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为改善水泥混凝土板与基层的接触状态,本文研究了水泥混凝土路面面层与基层间所增设的沥青功能层对层间接触状态的影响。通常地,水泥混凝土路面面板的开裂破坏大部分是由于基层的强约束造成的,因此,在基层上增设沥青功能层,若能避免或减轻这种不良因素对面板的影响,则对延长水泥混凝土路面的寿命具有重要的意义。
本文首先设置了预实验,初步探讨了基层类型和基层龄期对层间初始剪切和复位剪切的影响,其中初始剪切模拟实际路面在使用前期所出现的层间分离情况,复位剪切主要是模拟实际路面在使用后期层间的接触状况。通过预实验,初步明确了基层类型和基层龄期对层间接触状况的影响,获得了一些界面参数,还以此完善了后续正式试验的方案。正式试验采用正交设计法安排试验,除了重点探讨AC-5沥青功能层对层间接触状况的影响外,还对三个可能影响层间接触状况的因子如基层类型、基层龄期和面层厚度等进行了研究。此外,还对比了不同沥青混合料功能层对层间接触状况的影响和有无粘层油对基层与沥青功能层之间连接状况的影响。
通过研究,主要得出以下主要结论:1)在沥青功能层的选择上,小粒径的密级配沥青混合料更能符合防止基层被水冲刷和降低对面层约束的使用要求。2)基层类型方面,相比贫混凝土基层,水泥稳定碎石基层的层间剪切强度低17.5%;基层龄期方面,在龄期越长的基层上浇筑面层,层间剪切强度越小,基层龄期为20d的层间剪切强度和剪切刚度分别比基层龄期为7d的低47.5%和19.3%;面层厚度方面,面层厚度越大,层间剪切强度越大,20cm厚面层的层间剪切强度比5cm厚面层的高34.4%。3)沥青功能层的有无对层间剪切强度和剪切刚度有显著的影响,在基层与面层之间增设沥青功能层,能有效减小层间的剪切强度和剪切刚度,设置沥青功能层的层间剪切强度和剪切刚度分别比未设置沥青功能层的低38.8%和62.9%。4)基层类型取贫混凝土、龄期取7d、无沥青功能层、面层厚度取20cm时,层间剪切强度达到最大,剪切强度最大值的点估计为863.11KPa,95%的置信区间为(742.221, 984.00)KPa;基层类型取水泥稳定碎石、龄期取20d、有沥青功能层、面层厚度取5cm时,层间剪切强度达到最小,剪切强度最小值的点估计为98.57KPa,95%的置信区间为(-22.319, 219.459)KPa。基层类型取贫混凝土、龄期取7d、无沥青功能层时,层间剪切刚度达到最大,剪切刚度最大值的点估计为641.61KPa/mm,95%的置信区间为(585.924, 697.296)KPa/mm;基层类型取贫混凝土,龄期取20d,有沥青功能层时,层间剪切刚度达到最小,剪切刚度最小值的点估计为161.09KPa/mm,95%的置信区间为(105.404, 216.776)KPa/mm。5)AC-5与AC-10对层间剪切强度的影响无显著差异。6)在基层顶面喷洒粘层油,能防止基层与沥青功能层之间的分离。
本文首先设置了预实验,初步探讨了基层类型和基层龄期对层间初始剪切和复位剪切的影响,其中初始剪切模拟实际路面在使用前期所出现的层间分离情况,复位剪切主要是模拟实际路面在使用后期层间的接触状况。通过预实验,初步明确了基层类型和基层龄期对层间接触状况的影响,获得了一些界面参数,还以此完善了后续正式试验的方案。正式试验采用正交设计法安排试验,除了重点探讨AC-5沥青功能层对层间接触状况的影响外,还对三个可能影响层间接触状况的因子如基层类型、基层龄期和面层厚度等进行了研究。此外,还对比了不同沥青混合料功能层对层间接触状况的影响和有无粘层油对基层与沥青功能层之间连接状况的影响。
通过研究,主要得出以下主要结论:1)在沥青功能层的选择上,小粒径的密级配沥青混合料更能符合防止基层被水冲刷和降低对面层约束的使用要求。2)基层类型方面,相比贫混凝土基层,水泥稳定碎石基层的层间剪切强度低17.5%;基层龄期方面,在龄期越长的基层上浇筑面层,层间剪切强度越小,基层龄期为20d的层间剪切强度和剪切刚度分别比基层龄期为7d的低47.5%和19.3%;面层厚度方面,面层厚度越大,层间剪切强度越大,20cm厚面层的层间剪切强度比5cm厚面层的高34.4%。3)沥青功能层的有无对层间剪切强度和剪切刚度有显著的影响,在基层与面层之间增设沥青功能层,能有效减小层间的剪切强度和剪切刚度,设置沥青功能层的层间剪切强度和剪切刚度分别比未设置沥青功能层的低38.8%和62.9%。4)基层类型取贫混凝土、龄期取7d、无沥青功能层、面层厚度取20cm时,层间剪切强度达到最大,剪切强度最大值的点估计为863.11KPa,95%的置信区间为(742.221, 984.00)KPa;基层类型取水泥稳定碎石、龄期取20d、有沥青功能层、面层厚度取5cm时,层间剪切强度达到最小,剪切强度最小值的点估计为98.57KPa,95%的置信区间为(-22.319, 219.459)KPa。基层类型取贫混凝土、龄期取7d、无沥青功能层时,层间剪切刚度达到最大,剪切刚度最大值的点估计为641.61KPa/mm,95%的置信区间为(585.924, 697.296)KPa/mm;基层类型取贫混凝土,龄期取20d,有沥青功能层时,层间剪切刚度达到最小,剪切刚度最小值的点估计为161.09KPa/mm,95%的置信区间为(105.404, 216.776)KPa/mm。5)AC-5与AC-10对层间剪切强度的影响无显著差异。6)在基层顶面喷洒粘层油,能防止基层与沥青功能层之间的分离。