纤维增强沥青路面封层防反射裂缝试验研究(2)
3. 抗反射裂缝试验过程及观测方法?
3.1 试验步骤。 ?
(1)将试件连同试模一起置于已达到试验温度 15℃的恒温箱内,由于试验温度较低,做试验时温度也较低,在恒温箱中保温 2h 即可。 ?
(2)将车辙试验机温度调为 15℃,将保温后的试件连同试模一起置于车辙试验机的试验台上,最下面为厚度为 1cm 宽度为 30cm 长度为 30cm 的钢板,上面为 2cm厚宽度为 30cm 长度为 10cm 的两块橡胶板,中间脱空区域为 10cm,具体组合见图2。由于试件宽度为试模宽度的一半,应将试件宽度方向也固定好,已确保在试验过程中试件不发生移动。将试验轮置于试件表面的中间位置,行走的方向与试件成型时的碾压方向一致,垂直于旧沥青混凝土板裂缝的方向。
(3)启动试验机,此时不需要开动车辙变形自动记录仪,试验轮在试件上往返行走,观察 SMA-10 加铺层出现明显裂缝,及裂缝扩展情况。试验时,记录仪会自动记录试验轮往返次数和试验温度,控制好试验温度,记录试验次数。 ?
(4)同一方案至少做两个平行试验,取平均值作为最后试验结果,若两次试验结果偏大,可补做一组试验做进一步论证。 ?
3.2 加载方法和观测方式。 ?
(1)横向裂缝在车轮荷载作用过程中,当车轮行驶至裂缝的边缘时,裂缝处的沥青加铺层受到剪应力和拉应力的作用;继续向前行驶,车轮行驶至裂缝正上方时,裂缝处的沥青加铺层受到剪应力的作用??[5]?,因此,横向裂缝在一次行车荷载的作用过程中,弯拉应力作用只是在行车驶过一瞬间产生,横向裂缝处的沥青加铺层一直处于剪应力和弯拉应力的交替作用下,此处的沥青加铺层最易发生破坏。车辙仪加载如图2所示。?
(2)将车辙试验仪的温度控制在 15±2℃,将试件连同试模一起放入车辙仪中,采用标准试验轮,胶轮宽度为 5cm,轮压为标准轴压 0.7MPa,轮行速度为(42±1)次/min,用于模拟行车荷载作用下沥青加铺层中反射裂缝扩展情况,进而分析不同纤维长度对 沥青纤维增强封层 抗反射裂缝性能的影响;不同夹层材料延缓反射裂缝出现的性能。观察沥青加铺层出现裂缝时,记录车轮荷载的碾压次数,及裂缝贯穿沥青加铺层时车轮荷载的碾压次数。试件破坏时的试件形态见图 3。?
(3)试验分成两组进行,第一组:裂缝为 0.5cm 和 1cm 两种,不同纤维长度在不同裂缝宽度下进行试验,分析纤维长度是否影响沥青纤维增强封层抵抗反射裂缝的能力,并分析不同宽度裂缝下是否存在最佳的纤维长度;第二组:比较五种不同夹层材料在相同裂缝宽度下的抗反射裂缝能力。在重复荷载作用下,观察加铺层中裂缝的起裂和裂缝扩展等情况,直至裂缝最终贯穿整个加铺层,记录沥青加铺层出现裂缝和贯穿时的作用次数,根据试验结果(即数据)分析抗反射裂缝的性能,见表1。?
表1 往复轮碾试验结果
裂缝宽度?(cm) 试验号 纤维?长度(cm) 初裂?平均值 终裂?平均值
10.5 1 0-2 812 4450
2 2-4 1121 4532
3 4-6 1312 4765
4 6-8 1612 5764
1 0-2 2109 7654
2 2-4 2532 8243
3 4-6 2612 8547
4 6-8 2089 8123
4. 试验结果及分析 ?
层间结合状态对沥青加铺层有很大的影响,只有保证层间接触良好,夹层材料才能起到加筋作用,延缓反射裂缝的扩展??[6]?。故在确保沥青纤维增强封层粘结性能的基础上,讨论沥青纤维增强封层的抗反射能力。沥青纤维增强封层达到最佳粘结性能时各种材料用量为:纤维用120g?m??-2?,纤维长度为 6~8cm,改性乳化沥青用量为1.2k g?m??-2?,本文主要讨论在保证各材料用量不变的情况下,相同裂缝宽度下不同纤维长度对抗反射裂缝性能影响,以及不同裂缝宽度下相同纤维长度对抗反射裂缝性能影响,对比分析见图4和图5。由上述对比图分析可得:?
(1)在 1cm 裂缝宽度下,不论是对初裂还是终裂的影响,纤维长度为 6~8cm 时达到最佳抗裂效果,且相较于其他纤维长度其抗裂效果显著。在 0.5cm 裂缝宽度下,不同纤维长度对阻止初始裂缝和终止裂缝产生效果不显著,4~6cm 纤维长度时阻裂效果稍好。 ?
(2)相同裂缝宽度下,不同纤维长度对阻裂效果不同。旧路面裂缝越宽时,纤维长度越长阻裂效果越好;而裂缝宽度较窄时,不同纤维长度对阻裂效果影响不大。现行《公路沥青路面养护技术规范》和《高速公路养护质量检评方法》(试行)中,都把裂缝宽度为 5mm 作为裂缝轻重程度分界??[7]?。纤维增强封层一般用于高速公路的预防性养护中,旧路面裂缝宽度一般≤5mm,为了保证沥青纤维增强封层夹层具有良好抗裂效果,且考虑到使其具有良好粘结性能,选用 6~8cm 纤维长度作为沥青纤维增强经济学论文封层夹层最佳纤维长度。
?
参考文献?
[1] 赵晓亮. 沥青纤维增强封层配合比设计研究[D].西安:长安大学,2010.?
[2] 陈晓娟. 纤维沥青碎石封层适应性及阻裂效应研究[D].西安:长安大学,2010.?
[3] 闰修海,于金成,王建国等.纤维封层技术的引进与应用[J].北方交通,2008(08).?
[4] 陈华鑫, 张争奇, 胡长顺. 纤维沥青混合料的低温抗裂性能[J]. 华南理工大学学报(自然科学版),2004,(04).?
[5] 孙雅珍, 赵颖华. 新型纤维增强沥青路面的研究[J]. 华东公路, 2002,(02).?
[6] 申爱琴等.沥青路面层间处置新材料及施工关键技术研究[R].2009.2.?
[7] 朱春凤.玻璃纤维改善沥青混凝土性能的理论和试验研究[D].吉林:吉林大学,2007.?
[8] 郑健龙,周志刚,张起森.沥青路面抗裂设计理论与方法.北京:人民交通出版社,2003.
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