橡胶粉嵌锁密实水泥混凝土抗弯拉强度的影响分析

民营科技２０１３年第５期　工程科技　路面材料特性的主要指标及其确定方法　李文锋　（广东广乐高速公路有限公司，广东广州５１００００）　摘要：路面材料在车轮荷载和环境因素的作用下所表现出的力学性质，对路面的使用性能和使用寿命起决定性作业。对路面材　料力学性质的分析和认识，有助于设计出符合使用要求的路面结构。现着重讨论各种材料路面结构设计相关的两个特性，即变形特性、　强度特性，以及表征这些性质的指标和确定方法。　关键词：路面材料；变形特性；强度特性；疲劳特性　路面材料大致可分为三大类：１）颗粒型材料及块料；２）水硬Ｉ生结　合材料；３）沥青类。这些材料按不同方式（密实型、嵌锁型和稳定型）组　成各种路面结构层。以下为路面材料特性的几种主要指标及其确定方　法。　１变形特性　１．１应力一应变特性。１）颗粒材料的应力一应变特性。对于用作基层　和垫层的无结合料碎石材料，有三轴试验所得到的应力一应变关系　曲线具有同粘陛相似的非线性特征。因而，表征其应力一应变关系的　回弹模量值Ｅｒ，也随着偏应力的增大而减少，侧限应力的增大而增　大，但侧限应力的影响比粘陛图的情况大得多。面层较厚时，传给粒料　层得应力级位较小，碎石材料的应力一应变关系可近似看成线性。但　当面层较薄时，则必须考虑上述粒料层的非线性特眭。一般按粒料层　所受到的应力状况采用迭代的方法来确定相应的模量值，通常可取路　基模量值得一定倍数，此倍数同粒料层的厚度和路基模量有关，大体　变动在１．５８—７．５范围内，一般隋况下取２．５较合适。２）水泥稳定类材　料包的应力一应变特陛。水泥稳定材料包括水泥土和水泥稳定碎石　和砾石粒料，常用作路面积基层和垫层。其应力一应变关系可通过单　轴和三轴试验或小梁弯曲试验得到。应力一应变关系呈现现非线性　状，表征其关系的模量值，同土一样，是应力的函数。３）沥青混合料的　应力一应变特眭。沥青混合料的应力一应变特性同上迷材料有很大　差别。　对沥青混合料进行三轴压缩试验。从试验结果可知，沥青料受荷　达一定值，特别是受荷时间又较长时，不仅出现弹ｌ生应变，而且随时间　而发生塑『生应变。随施加应力的级位和使用时间的不同，沥青混合眭　料的应力一应变关系分别呈现出弹性、弹一粘性和弹一粘一塑性等　性状。　同时，沥青材料的滞度温度影响很大。低温时，混合料基本属于　弹ｆ生体，在常温和高温时，则相应变为弹一粘『生和弹一粘一塑性体。　因而，常用“劲度”表示沥青混合料在给温度和加荷时间条件下　的应力一应变关系。沥青混合料的劲度可以采用不同试验方法得到，　如蠕变模量试验、动态模量试验各回弹模量试验等等。　１．２变形累积。沥青路面在行车荷载反复作用下会因塑性变形累积　而产生沉陷和车辙，是永远变形。对沥青混合永久变形特眭的研究，可　利用静态蠕变试验或重复三轴压缩试验进行。影响变形累积的因素，　同温度、作用应力、加载时间和集料的情况有关。　２强度特性　强度是指材料达到极限状态或出现破坏时所能承受最大荷载　（或应力。组成路面结构的混合料，往往具有较高的抗压强度，而抗压　或剪度较弱。因而，路面材料可能出现的强度破坏通常为：１）因剪切应　力过大而在材料层内部出现沿某一滑动面的滑移或相对变位。２）因拉　应力或弯拉应力过大而引起的断裂。　２．１抗剪强度。面层厚度较薄而刚度较低时，传给土基的应力较大，　有可能出现因土基承载力不足而引起的剪切破坏。