旧水泥混凝土路面碎石化后力学性能分析.pdf
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1、公路 交通技术2 0 1 4年 8月 第4期T e c h n o l o g y o f H i g h w a y a n d T r a n s p o r t A u g 2 0 1 4 N o 4 旧水泥混凝土路面碎石化后力学性能分析 熊斌丹 , 林钦 国 , 吕勇衡 ( 1 中交四航局第一工程有限公司, 广州5 1 0 5 0 0 ; 2 重庆交通大学,重庆4 0 0 0 7 4 ) 摘要 : 对旧水泥路 面共振破碎层分上层及 下层进行强度形成机理分析 , 对破碎层 旧水泥路 面层及 其破碎 层进行 弯 沉测试和回弹模量测试, 并根据测试结果对旧水泥混凝土路面破碎层的力学性能进行分
2、析。结果表明: 旧水泥混凝 土路 面整体 强度 虽然较好 , 但 差异性很 大 , 不利 于直接补 强和加铺新 的结构层 ; 共振破 碎后 的旧水 泥混凝土路 面整 体强度下降, 但均匀性很好 , 呈现出柔性特征, 更有利于路面的补强和加铺, 从而可有效提高路面的使用品质。 关键词 : 旧水泥路 面 ; 共振破碎 ; 破碎层 ; 力 学性能 文章编号: 1 0 0 9 6 4 7 7 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 1 0 0 5 中图分类号: U 4 1 6 2 1 6 文献标识码: A An a l y s is f o r Me c h a n ic a I Pr o p e r t
3、 i e s o f 0I d Ce me n t Co n c r e t e P a v e me n t a f t e r Ru b b l i z a t i o n X I O N G B i n d a n , L I N Q i n g u o 。 L V Y o n g h e n g Abs t r a c t:Th i s p a pe r a n a l y z e s me c h a n i s m o f s t r e n g t h f o r ma t i o n o n u p p e r a nd l o we r r e s o n a n c e b
4、 r e a k i n g l a y e r s o n o l d c e me n t p a v e me n t , pe r f o r ms d e fle c t i o n t e s t a n d mo d u l u s r e s i l i e nc e t e s t f o r o l d c e me n t p a v e me n t c o u r s e a n d i t s b r e a k i n g l a y e r s a n d a n a l y z e s me c ha n i c a l p r o p e r t i e s
5、 o f t h e br e a k i n g l a y e r s o n o l d c e me nt c o nc r e t e p a v e me n t a c c o r d i n g t o t e s t r e s u l t s Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e i n t e g r a l s t r e n g t h o f o l d c e me nt c o n c r e t e p a v e me nt i s g o o d,b u t b i g d i f f e r e nc e e
6、x i s t s,n o t f a v o r a bl e for d i r e c t s t r e n g t h e n i n g a n d o v e r l a y o f n e w s t r u c t u r e l a y e r ;t h e i n t e g r a l s t r e n gth o f o l d c e me n t c o n c r e t e p a v e me n t a f t e r r e s o n a n c e b r e a k i n g i n c r e a s e s,b u t t h e h o
