板變形較多自由。若層間過度層較薄，逆源層斷裂后基層頂面葩較為光整，則面板水平脹縮變髀儒對移動面基層處于同一水平面上，即基層與面層仍然緊密接觸，如圖2.6所示;蚤繇沒酷簫瞄爵后藤演制霰霜I皤蔣就黝摩露縮變形引平脹起基層與面層的相對移動，原相互嵌鎖的層間不規(guī)則曲面將產(chǎn)生脫離，從而造成基層與縮變形的相對移動面基層處于同一水平面上I即基層與面層仍然緊密接觸，如圖。所畫層脫空，如圖27即面層與基層間的接觸從面接觸轉(zhuǎn)化為點接觸或線接觸，面層底面益支撐面積顯著減少。若層間過渡層

13、較厚，過渡層斷裂后的基層頂面為不規(guī)則曲面，那么面板水平脹縮變面板相對移動后形引起基層與面層的；加移動，原相互番篋的層間不規(guī)則曲面將產(chǎn)生脫方法而造成基層與面層脫空，如圖工和面層與基層間的接觸從面接觸轉(zhuǎn)化焚?而或線接觸，面層底面基層層間斷裂面的支撐面積顯著菽少7國26螃嵋蛔I房蠢解埴獺瞰搦對移藤喉向右移動）費.13E要醞魁壞形式面板相對移動后圉2.金渥懶酶屬幅慟蠅斛觸懶魂變拼向右移動)乙貧。223層間界面開裂分析為了減少板間相互約束，降低面板的溫度和濕度應(yīng)力，混凝土面層設(shè)置脹縫與縮縫,使面層板沿縮縫和脹縫全深度開裂，減少面板的其他開裂。由于板長受溫度和濕度的變化而脹縮，其接縫縫隙寬度也隨時間而不斷

14、發(fā)生變化。根據(jù)美國明尼蘇達(dá)州一段試驗路上的部分觀測結(jié)果凹，如表2.1,脹縫間距為36.0m,縮縫間距為4.5m,由表中數(shù)據(jù)可以看出，路面使用8年后，脹縫接縫寬度由25.4mm減少到6.35mm,即縮小了76.6%,而縮縫接縫的總寬度由零增加至夏季22.76mm和冬季的34.41mm,每條縮縫的平均接縫寬度,史季達(dá)3.25mm,冬季達(dá)4.92mm表2.1接縫縫隙寬度變化(mm)觀測日期脹縫縫隙寬度縮縫縫隙寬度接縫縫隙總寬度板平均溫度CC)總寬每條平均寬1940.9.1125.400025.4012.21940.10.1125.791.490.2127.7816.71941.2.1026.495.

15、130.7331.622.21941.7.2917.413.220.4620.6435.51944.1.1816.0018.612.6634.60-0.61944.7.2313.5014.692.1028.1928.31948.2.48.1034.414.9242.52-6.71948.8.1963522.763.2529.1133.3文獻(xiàn)畫認(rèn)為在第一個膨脹循環(huán)期內(nèi)，面層板沿基層頂面向服縫處膨脹，脹縫內(nèi)的填縫條受到擠壓而導(dǎo)致脹縫縫隙減小；而當(dāng)溫度季節(jié)性下降時，面層板收縮，但它不會以兩條相鄰脹縫間的路段中心為中心向內(nèi)收縮，而是以兩條相鄰縮縫間的板長中心為中心向內(nèi)收縮。同時，填縫條也沒有足夠的回彈

16、能力將板推回原處。因而，膨脹時減少的縫隙寬度不可能完全回復(fù)，而殘留一閉合量。鰭文X當(dāng)基層約束面板的變形大于層間界面層的拉伸彈性變形和徐變變形時，層間界面層將產(chǎn)生斷裂破壞。以一塊混凝土板板長5m計，通常拉伸彈性應(yīng)變=lxlOT,徐變4=2xl()T3xlOT,可得每一縮縫的彈性變形=x(q+j=0.75加加LOmm之間,由表2.1可知，在面板建成后的第一冬季，縮縫縫隙變化寬度為0.73mm,其縫隙變化甯會袋獺嵋瞞翩轆拉袈形四般唐麗敏解辭容為我命算冷兔季茁比)mm,由此可曝圈鹿，亦施懶時連第個冬手再屐間屈用的超前移段起;混姆的極限彈限驟形，故層間相對移動必然破壞層間的粘結(jié)，且離脹縫越近層間界面層遭

17、到破壞越早.由密斶猱遭翱曲轆開裂位置應(yīng)為某一斷面界面層強度最薄弱點。由于界面層厚度并不完全相同，故層間界面層破壞后,面板底面鼾k;一 11!畫在面螂崎褫統(tǒng)密斷裂破為喪地變相而產(chǎn)生的層間相對酗具有不可恢復(fù)性；若基層頂面構(gòu)造深度較大，則面層與基層將從層間緊密接Hi陶房翻瞬瞬接觸趣方脫流感獻(xiàn)并不完全相同，故層間界面層子婪味泥混凝土路面主要破壞分析面板謝F道族播彘博期律用早多畬孽黑微屣材料特性不簫備者的相互作用使面層與基層從初始的結(jié)合狀態(tài)發(fā)展演變，直至導(dǎo)致面層和基層都啜劈消卷杲露蔻期疆鎮(zhèn)希福薪理嬲桐糠籍域莖褊的常見破壞大多都是從層間過渡層破壞開始的2.2.1層間過渡層破壞分析轆疑的靦娜蝴遠(yuǎn)來漫蒯皴俺娜