面层较厚但刚度较　低时，如果受到较大的水平力，就有可能因沥青混合料的抗剪强度不　足而出现推移等破坏。　抗剪强度由两部分组成，其一式摩阻部分，同作用在剪切面上的　法向应力成正比；另—式同法向应力无关的粘结力部分，即　ｒ＝：ｃ＋盯ｌｇ　式中：ｃ一材料粘结力；　一材料摩阻角。　ｃ和　是表征材料抗剪强度的两项参数，可通过直剪试验，绘出　ｒ一　曲线后，按上式确定。也可由三轴压缩试验，绘出摩尔圆和相应　的包络线后，按上式的直线关系近似决定，由于三轴试验较接近实际　受力状况，目前大多采用这种方法确定材料的ｃ值和　值。　大量试验结果表明，沥青混合料的粘结力取决于许多因素：沥青　的粘度、沥青用量、温度和剪切速度、细料状况笙￣笙－ｒ￥－。　２．２抗拉强度。材料的抗拉强度主要由混合料中结合料的粘结力所　提供。其大小可采用直接拉伸和间接拉伸试验，由所测到的应力一应　变曲线上的最高应力或破坏应力值确定。　水泥｝昆凝土和水泥稳定土的抗拉强度可通过劈裂试验测定。　２．３抗弯拉强度。整体Ｉ生材料（如水泥混凝土）及常温和低温下的沥　青混合料，具有一定的抗弯刚度，在超过允许荷载的作用下，有可能在　结构层地面产生较大的拉应力，而材料的抗弯拉强度不足时会出现断　裂破坏。　路面材料的抗弯拉强度，大多通过简支小梁试验评定。小梁截面　边得尺寸应不低于集料最大粒径的４倍。　３疲劳特性　材料承受重复应力作用时，会在低于静载一次作用下的极限应　力值时出现破坏，材料强度的这种降低现象，称作疲劳。　３．１水泥混凝土和水泥稳定类材料的疲劳特征。水泥混凝土疲劳陛　能的研究，大多是在室内通过对小梁试件加反复应力进行的。反复应　力由盯　（最大）变动到零（或接近零）的循环内进行。如果反复应力的　低值不是零，则随着低应力盯　（最小）的增大，达到疲劳破坏时的作　用次数也相应增长。　３－２沥青混合料的疲劳特性。沥青混合料疲劳特性的室内研究，是在　简支小梁或梯形悬臂式试件（弯曲疲劳）或者圆柱体试件（间接拉伸疲　劳）上施加正弦或脉冲式变化的反复应力进行的。由于沥青混合料的　劲度模量低，应力反复施加过程中，试件的实际应力状态和应变量不　断发生变化。为此，常采用两种试验方法：控制应力或控制应变试验。　控制应力试验，是在试验过程中保持荷载或应力值保持不变，这　时，由于试件内的微裂缝逐步扩展，材料的劲度不断下降，因而荷载或　应力量虽然不变，而应变量的增长速度却不断增大。而控制应变是在　试验过程中不断调节所施加的荷载或应力，使应变量始终不变，在试　验中材料劲度不断下降，维持相同的应变量所需的应力值也不断减　少。前者以试件出现断裂为标志，后者则不出现明显疲劳破坏现象。只　能主观地以劲度下降到初始劲度的某一百分率作为疲劳破坏的统一　标志。　一般来说，沥青含量多、针人度低和空袭含量少的密实型沥青混　合料，其劲度高，对疲劳开裂的抵抗能力强，使用寿命长，反之，则使用　寿命短。　结语：荷载作用下发生于路面结构内的应力、应变和位移量，不　仅同加荷状况有关，还取决于路面材料的应力一应变特陛，这时进行　路面结构分析必须知道的重要特陛。　累积变形是一种蠕变现象，与材料的劲度有关。可以利用单轴或　重复三轴压缩试验估计某一特定条件下的累积变形量。　疲劳破坏时沥青类和水泥混凝土路面的一种重要的损坏现象。　疲劳特性的室内研究已经相当充分，但是由于室外实际条件比室内试　验条件复杂得多，在利用室内试验所得到的试验结果来预估路面实际　疲劳寿命方面，还需要做很多工作。