7、mo g e n e i t y i s v e r y g o o d a n d fle x i b l e f e a t ur e i s e x hi bi t e d,mo r e f a v o r a b l e for r e i n f o r c e me n t a n d o v e r l a y o f p a v e me n t S O a s t o i mp r o v e t h e s e r v i c e q u a l i t y o f p a v e me n t e f f e c t i v e l y Ke y wor ds:o l d
8、 c e me n t p a v e me n t ;r e s o n a n c e b r e a k i n g;br e a k i n g l a y e r ;me c h a n i c a l p r o p e r t y 水泥路面是我 国等级公路主要 的路 面形式之 一 。目前 , 我国大多数旧水泥路面均达到 了设计年 限 , 路面板破损严重 , 因此需对其进行维修改造。对 于旧水泥路面的改造 , 国内很 多工程选择了直接加 铺沥青 面层的方式 , 此类方法的特点是 : 在车辆和温 度荷载的共同作用下 , 原水泥面板接缝和裂缝处易 发生相对位移, 使沥青面层出现反射裂缝
9、, 影响路面 的使用 , 而且还为养护工作带来麻烦 J 。因此 , 这种 维修改造方式的应用具有一定的局限性。 通过对国内外旧水泥路面加铺沥青面层处理反 射裂缝问题 的调研 和分析 , 对 旧水泥路面进行碎石 化处理是最有效 的措施之一 , 其 中尤 以共振破碎技 术最具代表性。共振破碎技术 原理是通过共振 破碎机锤头发出的高频率振动波与水泥路面产生共 基金项 目: 重庆市科委科研项 目( C S T C 2 0 0 9 AC 6 0 8 2 ) 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 4 2 5 作者简介 : 熊斌丹 ( 1 9 7 9 一 ) , 男 , 广东省梅州市人 , 本科 , 工程师
10、振作用 , 使水泥板块破碎成分散的粒料体 , 然后对其 碾压 , 形成 “ 高强粒料基层 ” , 从 而可将水泥混凝 土 路面在温度、 湿度变化和荷载作用下 的位移降低到 沥青混凝土面层允许范围内, 以彻底解决反射裂缝。 本文通过分析共振破碎技术理论 , 实地进行水 泥路面破碎试验 , 提出破碎路面力学分析方法 , 为水 泥路面维修改造的设计计算提供理论参考依据。 1 影响破碎层力学行为因素 利用共振破碎技术对水泥路 面进行改造 , 使改 造后的路面既可以满足结构强度要求 , 又能满足使 用功能要求 ; 既可以在结构性上防止 因承载力不足 而产生的病害, 又可以在功能上防止因反射裂缝而 引起的
11、病害。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 公路交通技术 2 0 1 4丘 原因将达到 3 0 。 5 0 。 。据 王树森等人 的研究 , 级 配碎石的内摩擦角为 3 5 。 4 0 。 。 为获取破碎层的抗剪强度, 引入下式 : T=C +F f=c +o - t a n q 式中 : 为破碎层抗剪强度 ; c 为破碎层粘聚力 ; F 为 总内摩阻力 ; o - 为破碎层材料剪切面上的法 向应力 ; 为破碎层材料的内摩擦角。 式中 和 c 具有如下特点。 1 )总内摩阻力 。 = F1 +
12、F2 丁 A +下 h A 或 F =F l +F 2 =F 1 1 +F 1 2 +F 1 3 + ( 其中 F l = F 1 1 + F 1 2 + F 1 3 ) 式 中: 为机械作用产生 的阻力 ; F : 为分子 吸附的 作用力 ; 为单位机械 的作用力 ; 为单位分 子的 作用力 ; A 为机械实 际作用 的面积 ; A 为分子作用 实际接触的面积。 ( 1 )机械作用阻力 F 。 一些破碎颗粒陷入其它颗粒之间的缝隙处, 宏观嵌入而产生的宏观咬合力 F 当颗粒受剪切应力作用, 剪切面上的颗粒之 间会产生相对滑动的趋势 , 因而产生滑动摩 阻力和 附着力 , 称为微观咬合力 F 破
13、碎层在受剪过程中, 破碎颗粒逐步稳定, 颗粒之间在相互碰挤过程中重新排列 , 在此过程所 形成的强度 , 研究定义为挤破重新排列分力 F ( 2 )分子吸附作用力 F : 。 由于分子之间相互吸引而在颗粒问的接触面上 产生阻力 , 吸附作用力 大小主要影响因子包括接触 面积以及时间长短。 2 )粘聚力 C 。 粘聚力为破碎颗粒本身 的吸引力, 由于数值较 小 , 在计算过程中容易被忽略。 破碎层颗粒具有不规则 的形状和尺寸 , 颗粒之 间往往 以点或者平 面的形式接触 , 实际接触面积小 于 2个颗粒接触表面的面积 , 因此水泥路面破碎层 中内摩 阻力 以 F 为主r 。 2 2破碎层下层强度
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