18、魂螟蛋混凝土面層中產(chǎn)生的拉應(yīng)力是非常巨大的。若不及時割縫，巨大的收縮應(yīng)力將使面層很快被拉裂，中產(chǎn)生的拉應(yīng)力是非常巨大的:若不及時割縫，巨大的收縮應(yīng)力將使面層很快被照成不規(guī)則的裂紋。因此，為了防止不規(guī)則收縮裂紋的出現(xiàn)，混凝土面層必須盡早進(jìn)行皤處理。這樣，在混凝土自身收縮、溫度變形以及外荷我的綜合作用下，割縫的下端形成不規(guī)則的裂紋。因此，為了防止不規(guī)則收縮裂紋的出現(xiàn)J混凝土面層必須盡早進(jìn)行將由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生規(guī)則裂紋(如圖2.8)并向下擴(kuò)展。割縫處理，這樣，在混凝土自身收縮、溫度變形以及外荷載的綜合作用下，割縫的下端將由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生規(guī)則裂紋繽。并向下擴(kuò)展。長安大學(xué)碩士學(xué)位論文以而“魄困海獻(xiàn)啥基

19、局輛僦渡儡帑生破壞”叫(I)1在割縫處裂紋貫穿板厚的瞬間，混凝土板在裂紋兩端附近的拉應(yīng)力完全釋放，面板將產(chǎn)生巨大的回復(fù)力而使面層收縮，而基層與過渡層將阻止這種回復(fù)運動，這就必然在與面層直接接觸的過渡層中產(chǎn)生非常大的剪力，當(dāng)剪力超過過渡層界面處的容許值，過渡層將會產(chǎn)生分離破壞.(2)面層受到的上述回復(fù)力完全靠過渡層中的剪力來平衡，由于回復(fù)力與剪力平行且作用于不同水平面，勢必會在面板中形成相當(dāng)大的力矩，力矩的作用使得面板在割縫的兩端處產(chǎn)生很大的豎向拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力與剪應(yīng)力的共同作用超過面層與基層的結(jié)合力，面板將會沿過渡層界面處分離開來，導(dǎo)致層間發(fā)生破壞。(3)由于環(huán)境因素造成的沿面板厚度方向的溫度

20、差，使得受底部約束的面板產(chǎn)生很大的溫度題曲應(yīng)力，面層與基層之間出現(xiàn)很大的豎向拉應(yīng)力，也將導(dǎo)致面層與基層在過渡層界面分離。上述分析的三種情況往往同時發(fā)生，使得混凝土面層和基層必將在過渡層發(fā)生界面分離，并伴隨著過渡層的破壞。從力學(xué)上看，路面層間緊密結(jié)合的初始狀態(tài)對于面層最有利。但是，路面的層間破壞有其自身的規(guī)律，路面層間緊密結(jié)合的初始狀態(tài)難以保持,按現(xiàn)行施工方法將水泥混凝土直接澆注在基層表面，層間過渡層不可避免地將發(fā)生以下3種基本破壞形式，如圖2.9。第一種基本破壞形式：面層與基層在割縫兩端、面層與基層的聯(lián)接界面分離，即過渡層分離，在界面間形成水平裂縫并進(jìn)一步發(fā)展。界面“弱連結(jié)”時，界面直接分開；

21、界面強連結(jié)時，界面沿過渡層分開。第二種基本破壞形式：沿割縫產(chǎn)生的收縮裂縫截面處基層豎向開裂，繼而斷開。第三種基本破壞形式：面層與基層部分分離形成第一種基本破壞形式界面水平裂縫后，水平裂縫擴(kuò)展一定距離后偏轉(zhuǎn)侵入基層，并進(jìn)一步發(fā)展。無論從變形協(xié)調(diào)的觀點還是從受力的角度看，上述3種破壞形式均是最基本的，其他更復(fù)雜的破壞形式都是這3種破壞形式的組合或進(jìn)一步發(fā)展而來。在路面結(jié)構(gòu)的實際破壞中，這3種基本破壞形式往往同時存在，3種基本破壞形式將導(dǎo)致水泥混凝土路而出現(xiàn)斷角、斷板、錯臺、脫空等各種破壞1KmM卬1.從結(jié)構(gòu)方面來說，代表性破壞形式有基原艇蹦額布堿箱類?；炷谅访婊鶎拥拿摽蘸兔鎸拥臄嗔哑茐漠a(chǎn)生在于實

22、際設(shè)計和施工時，沒有考慮到混凝土面層的實際情況與理論模型之間存在的巨大差異.實際混凝土面層和基層的接觸面破壞和接觸面對相互運動的限制，是混凝土斷裂破壞的原因。要解決基層脫空和路面斷裂問題，必須從面層與基層的接觸界面入手。2.2.2基層主要破壞形式水超翻出躇德表舞現(xiàn)曲雙箍貓磔窩蠅懶程中，由于車輛荷威贏復(fù)作用，板下基礎(chǔ)將產(chǎn)生一定的塑性變形和唧泥，致使混凝土板的局部范圍輛荷載的重復(fù)作用上板下基礎(chǔ)將產(chǎn)生一定的塑性期金唧漉致使混凝土飯的局也不再與基礎(chǔ)保持旌續(xù)，即混凝土板下出現(xiàn)局部感空，這屬于路面的結(jié)構(gòu)性損壞。范圍水泥混凝土路面板底脫空的產(chǎn)生是一個復(fù)雜的過程，影響因素眾多，包括水、材料臀蟒黃蓊環(huán)矍矗蹙下出

