采用改性乳化沥青水泥基复合材料处治水泥混凝土路面板底脱空技术研究

摘要

近十几年,山西省先后建成多条重载水泥混凝土路面高速公路(如京大、夏汾、大新、得大等),有效保障了晋煤外运通道的畅通,对繁荣沿线地方经济起到了显著的促进作用。然而,各条高速公路在通车运营3-5年后,就出现了不同程度的路面破坏,表现为唧泥、错台、断角、断板、破碎等。调查分析发现,造成路面早期破坏的原因是多方面的,除了施工质量控制不严(路面、路基)、养护管理不到位、超载超限等因素有关外,板底脱空的形成和发展是重要原因。
　　水泥混凝土路面在使用过程中,由于温、湿度变化引起的面板翘曲变形,导致板与基层之间接触不连续(脱空);其次,车辆重复荷载作用下,基层材料发生塑性变形累积也导致板底出现脱空;再次,雨水沿面板接、裂缝下渗,行车荷载反复作用下,形成泵吸效应,造成基层顶面冲刷产生脱空。面板下脱空的产生和发展,使得路面支承状况不断恶化,逐渐出现错台、板角断裂等损坏。从而减少路面使用寿命,增加养护成本,降低行驶质量,影响行车安全与舒适。因此,如何治理水泥混凝土路面板下脱空成为当前道路管理部门亟待解决的技术难题。
　　本文在深入调研国内外相关研究现状的基础上,通过实地调研山西省多条水泥混凝土高速公路的运营、养护及病害情况,开展了乳化沥青复合材料处治板底脱空的作用机理研究;通过室内实验,确定其材料组成设计,并界定了改性乳化沥青水泥基复合灌浆材料在水泥混凝土路面板下脱空治理应用的可行性及其应用范围;对水泥混凝土路面板脱空进行理论分析和评定,研究了混凝土板在荷载作用下的弯沉变化规律;给出板中弯沉的温度翘曲变形修正方法,提出基于弯沉指标的脱空判别方法和操作流程;探讨了采用改性乳化沥青水泥基复合材料处治路面板下脱空区的工艺,给出了路面板下脱空区灌浆处治效果的评价方法,并进行了经济效益分析。

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第一章 绪 论

1.1 问题的背景

1.2 国内外研究现状和发展动态

1.3 研究内容与关键技术

第二章 改性乳化沥青水泥基复合灌浆材料

2.1 改性乳化沥青水泥基复合灌浆材料作用机理

2.2 改性乳化沥青水泥基复合灌浆材料组成设计

2.3 改性乳化沥青水泥基复合灌浆材料应用范围及可行性

第三章 水泥混凝土路面板底脱空理论分析及评价

3.1 水泥混凝土路面板下脱空理论分析

3.2 水泥混凝土路面板弯沉特征分析

3.3 水泥混凝土路面板下脱空评价

第四章 落锤式弯沉仪板底脱空检测方法和流程

4.1 水泥混凝土路面板中弯沉温度梯度修正

4.2 基于FWD的板角脱空检测评定流程

4.3 FWD板角脱空检测评定示例

第五章 改性乳化沥青水泥基复合材料板底灌浆工艺

5.1 改性乳化沥青水泥基复合材料板底灌浆工艺

5.2 重点及措施

5.3 安全保证体系

5.4 施工质量控制

第六章 复合材料板底灌浆弯沉特征及效果评价

6.1 路面板理论弯沉指数

6.2 路面板弯沉指数比

6.3 灌浆效果评定

6.4 实际效果跟踪观测

第七章 技术经济效益分析

7.1 工程概况

7.2 经济效益分析

结论与建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