关于水泥路面结构中加粘层材料的复合结构设计论文_刘海艳

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摘要:加粘层材料的复合结构直接关系到水泥路面结构的稳定性,本文针对材料的特点,基于对加粘层材料的研究,优化了复合结构设计,以期提高指标性能测试,使其能够满足水泥路面的要求,供日后参考。

关键词:水泥路面;加粘层材料;复合结构

水泥路面大多分层设计,基于不同层级材料强度的差异性,加粘层的性能关系到各层之间是否容易发生滑动危险,甚至导致水泥路面出现推移与开裂等一系列的危害。因此,加粘层材料的复合结构日益受到重视,尤其在水泥路面的铺装结构中,加粘层能够有效提高层间特点,起到预防病害的功效。本文就加粘层复合材料的掺配比例展开详细阐述,试图形成能够适用于水泥路面改性的结构设计。

一、加粘层复合设计的必要性

水泥路面结构的改造中,加粘层材料的设计兼具行车的舒适度以及承载强度高的优点。材料选择、设计规范、施工环境都关系到加粘层的性能,其中,材料的复合结构设计是最关键的影响因素。然而现有的加粘层材料粘结力较低,稳定性能不足,当环境温度较高时,加粘层的组成材料会发生融化现象,大大降低了粘结效果,影响到水泥路面的实际应用。不可忽视的问题体现为,加粘层存在反射裂缝、水泥路面出现粘结、整体稳定性较差,可见,加粘层复合设计具有极高的社会意义。加粘层复合设计一方面能够减缓反射裂缝,另一方面能够减薄路面厚度,同时有助于水泥路面防水性能得到改善,进而提高水泥的承载力。因此,加粘层材料对于降低加铺层厚度,延长水泥路面的使用寿命具有不可替代的实际意义。此外,即便预先对水泥路面做出稳定处理,但现有的注浆材料存在脆性较高、延展性差、粘结性较低等问题,在实际使用中经常出现不良现象,极易造成水泥路面的病害,进而导致弯沉差现象的涌现。要想解决弯沉差,就要加大加粘层的应力,增大加粘层的剪切应力,以避免危险的产生。

二、实现加粘层材料的复合结构的要求

加粘层材料的复合结构设计要突破单纯改善水泥路面结构功能的目的,提高改善加粘层性能的关注度,即能够兼顾行车舒适与防止路面受到破坏之间的设计原理,通过对加粘层材料的分析,可以见得,加粘层材料的复合结构需要遵循如下技术,水泥路面主要依靠水泥板作为主体进行重量的负荷,所以加粘层的设计中,各层材料的参数要满足力学的性能,吸收水泥路面出现位移而形成的应力,采用防水粘结的加粘层复合材料,以满足其自身的设计要求。

1、全面考察加粘层设计

按照水泥路面进行加粘层材料的复合结构设计,要考察超薄材料的厚度,保证厚度能够处于合理范畴。弯沉差作为导致水泥路面出现裂缝的根源,弯沉差也是评价路面结构板缝能力的重要尺度,但其无法准确判断脱空现象,进行脱空程度的研究能够得出的结论是,严重的脱空会导致弯沉差增大,进而加大水泥路面的应力,这就对水泥路面加铺处治前的脱空处治提出要求[1],为避免路面的过早损坏,就要对脱空病害做出检测与技术处治。要在水泥路面稳定处治的基础上,对于注浆材料进行改善,适当借助反射裂缝相关的措施进行整治。同时增加低模量加粘层的设置可,为改善水泥路面受力状况提供基础,进而延长加粘层的使用寿命。

实现加粘层材料的复合结构可以通过添加其他材料进行,在改性剂与增粘剂的应用中,乳化后的复合材料对于设计要求的要求提高,各项加粘层材料间的配比要合乎规范。通过上表可以看出,改变加粘层材料中的乳化剂以及稳定剂的等添加剂的用量参数,能够对于加粘层材料产生影响,进而提高加粘层的粘附能力,改善水泥路面的状况。