23、現(xiàn)局部脫空，這屬于路面的結(jié)構(gòu)性損壞。余泥混凝土路面板底脫叁瘀生是一個復(fù)雜的過程，影響因素眾多，包括水、材料特性、荷載作用和環(huán)境因素等.17號三整水源鞫喙曲腳前曖鹿要領(lǐng)栗破壞形式圖2.10基層沖刷示意圖水泥混凝土路面的沖刷形式如圖2.10所示，由于混凝土路面板的強度與剛度都很大，能夠承受大部分的車輛荷載，所以路面結(jié)構(gòu)層的沖刷大都只發(fā)生在路面板與基層的交界處。水泥混凝土路面基層的沖刷可以分為以下幾個過程回：在水泥混凝土路面建成初期，填縫料完好。道路外界的水分難以進(jìn)入道路結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，基層相對較為干燥，此時因為沒有足夠的水分，所以即便是在較重的交通條件下，道路的基層材料也不會發(fā)生沖刷現(xiàn)象.但是在這個階

24、段，水泥混凝土板在各種荷載以及溫度應(yīng)力的作用之下，基層已經(jīng)出現(xiàn)了少量的塑性變形，混凝土路面板與基層頂面開始出現(xiàn)脫空，只是程度很輕，不會影響路面的正常使用。隨著路面的繼續(xù)使用，經(jīng)過幾個寒暑交替，混凝土路面板橫縫、縱縫處的填縫料出現(xiàn)剝落、老化、裂紋等破壞現(xiàn)象，在雨雪天氣中水份開始由填縫料失效的地方滲入路面基層，并由混凝土路面板與基層出現(xiàn)少量脫空的地方開始向四周擴(kuò)散。在這個階段，進(jìn)入基層的水份很難蒸發(fā)，致使局部的基層始終處于潮濕狀態(tài)，基層的彈性模量較干燥時降低，在行車荷載的繼續(xù)作用之下，基層頂面的望性變形進(jìn)一步增加，在個別基層水分處于飽和狀態(tài)的地方，己有輕微的沖刷現(xiàn)象出現(xiàn)，但是由于沖刷量小，觀察不到

25、唧泥現(xiàn)象皿.氣,隨著時間的濮二我摘藜，5僦t喇蝌窿繼旗壤繼斜甥觀凄螂桶港逢雨雪天嬴春會大量進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層并在脫空較嚴(yán)重的地方積聚成流動水。此時的路面具簿臃懿歌雅的整篇美翩麻勃萊馥瑞兜耦髓路面板與嵋覆頂面形成的空隙，路面基層的沖刷變得越來越嚴(yán)重，唧泥現(xiàn)象也開始出現(xiàn)，進(jìn)而出備了沖刷作用的幾個條件：行車的荷載作用，大量的流動水以及前幾個階段在路現(xiàn)脫空。面板與在實際中，路面的沖刷作用與面層與基層間形成脫空的形成與發(fā)展相輔相成，沖刷基層頂面形成的空隙，路面基層的沖刷變得越來越嚴(yán)重，唧泥現(xiàn)象也開始出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致脫空，脫空又進(jìn)一步使沖刷更加嚴(yán)重，最終導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的各種破壞.出因此，如何提高混凝土路面基層的抗

26、沖刷能力，是當(dāng)前基層長期性能研究的重要課現(xiàn)脫空題：葡對水泥混凝土路面基層的沖刷而導(dǎo)致的脫空問題，目前常用耐沖刷能力較強的貧長安大學(xué)政十學(xué)位論文混凝土基層代替抗沖刷能力不足的半剛性基層。貧混凝土基層強度高、剛度大、抗沖刷性能優(yōu)良，在基層與面層的剛度不能得到有效協(xié)調(diào)的情況下，會使得面板溫度翹曲應(yīng)力過大，產(chǎn)生面板斷裂等破壞.隨著貧混凝土基層水泥混凝土路面的應(yīng)用越來越廣泛，存在的這些負(fù)面問題也引起了人們的廣泛關(guān)注.2.23面層主要破壞形式水泥混凝土路面經(jīng)受著各種復(fù)雜的應(yīng)力作用，其中包括車輪荷載引起的荷載應(yīng)力，溫度變化引起的溫度應(yīng)力，以及由于濕度變化所引起的應(yīng)力等。假如各種應(yīng)力的綜合作用超過了混凝土的容

27、許應(yīng)力范圍，路面將產(chǎn)生裂縫，破壞，宜至最后完全喪失承我能力。我國許多水泥混凝土路面在建成通車的35年內(nèi)，路面板的開裂率就將達(dá)20%以上.水泥混凝土路面斷板，是指水泥混凝土板產(chǎn)生橫向或縱向貫通裂縫，使板塊整體斷裂的現(xiàn)象，斷板是水泥混凝土路面處典型的破壞形式，如圖2.11統(tǒng)在*個階段I網(wǎng):H仔板底及板中微裂縫的形成水泥混凝土面層直接澆注在凹凸不平的基層上，由于基層和面層各自的彈模、泊松比和強度的增長速度各自不同，同時由于面層水泥混凝土逐漸凝結(jié)，隨著時間的推移,彩由劉副期旗朝蝴懶施層嗨層嵋春鹿再穿重務(wù)量變形繼常在落板橫縫切割后導(dǎo)致本來融為一體的過渡層沿路面板薄弱層平面開裂和破壞，使面層與基層彼此分離

28、，破壞面處于一種非常光滑的凹凸不平狀態(tài)。凹凸不平的接觸面阻礙了混凝土面板與基層的不均勻脹縮，產(chǎn)生巨大剪應(yīng)力。剪應(yīng)力直接對面板施加撕裂破壞,從而使板底不同部位產(chǎn)生微裂紋.(2)外力荷載作用下裂縫的擴(kuò)展29第二堂水泥混凝土路面層間作用機理和主要破壞形式由于過渡層的破壞，面板與基層分離，在路面繼續(xù)脹縮和產(chǎn)生溫度變形的剪應(yīng)力作用下，其板底微裂紋將不斷的發(fā)展、增多，從而損傷路面強度。車輛動荷載的作用下，路面板會發(fā)生振動，板的振動反過來又作用于行駛其上的車輛，這種車一板之間的耦合作用隨荷載多少和車速的大小、路而平整狀況以及基層材料性能的不同而變化，并且對板的開裂產(chǎn)生較大的影響路面越不平整，車速越高，荷載越

