|
【摘要】刚柔复合式路面通常指的是水泥混凝土路面加铺沥青面层后形成的复合式路面，广义上讲，凡是面层结构材料的模量相差特别大，明显呈现“一刚一柔”相结合的特点的路面都可以称为刚柔性路面。由于材料差异较大，刚柔性路面有着许多不同于一般路面结构的行为特点，本文将对刚柔复合式路面结构的特点进行全面深入的分析。
1. 概述
水泥混凝土路面加铺沥青面层形成了一种刚柔性的复合式路面结构，它不仅具有沥青路面行车舒适和噪音小的特点，还具有水泥路面强度高、承载能力大和稳定性好的特点。刚柔复合式路面主要问题集中在两个方面：一是刚柔性界面的处理技术。包括：(1)界面处理材料的选择;(2)水泥混凝土板的处理;(3)界面处治的施工工艺;二是反射裂缝的防治问题。旧水泥路面原有的接缝及在使用过程中产生的裂缝很容易反射到沥青面层。
2. 刚柔复合式路面的特点
2.1结构组成特点。
刚柔复合式路面绝大部分都是在水泥混凝土路面上加铺沥青面层之后形成的，其特点是路面整体刚度大，稳定性好，行驶舒适性好。路面结构组成为：基层+水泥混凝土板+界面层+沥青面层。沥青加铺层厚度较大时，通常分两层摊铺，层间洒乳化沥青粘层油以加强粘结，两层混合料的级配可以相同也可以不同。界面层的材料通常采用的是改性沥青，厚度只有几个毫米，主要起到粘结和防水作用。界面层材料模量小，具有高粘度，弹性恢复性能好，能够很好的吸收水泥混凝土板由于形变而产生的应力，能够有效的抑制反射裂缝的传播。
刚柔性路面最大的特点是组成面层结构的材料的模量不一样，刚度相差很大。水泥混凝土板具有强度高、刚度大、温度敏感性小，材料模量相对比较稳定，属脆性材料。沥青面层材料模量小，温度敏感性大，材料模量随温度变化，呈现明显的黏-弹-塑性。正是由于材料模量的差异较大，从而导致刚柔性路面在车辆荷载及温度应力作用下，呈现明显的变形不协调性。因此，较一般沥青路面而言，刚柔性沥青路面更容易出现车辙和开裂。
2.2力学行为特点。
路面结构的组成和各组成材料的力学性质决定了路面的力学行为特点。刚柔性路面的面层材料由刚性的水泥混凝土板和柔性的沥青混合料组成，其受力呈现以下几个方面的特点：(1)当面层沥青混合料厚度较小时，路面呈现出刚性路面特点，水泥混凝土板承受较大的竖向应力和水平应力。此时的沥青面层主要是起到改善路面行驶的舒适性，减小行驶噪音等功能性作用。(2)当沥青面层较厚时，此时沥青面层具有明显的抗剪效应，也就是说，沥青面层承受了主要的水平应力。同时，对竖向应力也起到了很好的扩散作用。(3)在刚柔性路面结构中，无论面层沥青混合料厚度如何，刚柔性界面层所受到的剪应力都是不能忽视的。另一方面，由于界面层处在刚柔过度的特殊位置，存在许多的不利的受力环境。例如，在水泥混凝土板的接缝处会出现剪应力集中;由于板面存在尖角，也容易出现应力集中现象。界面层局部应力集中加速了界面层的破坏。(4)除厚度外，面层混合料模量对结构的受力也有较大影响。沥青混合料的级配、沥青的劲度等直接影响其扩散荷载的能力。
3. 刚柔复合式路面损坏模式及原因分析
3.1损坏模式。
大量的工程实践表明，刚柔性路面的损坏形式主要有以下三种：(1)开裂;(2)车辙;(3)水损坏。刚柔性路面的开裂主要是反射裂缝，通常出现在旧水泥混凝土路面的接缝处。通过对裂缝处钻芯取样，可明显看到反射裂缝由下向上发展的痕迹。刚柔性路面的车辙同一般的柔性基层或半刚性基层沥青路面有所不同，刚柔性路面的车辙仅发生在沥青面层，其下部的水泥混凝土板是不会发生永久性的变形。由于材料模量差异较大，沥青面层又较薄，容易出现推移和沥青面层剥离等现象。刚柔性路面的水损坏主要表现为表面沥青面层的松散、坑槽，严重时可产生唧泥。
3.2损坏原因。
首先，从设计方面来看，没有对刚柔复合式路面的实际受力情况进行深入细致的分析，没有建立合理有效的刚柔复合式路面的力学分析模型，导致设计出来的沥青面层厚度不合理。刚柔界面的处理也缺乏相关理论作为指导，界面处理方式简单粗糙，防水粘结材料的选择不严格，导致界面层无法起到应有的作用，严重影响了刚柔性路面的使用寿命。此外，对加铺层沥青混合料的组成设计方面也缺乏研究，常采用与普通沥青路面相同的矿料级配和相同品质的沥青，没有从刚柔性路面的实际使用状况出发考虑沥青面层材料的设计问题。其次， [1] [2] 下一页
|
