人人人妻人人人妻人人人

  • <center id="kr2oq"></center>
      1. 考慮施工缺陷的抗裂土工布-瀝青層間黏結性能研究

        更新日期:2019-07-31 11:05:40 星期三
        摘要:

        概述 土工織物用于瀝青面層的目的在于利用其良好的整體性、連續性和耐久性,防止瀝青路面過早開裂,提高抗永久變形能力;同時土工織物和黏層油結合之后具有良好的防水效果,可以防止瀝青面層開裂之后路表水滲入路面結構,造成路面結構由于水的存在而產生更嚴

        ?

        概述

        土工織物用于瀝青面層的目的在于利用其良好的整體性、連續性和耐久性,防止瀝青路面過早開裂,提高抗永久變形能力;同時土工織物和黏層油結合之后具有良好的防水效果,可以防止瀝青面層開裂之后路表水滲入路面結構,造成路面結構由于水的存在而產生更嚴重的損壞。土工布抗拉力相對稍低,但其綜合性能較好,不但可減少和緩解裂縫處的應力集中,而且在浸透瀝青后能防止路面雨水下滲從而形成理想的防滲層。Sam-DeokCho在瀝青加鋪層與舊水泥混凝土路面之間設置玻璃纖維板,研究表明玻璃纖維板夾層是一種能有效抵抗反射裂縫的措施。

        許多試驗路的資料表明,土工織物的應用可以在相同的面層厚度情況下,提高路面的抗反射裂縫能力,并在一定程度上提高路面的抗車轍能力,從而增加路面的使用壽命。張起森、周志剛通過研究認為土工布用以防止路面反射裂縫性能取決于所用黏結劑的類型和用量,研究表明在瀝青混合料試件底部鋪設土工布或玻璃纖維格柵,可延長試件疲勞壽命約1倍以上。翟曉星研究表明土工合成材料可以很大程度上減小行車荷載與溫度荷載作用而產生的應力,有效地緩解裂縫尖端的應力集中,防裂效果明顯。

        董武斌、白茂等在四川省道305線樂峨路段運用防裂土工布對舊水泥混凝土路面進行“白+黑”改造抗裂處治,較為詳細的介紹了施工工藝,提出黏層油撒布均勻性、撒布量及施工工藝影響路面質量。全幅大面積攤鋪土工布,由于土工布在熱瀝青上推移,攤鋪機難以保證土工布絕對平順,總是不可避免的存在大小不一、高度參差不齊的褶皺。陳斌、張啟斌等結合湖北黃黃高速公路舊水泥混凝土路面加鋪過程中應用聚酯土工布,提出土工織物應盡量避免打皺,并要求對褶皺高度大于2cm的必須切開褶皺,并重新用熱瀝青膠結。

        為減少半剛性基層瀝青路面反射裂縫,西藏拉薩至林芝高等級公路以及林芝至米林機場高等級公路在半剛性基層頂面鋪設一層抗裂土工布。由于這是我國首次在高海拔、大溫差地區新建公路中大規模探索性使用抗裂土工布,對防裂土工布抗裂機理,尤其是土工布攤鋪施工中難免出現的施工缺陷是否影響路面質量存在著嚴重的認知不足,本文針對拉薩至林芝高等級公路路面結構以及防裂土工布鋪設位置,通過室內物理模擬試驗,以掌握土工布施工中黏層油灑布溫度和褶皺對層間黏結性能的影響。

        抗裂土工布基本性質

        對拉林高等級公路使用的聚丙烯抗裂土工布不同批次隨機抽取6組試樣,按照《公路工程土工合成材料試驗規程》規定的試驗方法對土工布進行了單位面積質量、厚度、CBR頂破強度、刺破強度、縱(橫)向拉伸強度試驗。采用差示掃描量熱儀DSC對土工布進行熱熔溫度和玻璃化轉化溫度測試,以便掌握抗裂土工布耐熱性能和溫度脆化特性。

        試驗段路面結構

        拉林高等級公路拉薩段地處青藏高寒區,位于VII6a-拉薩副區,氣候分區為2-3-3(夏熱冬冷半干區),設計年限內一個車道上的累積當量軸次為7.74×106次。根據設計文件路面結構從上至下依次為上面層4cm細粒式瀝青混凝土AC-13C,中面層6cm中粒式瀝青混凝土AC-20C,下面層7cm粗粒式瀝青混凝土AC-25C,封層:1cmSBS改性乳化瀝青同步碎石封層,基層:32cm4.5%水泥穩定碎石基層,底基層20cm級配碎石,瀝青采用90號A級重交通道路石油瀝青。

        黏層油溫度對于層間黏結性能的影響

        根據我國公路行業標準《公路瀝青路面施工技術規范》的要求90號石油瀝青,瀝青加熱溫度一般為150~160℃,瀝青混合料出料溫度一般為140~160℃,混合料攤鋪溫度低溫施工條件下一般不低于140℃,改性瀝青加熱溫度一般為160~165℃,成品改性瀝青加熱溫度一般不大于175℃。