29、大，這種作用會越明顯,裂紋的生成和拓展速度亦就越快。著岫露南薇微裂紋微微映隙在他領(lǐng)藕椅副溫度應(yīng)力鞋照和翻懶掇骷戰(zhàn)喔滿髀 1 鬻懶繇，使材料的作帝軍?原有體內(nèi)的彌散裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，且新的微裂紋又生成、擴(kuò)展。微裂紋擴(kuò)展番蠡度、剛度下降，混凝土面板損傷度會逐漸增大，路面板板中裂紋尖端附近的混凝土雄獻(xiàn)轆腿跚概聶卜嶗躺I爵般露建耦魂時微裂紋用般擴(kuò)展，骨料顆粒與水泥漿基體之間脫粘，于是更多的微裂紋擴(kuò)展匯合成宏觀裂紋，皆霾/驟下降，混凝土面板損傷度會逐漸增大，路面板板中裂紋尖端附近的混凝土(3)面板裂縫上下貫通，路面產(chǎn)生斷裂破壞的趨勢。受拉區(qū)受損，承載能力下降，中和軸向板頂移動，導(dǎo)致受壓區(qū)增大,中裂紋加速擴(kuò)

30、展。板底裂紋的向上擴(kuò)展和板中裂紋的進(jìn)一步延長，必然會導(dǎo)致兩者在透拔膜點購承與弱蹬墓轉(zhuǎn)事瞬助萬露更要稍轍碘質(zhì)禳旗，合磷愛留二區(qū)受壓區(qū)損傷進(jìn)一步加劇，板中裂紋延長。路面不平整時動載作用將使這種破壞加劇,增大,蜘懾攪傷進(jìn)一步加劇,板中裂紋延長.路面不平整時動載作用將使這種破壞加某一應(yīng)力水平下互相逢通，從而加劇板的開裂破壞。劇，一，2.溫度應(yīng)力對面板斷裂的影響程碑睛融雌愿國箍飯器*破僦理上分析,Z成我蒯嗨宿兩者: 溫度板中裂紋加速擴(kuò)展。板底裂紋的向上擴(kuò)展和板中裂紋的進(jìn)一步延長，必然會導(dǎo)致虛度鹿建鹿造成麻根詼通要族囪加劇板的開裂破壞。溫度對掇混凝土路面的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：一方面是水泥混凝土路面整體

31、溫度的均勻升高和降低引起路面板的伸長與收縮變序，即為平常所說的“熱脹冷縮”，當(dāng)此變形受限時產(chǎn)生溫度應(yīng)力；另一方面是路面板板體溫度不均勻造成路面板的溫度變形不一致，引起翹曲變形，當(dāng)此變形受限時產(chǎn)生翹曲應(yīng)力。水泥混凝土路面板在環(huán)境溫度的影響下，會因氣溫的變化而使混凝土路面板體溫度產(chǎn)生均勻的升降?；炷谅访姘逖乜v向斷面產(chǎn)生均勻收縮變形。由于板底與基層摩擦阻力的約束使路面板的脹縮變形完全受到限制，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力b1溫度應(yīng)力的計算方法見式(2.4)所示。20長安大學(xué)碩士學(xué)位論文(24)TEtaTa=1-式中：Ei計算溫度應(yīng)力時采用的混凝土彈性模量(MPa)；a水泥混凝土線脹系數(shù)，取a=lxl0(m/n

32、r*C)；T混凝土板溫降值(溫差XC)；溫度應(yīng)力(Mpa)；混凝土路面板在切縫之前，不僅受到基層摩阻力的約束，同時由于此時屬無限長板,縱向脹縮變形完全受阻，溫度應(yīng)力得不到釋放，混凝土板的抗拉強度尚未完全形成。當(dāng)混凝土板抗拉強度不足以抵抗溫降產(chǎn)生的收縮應(yīng)力時，便產(chǎn)生斷板。根據(jù)式(2.4)可以看出，影響收縮應(yīng)力的關(guān)鍵指標(biāo)在于溫降值當(dāng)溫降值A(chǔ)T引起的溫懿嫡畫蒯I締釉甑雕踴曲楠的擁捶虎男商宵1凝土軸面蹣要解生斷板現(xiàn)矗在一晝夜之間要發(fā)生周期性變化。此外，混凝土路面的表面同大氣直接接觸，受外界溫斯循蟹理鑲翻蜃倍障署福出畜身新晶嚼疑土路面的野廉在一晝夜之間要發(fā)生周期性變化。此外，混凝土路面的表面同大氣直接接

33、觸，受外臂輸酶自班理褶醯*曹傳德斑蠡1例肝鼻骷影觸度方向，厚厚并非均勻相等地分布，而是存在著一定的溫差，這種溫差導(dǎo)致了混凝土路面板溫度射嬲鶴持款鼎健懿曾以嬲需醺鞫搦r國r溫變化的蒯p,則混凝土路面溫度沿深度方向的分布出現(xiàn)不均勻的分布狀態(tài)。白天，由于陽光整第勤讖融魁艇海麟隔圜既嚕盛屐鶻翳斯蠟鍬肄溫度變形標(biāo)下表面，路面板有向上翹曲的趨勢，由于混凝土板自重、相鄰板塊及地基反力的作能嬲“智微升詈皤麥耀豌麟舉并翻出短揄普譬普穗快，而混增加，當(dāng)瞿嘴應(yīng)齡期的混凝土的抗拉能力時，即產(chǎn)生溫度翹曲應(yīng)力斷板口久因此，如何緩解面屋里霸黑感豁懶翳牖雕痛圖集題從而導(dǎo)致路面板上表3.荷載應(yīng)力對面板斷裂的影響面處事姬醪嘴睥雌

