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旧水泥砼路面沥青加铺层结构与应力吸收层材料研究

李永海  
【摘要】:随着我国公路运输行业的快速发展,许多早期修建的水泥混凝土路面出现了大量的各种病害,养护成本逐年增大,道路使用性能已不能满足人们的出行需求,急需对旧水泥路面进行改造升级。旧水泥路面加铺沥青混合料面层是近年来比较普遍的一种改造形式。该形式在充分利用旧水泥混凝土路面剩余结构承载力的同时兼具沥青路面平整舒适的优点,是一种经济有效的改造措施。但同时,该种加铺结构无法避免要解决防治反射裂缝的问题。在各种防治反射裂缝措施中,设置改性沥青混合料应力吸收层作为防裂夹层是一种行之有效的方法。本文通过南坛路改造工程旧路状况调查发现路面主要病害为裂缝、板角断裂和破碎板,并通过路面PCI、断板率、接缝传荷能力和路面承载力等的检测发现旧水泥路面使用现状已不能满足设计使用年限内累计交通量的要求,必须通过改造提高路面承载能力,并提高耐久性。同时,通过防反射裂缝方案和沥青结构表层方案的比选,结合广西区内外加铺改造实例,推荐一种加铺结构方案。基于南坛高速路面调查数据,利用有限元软件建立路面结构模型,分析荷载大小、加铺层厚度及模量和应力吸收层厚度及模量对交通荷载和温度荷载作用下路面结构层的受力影响规律。综合分析结果推荐出基于应力吸收层的沥青加铺层厚度以及应力吸收层合理厚度及模量。从橡胶沥青胶粉目数和掺量,集料性能要求,对橡胶沥青混合料ARAC-10应力吸收层级配设计和最佳油石比进行研究。在整体考虑应力吸收层混合料高温稳定性、抗弯拉性能和施工和易性的情况下,以干密度最大时的油石比为下限,谢伦堡析漏损失率拐点所对应的的油石比为上限,最终确定的应力吸收层最佳油石比为7.2%,这时路用性能到达最优状态。最后通过车辙试验、低温弯曲试验、水稳定性试验和抗疲劳试验,对应力吸收层材料高、低温性能,水稳定性能和抗疲劳性能进行研究,试验结果表明:应力吸收层材料ARAC-10具有优良的路用性能,可以有效延缓反射裂缝的发生和发展。


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