        施工中通常是當水泥穩定碎石基層施工、養生、驗收合格后,開始抗裂土工布的施工??沽淹凉げ间佋O于半剛性基層表面時采用熱瀝青作為黏層油,抗裂土工布施工順序一般是:(1)在半剛性基層頂面噴灑乳化瀝青透層油;(2)按設計撒布量撒布90號熱瀝青作為黏層油;(3)攤鋪抗裂土工布,并進行養生與缺陷處理;(4)SBS改性瀝青同步碎石封層和瀝青混合料下面層施工。

        2015年11月16日對用紅外測溫儀對施工過程中黏層油表層溫度隨時間變化進行現場監測,同時在抗裂土工布頂部布設熱敏電阻溫度傳感器監測SBS同步碎石封層以及下面層瀝青混合料施工時土工布頂部的溫度時程曲線?,F場測試時天氣晴,氣溫12℃,二級風。

        測試結果表明,抗裂土工布在攤鋪及路面后續工序施工中,受到了明顯的三次加熱過程,并且存在加熱-冷卻-重復加熱的熱作用過程,這三次加熱分別是黏層油、SBS同步碎石封層以及下面層瀝青混合料的加熱。在黏層油噴灑之后,土工布攤鋪機具與熱瀝青撒布車間距越小,熱瀝青對土工布加熱溫度越高,以施工后5min對應的溫度作為特征值,此時加熱溫度約100℃。SBS改性瀝青同步碎石封層施工時,攤鋪溫度較高,土工布厚度較薄,熱傳導下土工布頂面溫度最高能達到156.2℃;下面層瀝青混合料施工時土工布頂面熱作用最高能達到141.4℃,并且熱作用持續時間長,30min后溫度仍然高達100℃左右。第二次和第三次熱作用是的已經冷卻的黏層油瀝青再次加熱并軟化,在下面層碾壓過程中進一步促進土工布與半剛性基層間的界面黏結。

        現場施工經驗表明,為減少土工布紫外作用及施工損傷,一般黏層油噴灑、土工布攤鋪以及同步封層會連貫施工,下面層施工根據實際情況可間隔數小時或數天后施工,這種情況下黏層油的溫度可考慮為自然界溫度。

        為研究在土工布攤鋪施工環節中熱瀝青撒布車與土工布攤鋪機間距較遠,或者冬季施工黏層油冷卻較快對層間黏結性狀是否有較大的影響,合理確定施工工藝,因此在試驗室進行物理模擬試驗,并進行定量比較分析,為施工工藝提供基礎數據支撐。

        試驗設計及制樣

        為合理確定抗裂土工布施工工藝參數,特別是掌握冬季低溫施工過程中黏層油噴灑在基層表面后溫度會快速降低,對層間黏結性能的影響,室內試驗按照現場施工工藝制作水穩基層—土工布—下面層復合試件(以下簡稱復合試件)。復合試件的結構同樣是自下至上依次為水穩基層+基質瀝青+土工布+改性瀝青+碎石+AC25瀝青混合料,各結構層的厚度、配合比等參數與現場施工參數完全相同。在水穩基層的表面,土工布分為兩部分鋪設。上半部分在均勻灑布黏層油后,立即鋪設土工布,鋪設前用紅外測溫儀測得黏層油表面溫度為100℃;下半部分在灑布黏層油之后,等待冷卻至室溫后,再鋪設土工布,鋪設前測得黏層油表面溫度為25℃,由于黏層油厚度較薄,從灑布到冷卻至室溫的過程只有5min左右。隨后進行改性瀝青同步碎石封層以及下面層AC25瀝青混合料攤鋪與壓實,壓實度滿足相關規范要求,同時進行養生。

        復合試件養生完畢后,用鉆孔取芯機取樣,進行復合試件土工布界面的直接剪切試驗,一組試驗包括3個平行試樣。

        試驗結果及分析

        試驗結果表明,黏層油灑布溫度為100℃和25℃的兩種情況復合試件的剪切強度并無明顯差異,兩者差值僅為0.02MPa,僅僅相差3.1%。

        主要原因是25℃工況下鋪設抗裂土工布再在其表面灑布改性瀝青碎石下封層和加鋪AC25瀝青混凝土下面層時,改性瀝青和瀝青混合料的溫度較高約150℃左右,在成型過程中黏層油會被二次加熱和二次碾壓,從而使得復合件層間黏結性能并未明顯降低。因此在冬季施工過程中,由于改性瀝青下封層和瀝青混合料的二次加熱作用,即使鋪設土工布時黏層油溫度不高,也不會明顯影響層間的剪切強度。