34、蠲獴思吳葩腳堂徐懿懶勵遹蠡恒口十分關(guān)注般雪要研究課題。超過相應(yīng)齡期的混凝土的抗拉能力時，即產(chǎn)生溫度翹曲應(yīng)力斷板30因此,如何緩21解面層的溫度應(yīng)力，成為水泥混凝土路面研究中急需解決的課題。第為覦滿飄蝴虜耕卿釉魁圓要改投薇壞形式式水泥混凝土路面的破壞與荷載作用下在板內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力水平有關(guān)，荷載應(yīng)力過大會造成水泥混凝土路面板的一次性斷裂，即荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的疊加呼+Qt超過了混凝土路面板的彎拉強度小若車輛荷載作用下板底橫向拉應(yīng)力過大，會造成水泥混凝土路面出現(xiàn)縱向斷裂，因此，橫向拉應(yīng)力大是目前水泥混凝土路面出現(xiàn)大量縱向開裂的原因之一。我國公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范選取混凝土板的縱向邊緣中部作為產(chǎn)生最

35、大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞的臨界荷位。標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在臨荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力按式(2.5)確定。耕：甯F極格防我睡蜘攤位處麟枚菅翹疲勞應(yīng)力(MPa)；a巴標(biāo)準(zhǔn)軸載Ps在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力(MPa)；kr考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)拉桿的平縫時，匕=0.877).92；縱縫為不設(shè)拉桿的平縫或自由邊時，4=10縱縫為設(shè)拉桿的企口縫時，匕=0.760.84；kf考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷我應(yīng)力累積疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)與kc考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，高速公路L30;一級公路L25；二級公路L20;三、四級公路1.10。綠例蜩加腿的郴嗨蹦鼬呷緩懶梅麗贊

36、纓砌入手。減少溫費應(yīng)$和荷載應(yīng)力對路面板變形的限制，一是要提高基層的平整度，減少路面板與少溫度應(yīng)力和荷載應(yīng)力對路面板變形的限制，一是要提高基層的平整度，減少路面板基層之間的摩擦；二是要阻止過渡層的生成，即進(jìn)行層間處理，一個有效的方法即設(shè)置與層間功能層.基層之間的摩擦；二是要阻止過渡層的生成，即進(jìn)行層間處理，一個有效的方法層間能第析基層與水泥混凝土層間界而特性，界面層并不是一個面，而是一個有一定星螂，瞬鐫腳tw懶退原痛梃嘛頻房科夔眉獻(xiàn)方赧別，稱為“過渡2 .過渡層的破壞，是導(dǎo)致水泥混凝土路面在低應(yīng)力水平下破壞的根本原因，過渡層的破壞將會引起層間三種破壞形式。這三種破壞是最基本的破壞形式，其他更復(fù)

37、雜的破壞形式都是這三種破壞形式的組合或由這三種破壞進(jìn)一步發(fā)展而來。長安大學(xué)碩士學(xué)位論文3 .水泥混凝土路面基層主要破壞形式表現(xiàn)為脫空，引起脫空的主要原因是沖刷。路面的沖刷作用與面層與基層間脫空的形成與發(fā)展相輔相成，沖刷導(dǎo)致脫空，脫空又進(jìn)一步使沖刷更加嚴(yán)重，最終導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的各種破壞.4 .水泥混凝土路面面層的主要破壞形式表現(xiàn)為斷板，造成斷板的主要原因是溫度肺蛹喉醐璃用。27第三章永潴敏忠雕喃場輔瀛哪分析基于第二章水泥混凝龕棉的破壞形式及層間作用機理的分析表明，對水泥混凝土路面層間處理非常必要.本章針對剛性基層和半剛性基層混凝土路面分別存在的問題,分析設(shè)置層間功能層的作用。電1劇性鰥趣翻幽播唐豳

38、凰稼蹄調(diào)問題問題目前最具代表性的剛性基層即貧混凝土基層，貧混凝土基層強度高、剛度大、抗沖刷性能優(yōu)良，在基層與面層的剛度不能得到有效協(xié)調(diào)的情況下，會使得面板溫度翹曲應(yīng)力過大。因此，貧混凝土基層的剛度成為影響水泥混凝土路面使用性能的主要因素。貧混凝土基層水泥混凝土路面如果不進(jìn)行層間處理，將剛性面層直接鋪筑在剛性基層上，荷載通過面層傳遞到基層上，在混凝土板角與接縫處，導(dǎo)致荷載應(yīng)力集中，容易引發(fā)斷角、破裂等病害，加之溫度應(yīng)力和水損壞的影響，對于面層和基層非常不利，會加劇水泥混凝土路面病害的發(fā)生。經(jīng)課題組調(diào)查發(fā)現(xiàn).設(shè)貧混凝土基層的水泥混凝土路面出現(xiàn)了大量的板角斷裂現(xiàn)瓠,表3.1為廣西水泥混凝土路面及基層

