旧水泥混凝土路面薄层沥青混凝土加铺技术研究

摘要

加铺沥青铺装层是旧水泥混凝土路面修复的首选方案。为了防治反射裂缝，加铺层厚度一般在18cm左右。很多实体工程证明：随着厚度的增加，其防治反射裂缝的效果越来越不明显。理想的加铺层结构应该在满足预定使用期内路面功能要求的前提下，兼具良好的经济性。本文依托安徽省界阜蚌高速公路水泥混凝土路面改造工程试验路，开展旧水泥混凝土路面薄层沥青混凝土加铺技术研究。
　　 首先，通过力学分析和旧路病害调查确定基于PFWD的水泥路面板角、板边脱空弯沉指标并指导脱空调查，评价旧路技术状况，结合交通调查和预测，得到最小厚度为6cm的加铺层可以满足旧路荷载承受要求。
　　 其次，根据已有研究成果，分别拟定单层、双层和三层路面结构形式，合理选用高强沥青、高弹沥青、SBS改性沥青、普通重交通沥青等优质胶结料和聚酯玻纤布等防裂材料及常规旧路病害处治技术，进行基于经济性评价的临界断板率分析，确定13种加铺层技术方案。
　　 再次，力学分析发现：脱空和错台导致加铺层内剪应力和拉应力显著增加是裂缝产生的主要原因，提高沥青混凝土的抗拉和抗剪性能是防治反射裂缝的关键。室内剪切试验证明，沥青混合料的抗剪性能与沥青类型、级配类型、加筋与否有一定关系。其中，高弹沥青和细粒式沥青混凝土的抗剪性能较优：高强沥青由于模量大，变形能力差，抗裂性能比SBS改性沥青差：是否加筋虽然不能增加抗剪强度，但改善了剪切变形能力，对提高混合料的抗剪性能效果显著。
　　 最后，根据各结构层的路用性能需求指导混合料设计及试验路施工并跟踪观测试验路运营期内（2007.11～2010.03）的路用性能。单、双层方案分别于通车5个月后和2.5年后出现裂缝，双层方案的抗裂能力和平整度优于单层。双层方案中，AC-10高弹沥青混合料找平层+AC-20 SBS改性沥青混合料+AC-13 SBS改性沥青混合料面层+双层Trupave聚酯玻纤布贴缝的抗裂能力最优，裂缝平均间距为355m。芯样分析和弯沉检测表明，90％以上的早期裂缝与脱空、错台有关。初步检测结果显示，聚酯玻纤布有助于提高路面的抗车辙能力，而防水抗裂粘结膜和高分子防裂贴的使用将降低混合料的高温性能。
　　 本文研究表明，薄层沥青混凝土加铺技术在旧水泥混凝土路面改造中应用是完全可行的。推荐的改造方案是：加铺双层沥青混凝土，采用双层聚酯玻纤布贴缝防治反射裂缝。相关研究成果已经推广应用于合六叶高速公路（大顾店--叶集）水泥混凝土路面改造和界阜蚌高速公路一、二期水泥混凝土路面改造工程，取得良好的经济和社会效益。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 沥青加铺层设计方法

1.2.2 水泥路面板底脱空评价方法

1.2.3 反射裂缝的防治技术

1.2.4 沥青加铺层室内试验评价研究

1.3 当前研究存在的主要问题

1.4 研究的主要内容和研究方法

1.5 研究的技术路线

第二章 旧路调查和承载能力评定

2.1 试验路概况

2.2 旧路调查

2.2.1 初步调查

2.2.2 全面调查

2.3 承载能力评定

2.3.1 轴载换算分析

2.3.2 疲劳应力分析

2.3.3 应力验算

2.4 本章小结

第三章 沥青加铺层方案设计和混合科室内性能研究

3.1 不同沥青层加铺方案介绍

3.1.1 沥青加铺层结构方案

3.1.2 加铺层防裂技术方案

3.1.3 旧路处治方案

3.2 不同加铺方案的经济性分析

3.2.1 各种技术方案的基础费用

3.2.2 各种结构方案造价分析

3.3 基于经济性的临界断板率分析

3.4 试验段改造方案

3.5 加铺层沥青混合料设计及室内性能研究

3.5.1 原材料试验

3.5.2 目标配合比设计

3.5.3 室内性能分析

3.6 本章小结

第四章 沥青加铺层抗反射裂缝关键性能研究

4.1 脱空对沥青加铺层受力影响分析

4.1.1 力学模型介绍

4.1.2 加铺层受力分析

4.2 错台对沥青加铺层受力影响分析

4.2.1 力学模型介绍

4.2.2 错台时加铺层受力分析

4.3 加铺层沥青混合料抗剪性能试验研究与分析

4.3.1 沥青混合料剪切性能试验介绍

4.3.2 沥青混合料抗剪性能试验分析

4.4 加铺层沥青混合料疲劳寿命分析

4.4.1 力学模型及材料参数

4.4.2 加铺层疲劳寿命预估

4.5 本章小结

第五章 试验路施工

5.1 旧水泥路面病害处治

5.1.1 旧水泥路面病害处治流程

5.1.2 旧水泥路面病害处治效果

5.2 抗裂技术施工

5.2.1 聚酯玻纤布施工

5.2.2 其他防裂技术施工

5.2.3 防裂技术施工的主要问题和经验

5.3 沥青混合料施工

5.3.1 沥青混合料摊铺和碾压

5.3.2 加铺层沥青混合料施工的主要问题和经验

5.4 本章小结

第六章 路用性能观测及薄层沥青混凝土加铺关键技术分析

6.1 试验路路用性能观测

6.1.1 总体介绍

6.1.2 裂缝发展状况观测与分析

6.1.3 车辙和平整度检测与分析

6.1.4 小结

6.2 旧水泥混凝土路面薄层沥青混凝土加铺关键技术分析

第七章 总结和展望

7.1 主要研究结论

7.2 有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

硕士在读期间发表的论文