路面层间破坏分析与设置隔离层的水泥混凝土路面新结构研究

摘要

水泥混凝土路面是高等级公路和城市道路的主要类型之一。
　　 针对水泥混凝土路面破坏这一长期未有效解决的问题,论文首次对实际路面层间状态是否满足理论建模的“三大前提”提出了质疑,并通过系统考证,找出了长期未曾揭示的路面破坏的一大基础性原因,并提出了解决办法。
　　 在理论上,论文发现了“过渡层”,首次提出了水泥混凝土路面“三种层间基本破坏形式”并揭示了其发生机理,分析了“三种层间基本破坏形式”引起的路面实际层间状态与理想状态的显著差异,并揭示了“过渡层”对路面破坏的严重影响,同时,对“过渡层”及“三种层间基本破坏形式”之间的辩证关系进行论述。论文的研究表明,“过渡层”的存在和“三种层间基本破坏形式”的发生,将使面层与基层之间的光滑接触难以实现,将使基层开裂而使基础失去连续完好性,将使面层与基层在分离界面附近发生损伤,导致路面实际层间状况与路面理论建模的“三大前提”显著不符。
　　 实际路面状况调查表明,直接将面层浇筑在基层上的水泥混凝土路面,“三种层问基本破坏形式”普遍发生并广泛存在,导致路面实际层间状况严重恶化,与路面力学建模的“三大前提”显著不符。
　　 路面破坏实验表明,直接浇筑在基层上的水泥混凝土路面,当面层与基层发生层间分离后,其开裂荷载与层间光滑接触的水泥混凝土路面相比,成倍下降。为了消除路面实际层间状况与“三大前提”存在的显著差异,论文提出了设置隔离层的水泥混凝土路面新结构。隔离层的设置,能消除“过渡层”和“三种层间基本破坏形式”,使路面层间状况符合理论建模的“三大前提”。
　　 论文通过普通路面和设置隔离层路面的长期对比,证明设置隔离层的路面能有效避免超出设计预期的路面破坏发生,使隔离层的路面达到设计承载性能和预期使用寿命。对比表明:设置隔离层的路面与直接浇筑在基层上的路面相比,实际承载力和实际使用寿命得到根本提高。
　　 论文的研究工作在逻辑上构成了一个闭环:即由“提出质疑—理论分析—实验考证—调查验证—应用检验—消除质疑”所形成的闭环。
　　 论文的分析和考证,支撑了一个结论,那就是:如果直接将面层浇筑在基层上(不设隔离层),路面实际层间状况与路面“三大前提”就存在很大差异,路面理论建模的“三大前提”就不能得到保证,路面破坏就难以避免;而如果设置隔离层,“三大前提”就能够得到满足,质疑就得以消除,路面的承载性能和使用寿命就能够得到充分保证。
　　 从提出质疑到消除质疑,本文提出的设置隔离层路面的理论和应用思想,通过使“三大前提”得到满足,最终完善、吻合了路面理论,保证了路面理论成立的条件,达到了路面力学模型赋予路面的承载性能和预期的使用寿命。