39、使用狀況調(diào)查表。表3.1廣西水泥泡凝土路面及基層使用狀況調(diào)查表路段起至樁號路面基層結(jié)構(gòu)交通量組成情況基層強度基層狀況基層抗沖刷性路面主要病害水任至南寧NO.10合同段K981Mx)0K998+500貧混凝土基層黑螺奕益限世80目!輸車到止貧混凝土基層抗壓強度介于1640Mpa之間墓嗯犧回幽蟠在120270MPa聞，遍層醐齦高基層與面層的聯(lián)接性好，無沖刷現(xiàn)象由板角斷裂逐步發(fā)展成為嚴(yán)重斷裂和凝糠，夫領(lǐng)崎確解謹(jǐn)外側(cè)板角南寧至壇洛高速公路K775+OOOK782+000左幅水泥穩(wěn)定碎石基層未檢測基層頂面回彈模量在130220MPa之間，基層剛度高所測路段的存在一定的沖刷現(xiàn)象面板斷裂，以橫向裂縫為主夫多

40、垓蒯朦燮露傕吸先掰班急瞰礴曲盤翔檢鯽的算的結(jié)果來看，曹蠡透些路面病害情況并非由路基、基層破壞、面層強度不足及板底脫空原因引起。X在其他條件相同的情況下，當(dāng)溫度差達(dá)到一定程度時，貧混凝土基層上的面層比水穩(wěn)基層上的面層更容易產(chǎn)生斷裂，如果不能確保貧混凝土基層與面層的分離，這種趨勢將更明顯?？偨Y(jié)剛性基層水泥混凝土路面使用狀況調(diào)查結(jié)果可知，剛性基層水泥混凝土路面的破壞形式主要是由溫度翹曲應(yīng)力與荷載應(yīng)力綜合作用造成的板角斷裂。層間設(shè)置功能層以后，可以將面層與基層分離開來，當(dāng)產(chǎn)生溫度翹曲應(yīng)力和荷載應(yīng)力時，基層和面層板可以相對自由變形，由于功能層的柔性協(xié)調(diào)作用，可使面板與基層的變形得到合理的調(diào)解。Z舉剛感姆

41、鋌熔回犀曲刷問題問題大量的路面損壞狀況調(diào)查和路面使用經(jīng)驗表明，進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水是造成路面損壞的重要原因.半剛性基層水泥混凝土路面的主要病害源自于基層抗沖刷性能不足，嚴(yán)重影響基層使用壽命。雁睛滁赤布餌用還每裝他曲水和流動水的林呼表面水通過不同途徑進(jìn)入水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層時，如果未能及時排出，而建常懦舞W藏非費綠身蹣膂翳*襄齦副黠靡用下,路面毒鬲瞽續(xù)翩的普盒蠢黃量曷I鬻景鬻陵茶善解需第沖刷基層材露細(xì)料，一次沖刷的量是很小的，但在行車荷載的反復(fù)作用下，經(jīng)過多次沖刷，沖刷髀耀軸超微群微融資源諼種蕊株除膘細(xì)料漿被,蠡壓擠出裂縫，最終形成唧泥現(xiàn)象。顯然，路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)自由水的水壓力隨行車荷載鼻鬻咖葭臂

42、琳愉等車殿庶篇賽II需敲翻榴觸進(jìn)入路面結(jié)劈度歌量大小有關(guān)，進(jìn)入的水愈多，沖刷程度愈大，沖刷程度還與基層材料本身有關(guān),琳辭蠡都眩嬲蠹髀譬久而久之在行車荷載作用下，細(xì)架%于基層沖刷造成水泥混凝土路面過早的產(chǎn)生各種病害，嚴(yán)重影響其使用壽命，因翻制頻醐2霸甥牖翻用槌曾髓典兼嬲施寓讖使用壽命的型鸚蟹大同時沖刷量隨行車反復(fù)作用次數(shù)而增加,基層的沖刷程度與進(jìn)入路面結(jié)嬴墨鑫耀重靜能;露鄙品翳寫面命版揩量本景燈方面，可以關(guān)旁慮從層間阻水考慮。當(dāng)采用阻水性能比較好的瀝青混合料設(shè)置在水泥混凝土面層與基盥截樗豳幽瞬磊嬴滲入基層,保護(hù)基層不受沖刷.20態(tài)蝌蝴崛咪儂娜后僑用分析3.3層間功能層作用分析針對剛性基層水泥混凝

43、土路面的剛度協(xié)調(diào)問題和半剛性基層水泥混凝土路面的沖刷問題，為了防止混凝土面層斷裂和基層脫空產(chǎn)生，必須對面層與基層的接觸界面進(jìn)行專門設(shè)計，盡可能使面層與基層各自在界面附近保持完好無損?；诖?，為解決上述問題，可以在面層和基層之間設(shè)置層間瀝青混合料柔性功能層,如圖3.1。具體地講，即在盡量找平基層表面的基礎(chǔ)上，設(shè)黃瀝青混凝土功能層，然后再澆筑混凝土面層.混凝土面層瀝青混凝土功能層底基層圖3.1設(shè)置功能層的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)瀝青混凝土功能層用于水泥混凝土路面層間加鋪層，其作用主要是與面板適當(dāng)分離，以達(dá)到既保證基層防水、抗沖刷，又適度降低面板與基層的摩擦，減小混凝土板底拉應(yīng)力，消除斷板和延長面板的壽命

44、；設(shè)置功能層還可以解決因路面水從板縫下滲而引起基層泛漿直至破壞等病害。331改善層間接觸傳統(tǒng)的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)形式下，面層與基層層間形成過渡層，容易引起三種基本破壞，設(shè)置了柔性功能層之后，可產(chǎn)生如下幾方面的效果：使面層與基層盡量光滑接觸；使面層和基層之間不形成薄弱過渡層，并不在界面附近損傷；避免層間破壞引起的三種路面結(jié)構(gòu)破壞。設(shè)置層間瀝青混凝土功能層，可以消除過渡層對路面使用性能的影響，消除層間相互粘結(jié)，避免過渡層斷裂破壞而造成面板的損傷或開裂，有效改善不利的層間接觸狀態(tài)。由于水泥混凝土面板破壞主要由溫度應(yīng)力和荷載應(yīng)力引起，因此從力學(xué)角度分析加鋪功能層對于面層應(yīng)力的改善。1 .加鋪功能層對于