        土工布褶皺對于層間黏結性能的影響

        抗裂土工布在現場大面積鋪設施工過程中由于土工布本身柔性變形、半剛性基層表面平整度、攤鋪車輛輪速差以及公路線性平曲線和豎曲線客觀存在以及鋪設設備及技術等原因,土工布與基層表面很難黏貼的完全平整,難免會出現不同程度的褶皺,在褶皺中通常填充空氣,使得土工織物復合夾層存在初始施工缺陷。對于較大面積的褶皺,項目業主、監理會要求施工單位進行必要措施的處治甚至返工,對于褶皺高度低于2cm寬度小于1cm的褶皺是否能降低層間黏結,從而導致路面病害。本文試圖在室內成型具有不同程度褶皺土工布的復合試件,以模擬現場情況,研究土工布的褶皺程度對于層間黏結性能的影響。

        試驗設計

        復合試件的結構和制作與前文試驗完全相同,在鋪設抗裂土工布時,人工制作不同程度的褶皺,褶皺高度低于2cm寬度小于1cm。水穩基層試件表層鋪設的土工布,左側設置一道褶皺,中間部分保證完全平順,右側設置兩道褶皺,鋪設完成后,再均勻涂布改性瀝青同步碎石封層和加鋪AC25瀝青混合料,褶皺兩端在試件中釘入錳鋼釘以示標記。待養生結束后,用鉆孔取芯機在每種褶皺情況鉆取兩個復合試件,進行復合試件土工布界面的直接剪切試驗。

        試驗結果及分析

        試驗表明:無褶皺、一道褶皺以及兩道褶皺情況下,復合件剪切強度分別為0.643MPa,0.595MPa和0.537MPa。與無褶皺情況相比,抗裂土工布褶皺的存在會明顯降低黏結層間的剪切強度,一道褶皺和兩道褶皺的情況分別會使試件的平均剪切強度降低至原來的92.5%和83.5%。當在室內成型帶有褶皺的復合試件時,由于試件面積較小,在土工布表面涂布改性瀝青下封層時,可以涂得較為均勻,包括褶皺兩面都能沾滿改性瀝青。而在現場鋪設土工布如果存在褶皺,其表面由機械灑布改性瀝青黏層油,在灑布不均勻的地方存在的褶皺(如灑布機械邊緣處),改性瀝青無法噴灑到褶皺下表面,這種情況可能會明顯降低層間的剪切強度,降低層間黏結性能。

        褶皺預防與處置工藝

        在現場鋪設土工布前,要注意基層表面的平整,清除碎石等雜物,鋪設過程中盡量將土工布鋪設均勻。在褶皺處,要保證褶皺的兩面都有改性瀝青下封層的涂布,盡量降低褶皺對于剪切強度的影響。對于高度低于2cm寬度小于1cm的褶皺在鋪設后立即用專用剪刀,對褶皺剪開釋放包裹其他,減掉凸起部分,用小型滾輪重新撫平褶皺部位土工布。對于高度大于2cm寬度大于1cm褶皺,應用剪刀剪去褶皺所在的矩形區域,人工撒布熱瀝青重新手工敷設土工布。

        結語

        本文針對抗裂土工布在低溫施工過程中噴灑在基層表面的黏層油的溫度會快速降低以及施工中出現不同程度的褶皺問題,在室內開展了水穩基層—土工布—下面層復合試件剪切試驗,研究了不同工況下復合試件層間黏結性能,并對抗裂土工布經歷多次加熱過程進行了現場測試,得到以下結論:

        (1)對SBS同步碎石封層以及下面層瀝青混合料施工時土工布頂部的溫度進行了監測,獲得了土工布頂部溫度時程曲線。監測結果表明,同步碎石封層和下面層瀝青混合料施工時土工布頂面溫度分別到達156.2℃和141.4℃,并且熱作用持續時間長,30min后溫度仍高達100℃左右。

        (2)抗裂土工布在攤鋪及路面后續工序施工中,受到了明顯的三次加熱過程,并且存在加熱-冷卻-重復加熱的熱作用過程。

        (3)土工布低溫施工過程中黏層油噴灑在基層表面后的溫度對層間黏結性能影響不明顯。黏層油灑布溫度分別為100℃和25℃的兩種情況復合試件的剪切強度差值為0.02MPa,僅相差3.1%。

        (4)試驗表明:無褶皺、一道褶皺以及兩道褶皺情況下,復合件剪切強度分別為0.643MPa,0.595MPa和0.537MPa。

        (5)抗裂土工布褶皺的存在會明顯降低黏結層間的剪切強度,一道褶皺和兩道褶皺的情況分別會使試件的平均剪切強度降低至原來的92.5%和83.5%。

        (6)對于高度低于2cm寬度小于1cm的褶皺在鋪設后立即用專用剪刀,對褶皺剪開釋放包裹其他,減掉凸起部分,用小型滾輪重新撫平褶皺部位土工布。

        (7)對于高度大于2cm寬度大于1cm褶皺,應用剪刀剪出褶皺所在的矩形區域,人工撒布熱瀝青手工進行打補丁式重新敷設土工布。

        人人人妻人人人妻人人人
      2. <center id="kr2oq"></center>