ＳＡＭＩ在公路水泥路面改造中的应用　

王文义　

（陕西省成阳公路管理局，陕西成阳７１２０００）　

摘要：如何防治反射裂缝，使现有道路能够继续承担未来的交通荷栽是旧混凝土路面加铺沥青混凝土需要解　决的主要问题。橡胶沥青应力吸收层具有吸收应力、减少反射裂缝、防水、粘接力强等优点。文章通过实际　工程中的应用，对沥青加铺层反射裂缝产生机理、加铺层设计方法以及基于应力吸收层的沥青加铺层结构及　材料等作探讨；重点论述橡胶沥青应力吸收层的作用机理和相关的施工工艺。　关键词：反射裂缝；橡胶沥青；应力吸收层；疲劳试验　中图分类号：Ｕ４１８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—２３７４（２０１２）０卜００６５—０３　

复合式路面兼具柔性路面行车舒适和水泥混凝土　

路面结构承载能力大的双重优点，在水泥混凝土路面　

旧路改造时，复合式路面常成为首选的路面结构形　

式。然而，复合式路面在使用过程中仍然存在以下问　

题：一是反射裂缝的问题；二是水泥混凝土路面的粘　

结问题；三是面层混凝土的整体稳定性，其中反射裂　

缝问题尤为突出，因此，如何预防复合式路面反射裂　

缝就成为了关注的热点问题之一。　

一、橡胶沥青应力吸收层的作用机理　

（一）橡胶沥青应力吸收层定义　将等粒径的石料均匀的满铺在橡胶沥青层上，用胶　

轮压路机进行嵌挤碾压，橡胶沥青被挤压到石料高度的　

约３／４，石料嵌锁形成后将构成结构性支撑，这时所形　

成碎石封层模式的路面即为橡胶沥青应力吸收层。　

（二）橡胶沥青应力吸收层功能特点　抗反射裂缝：在橡胶沥青应力吸收层中，高用量　

上升。对于覆膜滤料这些都能做到比较好的平衡，节　

省了清灰用能耗，延长净化设备使用寿命，并能在高　

湿的粉尘环境下正常工作。　

三、结语　通过对影响覆膜滤料应用的因素的探讨，我们可　

以得出以下覆膜滤料具有传统滤料无法比拟的优点的　结论。　１．得益于表面过滤机理，覆膜滤料的清灰易于　

传统滤料。　的橡胶沥青与等粒径的碎石强力粘结，形成约１ｃｎｌ厚　

水泥混凝土路面质量控制措施

水泥混凝土路面作为一种高级刚性路面结构形式，已超过百余年，在世界各地使用极其广泛。我国水泥混凝土路面已有70余年的历史，主要于20世纪80年代开始大量使用。通过“七五” 、“八五”、“九五”三个五年研究计划，设计理论和施工水平已达到较高水平。进入90年代后，我国开始采用滑模摊铺机施工水泥混凝土路面，工程质量和工程进度得到较大幅度的提高。

但是，随着我国国民经济的快速发展，公路运输总量持续增长，交通基础设施建设取得了不断的突破，交通流量、交通荷载、轮胎压力不断增加，道路使用条件越来越恶劣。如何建设表面平整，行车舒适安全的路面，是摆在每一个公路建设者面前的一道难题，也是不断追求的目标。

一、目前路面现状

（一）高速公路交通状况。目前，我国高速公路呈现出交通量大，货车超轴载特别多，行车速度快的特点。为此，对我国高速公路的建设提出了更高的要求。

(2)高速公路路面现状。我国高速公路路面主要采用沥青混凝土路面和水泥混凝土路面。相对而言，水泥混凝土路面给社会的印象较差，导致近年来我国高等级路面上使用的水泥混凝土路面越来越少。为此，笔者对国内部分省市的水泥道路混凝土路面进行了跟踪分析，发现出现了很多翻浆、断板、开裂等病害，有的甚至刚通车就开始维修，质量差的特别严重，极大地影响了行车舒适性。

性和安全性，在社会上造成了极大的影响

二。水泥混凝土路面常见问题及原因

（一）水泥混凝土路面的开裂、断板、错台。我国水泥混凝土路面的开裂、断板，将直接影响路面的使用性能。路面雨水渗入基层，导致唧泥，并淘空基层，造成错台、断板。路面出现断板，主要是以下几种原因：

1．施工期断板：在滑模摊铺路面施工时，一般是以下几方面因素：

（1）日温差过大或蒸发量过高。日温差过大，切缝不及时，温度应力高于混凝土路面的抵抗拉裂强度，造成断板。在风速过大，蒸发量过高时，养护不及时，表面干缩过快，出现收缩裂缝。

（2）基层强度过高，基层裂缝未进行处理，造成基层裂缝反射断板。

82试验研究Experimental Research

CHINA CONCRETE 2013.03 NO.45引言

水泥混凝土因具有强度等级高、稳定性及耐久性能好的

突出特点，广泛应用于我国公路工程建设中。然而，目前我国

“重载、大流量”的交通状况，对于在服役过程中长期遭受重

载车辆作用的水泥混凝土路面造成了不利影响，许多水泥混

凝土路面结构在未到设计使用寿命时就提早发生了破坏。

众多学者和研究单位就如何提高混凝土的抗折强度展

开了深入研究。目前的主要研究方向集中在通过在混凝土中

引入纤维物质如聚丙烯纤维、钢纤维等，提高使混凝土破坏

所需要的断裂能来增加混凝土的抗折强度[1-2]，然而此类研

究用于混凝土的生产及施工过程却存在大量弊端，纤维混凝

土不仅会大幅提高混凝土的造价，同时由于纤维物质的掺入

对混凝土的工作状况也有较大影响，极不利于施工控制[3]，故

上述方案的实际应用受到较大限制。因此，寻求一种在提高

水泥混凝土抗折强度的同时，又不增加混凝土的生产成本，

并保持混凝土良好工作性能的设计方法势在必行。

本文以混凝土的各项组成材料为研究对象，通过对

骨料因素和胶凝材料体系因素对混凝土抗折强度的影响

进行系统性分析，进一步对抗折混凝土组成材料的使用及

选择进行优化，以实现在不提高成本的条件下，提高普通

水泥混凝土的抗折强度。1 试验原材料及实验设备

1.1 实验原材料

（1）水泥：华新P.O42.5水泥，比表面积为400m2/kg，

相关性能见表1；

（2）粉煤灰：青源电厂Ⅱ级粉煤灰，需水量比为

103%，细度为23.7%（筛余），28d活性指数74%；

（3）矿粉：钢华S95级，比表面积410m2/kg，流动度比

为98%，7天活性指数为76%，28天活性指数为102%；

（4）砂：洞庭湖Ⅱ区中砂，细度模数2.8；

（5）石：阳新骨料厂5mm～10mm、5mm～20mm

和5mm～31.5mm三种不同粒径范围的碎石，以及

5mm～31.5mm的卵石，相关性能指标见表2；