45、面層溫度應(yīng)力的改善混凝土路面受周圍溫度變化的影響，線長量與體積量都會發(fā)生變化?；炷磷鳛橐环N溫度線彈性體，其變形與發(fā)生變形前后的溫差成正比，其相對線應(yīng)變?yōu)椋洪L安大學(xué)碩士學(xué)位論文ALaTL工TONJ=3=了=J=+叫式中：溫度變形系數(shù)在實際計算中，通常可用0.00001；Tn為變形前后的溫度差?；炷馏w積的變形為三向線應(yīng)變之和:6=j+q+q=3a71*yt。混凝土路面內(nèi)溫度變形是否引起溫度應(yīng)力，主要取決于溫度變形是否受到約束，假融辱麴緇部咽腳，瑛除救娜薨浜型度用墀皓盤翡裒睡諫勺束，則溫瞿超力隨之而產(chǎn)生犯水泥混凝土路面是體積敏感性材料，溫度的變化會使混凝土產(chǎn)生伸縮、翹曲變形，這些變形受到面層板與

46、基層接觸面間的摩阻力、地基反力、板自重以及相鄰板鉗制等約束作用，板內(nèi)相應(yīng)會產(chǎn)生伸縮應(yīng)力和翹曲應(yīng)力。正溫度梯度作用下產(chǎn)生的溫度翹曲應(yīng)力，可接近甚至超過荷載應(yīng)力，是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞損壞的重要因素.基層剛度越大，對混凝土面板的約束就越強，在溫度梯度作用下容易在板角產(chǎn)生過大的翹曲應(yīng)力而導(dǎo)致板角破壞，影響路面使用性能。本文建立有限元模型，分析設(shè)置瀝青混合料功能層是否改善下面層和基層的荷載應(yīng)力情況。計算采用8節(jié)點等參單元，邊界條件為土基底部完全約束，側(cè)面水平方向位移當(dāng)事層周賴橙耀翻獻(xiàn)領(lǐng)鏘懿t典模嬲留期落麟數(shù)金參數(shù)如表32表。.圖3.2計算模型示意圖裹3.各廟承嶙轆嫡數(shù)稠鏘厚度/cm模量/MPa泊松比水灌醐的吟

47、28310000.15412000.25基層20210000.15士基6002000.3527第三章 水泥混凝土路面設(shè)置層間功能層作用分析委鏢飄齦3/糠灌型進(jìn)港箱弱鰥每爆域轆戢度取鴨制算跑就算結(jié)果如表3.宇所示。表33標(biāo)準(zhǔn)軸載下模型溫度應(yīng)力計算結(jié)果層間接觸類型面層底母大拉應(yīng)力/MPa基層底最大拉應(yīng)力/MPa無功能層2.63110.1178有功能層2.20290.1808根據(jù)計算結(jié)果可得，設(shè)置瀝青功能層之后，面層底的拉應(yīng)力明顯減小，這說明設(shè)置瀝青混合料功能層可以明顯的改善水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，改善層間接觸狀態(tài)，提高路面的使用壽命。2 .加鋪功能層對于面層溫縮應(yīng)力的改善研究發(fā)現(xiàn)，與面板接觸

48、的基層表面粗糙度對面板底面的溫縮應(yīng)力影響也很大，如表3.4為與面板接觸不同類型材料的混凝土板底最大溫縮應(yīng)力計算結(jié)果。如采用瀝青混凝土與面板接觸，表面光滑時的溫縮應(yīng)力約為表面粗糙時的52.6%,若采用瀝青穩(wěn)定碎石基層與面板接觸的路面，表面光滑時的溫縮應(yīng)力約為表面粗糙時的56%。采用級配碎石基層的混凝土面板底面最大溫縮應(yīng)力為0.166MPa,僅為采用水泥穩(wěn)定碎石基層時的11.5%o表X4不同層間接觸混凝土板底城大溫縮應(yīng)力計算結(jié)果板底最大溫度應(yīng)力(Mpa)一勻溫均降與面板接觸材料類型R.HMAS.HMARASS.ASCSGranualar5C0.1710.0910.1530.0890.3020.04

49、40.3340.17203070.1680.6980.087-15C0.4960.2560.4450.2491.0310.12920C0.6520.3510.5890.3301.4400.166附注hR.HMA-沏青混凝土光滑表面；S.HMA瀝青混凝土粗糙表面;R.AS瀝青穩(wěn)定碎石光滑表面；S.AS瀝青穩(wěn)定碎石粗糙；妹舞噓溫喙窕遍鐮呼建躅見水碗就獨羈簫牌藤螂蹴贏盛贏嬲響很大,在水舞翻翊解嵋嵌牌端遢展時降鞭焦標(biāo)觸鬻曜輸物酗止混凝土靄版至期開裂，對水泥混凝土路面的使用壽命至關(guān)重要。所以考慮設(shè)置瀝青混凝土功能撮板尊甥棘;奇搔瞬蟋就搐懶技，用褥器直接毒夔層蝌螃.敕婚耀最融狀態(tài)，有數(shù)臃溫縮應(yīng)力,層，使與