2、依据情况进行设计

加粘层材料的复合结构的应力设计分析如下,根据加粘层抗拉能力的要求,油毡、撒布式封层、摊铺式吸收层与玻纤格栅的组合较为合理,当水泥路面存在纵坡与急弯的时候,在特殊路段为了减少层间剪应力,加粘层的复合结构设计就要迎合层低拉应力,确保加粘层抗剪与抗拉强度保持在科学范围内,形成最适宜的复合组合。当水泥路面的厚度与抗剪强度改变时,厚度的增加对于抗拉与抗剪能力的要求相对降低,在加粘层材料设计中,油毡、撒布式下封层、应力吸收层是合适的。考虑到材料节约的问题,加粘层材料组合适用于水泥路面设计。集中加粘层材料组合在沥青路面的基础上,为减少材料浪费,在加粘层材料中综合应用油毡、下封层、吸收层与土工布进行具体情况的改变[2]。在水泥路面加粘层材料的复合结构设计中要进行适用方案的综合选择,根据实际的路面状态进行分级选取。对加粘层材料做出分级处理,提出荷载应力与抗拉强度的不同组合,选择实用性强的水泥路面复合材料组合。提出了有针对性的水泥路面加粘层材料组合,通过模拟试验对加粘层各类材料进行裂缝、抗剪及粘结能力展开讨论,由此判断加粘层的抗裂与粘结强度,针对抗剪能力做出分级比较,为水泥路面进行加粘层复合结构的优选提供依据。通过试验来计算加粘层强度,结合相关试验进行复合材料的研究,通过分级来保障水泥路面的日常工作始终保持在良好的运行状态中,同时维护加粘层复合材料中抗剪与抗压能力的一致性,提高试验与日常工作中水泥路面加粘层材料组合的适用性与契合度,进而选择科学的材料组合。

3、借助对比试验

通过加粘层材料的复合结构的抗裂缝试验进行研究,各类加粘层材料具有差异化的自身特点,要将加粘层材料进行组合后,通过拉伸试验来研究水泥路面设计中的应用性能;此外,通过加粘层温度变化的测试,对于不同材料之间应力、抗拉强度以及承载力进行比较,在分级处理的基础上对加粘层材料的工作状态与适用条件进行分析,为水泥路面的应用奠定基础。借助大型反射裂缝的对比,不同层间加粘层材料材料的抗反射裂缝能力进行了对比,为水泥路面加粘层材料的选用提供参考,在室内疲劳试验的基础上,研究加粘层材料的疲劳性能,对不同材料拥有的防裂能力进行排列,可以得出,改性油毡优于玻纤格栅优于土工布优于改性沥青[3]。综合分析各类加粘层材料的性能以及水泥路面的设计要求,可以进行复合材料的应用组合,借助多次拉伸试验,对水泥路面加粘层材料的抗拉能力进行设计。加粘层材料的抗裂性组合中,油毡、下封层、吸收层、玻纤格栅综合使用能提高水泥路面的抗裂能力。在不同环境与水泥路面设计方案下,加粘层材料能够计算复合材料的底部温度。

总之,水泥路面结构中加粘层材料的复合结构设计要以实践作为唯一的检验标准。鉴于现有的人力物力限制,为了深入研究加粘层复合结构设计,在水泥路面的工作中,主要对加粘层厚度、加粘层模量、温度与荷载、剪力与应力进行研究,针对加粘层材料的复合方案进行全面设计。加粘层的应用组合应结合实际水泥路面的发展状况进行改进,使其工作性能最优化。

参考文献

[1]王芳,王选仓.高等级沥青路面使用性能评价指标与标准研究[J].路基工程,2009,(05)32-33.

[2]韩继国,王选仓,时成林等.寒区冷补沥青混合料路用性能评价指标及试验检测方法研究[J].公路,2005,(05):23-28.

[3]袁玉卿,周鑫,王选仓.旧水泥路面沥青加铺层层间剪应力分析[J].河南大学学报(自然科学版),2009,39(01):97-101.

论文作者:刘海艳

论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期

论文发表时间:2018/1/17

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