50、面層直接接觸為瀝青混凝土，而非直接與基層接觸，改變了層間接觸狀態(tài),28有效降低溫縮應(yīng)力。._卷蚓趣理濰珍文又3 .設(shè)置功能層對于路面荷載應(yīng)力的改善微置嬲蟾，取燃鬟物礁蜷潴相面的荷榭曲啊啾嵯麗如圖3.2所示計算模慢7普算設(shè)置功能層和未設(shè)置功能層路面結(jié)構(gòu)荷載應(yīng)力，計算結(jié)果如表3.5所示:麻斕罐罩二十余甄燃展面健費孱覆為增彘但是增大效龕赫明顯，可以忽珞不計。表3.5標(biāo)準(zhǔn)軸載下模型荷載應(yīng)力計算結(jié)果層間接觸類型面層底最大拉應(yīng)力/MPa基層底最大拉應(yīng)力/MPa無功能層0.92220.4649有功能層0.92750.3977由計算結(jié)果，瀝青功能層的設(shè)置，使基層底所受到的最大拉應(yīng)力減小,但是設(shè)置了20對于不設(shè)

51、功能層的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，實際混凝土面層底面的過渡層破壞及大量的表面裂紋嚴(yán)重降低了混凝土板的實際抗折強度和抗折疲勞強度13表3.6為含過渡層普塞提腐破壞將使面層和基層沿接觸面上產(chǎn)生較大的剪力，使面層和基層之間界面開裂破壞。表3.6含有過渡層的混凝土試件和不含過渡層的混凝土試件抗折強度比層間接觸類型抗折強度（MPa）平均強度（MPa）備注不含過渡層（下設(shè)隔離層）5.024.98相對于普通混凝土提高8.26%5.094.84含過渡層（直接澆注在基層上）4.404.60，4.774.63設(shè)置了功能層的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，將面板與基層界面強限制轉(zhuǎn)化為弱限制，降低了粘結(jié)系數(shù)。表3.6表明，在面層下設(shè)功

52、能層后，混凝土抗折強度比直接澆注在基層上提高了8.26%。當(dāng)面板滑動時只需克服較小的粘結(jié)力和摩阻力，其摩擦系數(shù)相應(yīng)降低,潸除禧蹦醐所射就項而燭施融聊獺斷裂破壞。壞。33.2防止基層沖刷水被稱為“路面殺手”，以瀝青混合料為主要成份的層間功能層可以起到很好的阻水作用，封堵“路面殺手”對基層的滲透。目前，雖然對混凝土板的縮縫、脹縫、施工縫（縱向和橫向）采取了特制的材料對水進(jìn)行封鎖，使水從路面排走，但效果仍然不佳。而層疊工堡水注蝴蝌I設(shè)置或間功能作用分析層作用分析遭破壞的原因有相當(dāng)部分是由于路表水滲入基層甚至路法，從而影響其穩(wěn)定而造成的，使用3至4年后的水泥混凝土路面早期破損與接縫滲透水和沖刷密切相關(guān)

53、口，。山于路面透水或接縫密封不好，路表積水不斷經(jīng)重乍碾壓，滲入或流進(jìn)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，造成路面自上而下?lián)p壞。在設(shè)計上，采用瀝吉混合料層間功能層可以預(yù)防水泥混凝土路面沖刷脫空病害的產(chǎn)生。半剛性基層的耐沖刷性能較差，加上水泥混凝土路面接縫及裂縫水的下滲，同時路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)設(shè)置不完善，在行車荷載作用下，不斷產(chǎn)生沖刷，?？瞻宓祝斐砂宓椎牟痪鶆蛑?，從而使路面產(chǎn)生裂縫等功能性及結(jié)構(gòu)性病害.如圖3.5,層間功能層采用密級配瀝肯混凝土，具有較好的封水功能，使得從面板接縫或裂縫處滲透下來的水滯留在功能層之上而不會下滲到基層，從而減少基層的沖刷，延長基層使用壽命，有利于基層長期使用性能。3e3彈性緩沖作用造

54、成水泥混凝土路面損壞因素很多，其中水泥混凝土路面基礎(chǔ)的好壞直接影響其使用壽命。在水泥混凝上面層與基層之間增設(shè)瀝方混合料功能層，由于其柔性彈性特征和一定的延伸度，可視為較理想的應(yīng)變消減(應(yīng)力吸收)中間層，可有效緩解路面?zhèn)鬟f來的動載沖擊。其作用體現(xiàn)在以下兩個方面：(1)減少路面與基層相對運動的傳遞。由于功能層的彈性鍍沖作用，可減少面層與基層相對運動，改變力的傳遞速度，使荷我產(chǎn)生的巨大沖擊勢能得到有效化解，從而使傳遞到基層的破壞影響力大大削弱，根據(jù)力的相互作用原理，基層對水泥面層的反彈力也已經(jīng)不是很大，如果功能層的厚度設(shè)30第四章功能層材料設(shè)計及性能研究置較為合理，那么重車對基層的沖擊勢能的影響力就能得到最大限度的化解?？梢姡δ軐訉β访婕盎A(chǔ)具有良好的保護(hù)作用.以常用的橋梁支座為例，功能層類似于支座，支座的主要成份是彈性和扭曲拉伸較好的橡膠，化解了重車動載作用下由梁支點傳向承臺的沖擊力，與功能層具有的彈性緩沖作用具有一致性.功能層可保證水泥混凝土結(jié)構(gòu)在活載溫度變化等因素作用下的自由變形，可以明顯減少溫度變化引起水泥面層內(nèi)的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，防止基礎(chǔ)不平產(chǎn)生的張拉和收縮應(yīng)力的增大或結(jié)聚，而造成與車載共同作用下的水泥混凝土面層破壞已汽(2)減少基層裂隙產(chǎn)生的應(yīng)力，從而減少面板斷裂。號鞋遹品物僦例瞬颼星春磕彝飄陶層廉屐望檬基愈椀觸同位移的情況隼