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基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂痕修补手艺研究

宣布日期：

2024-10-29

摘要

要害词：沥青路面 | 裂痕修补手艺 | 疲劳寿命 | 粘结强度

随着我国公路总里程数的一直升高，沥青路面的养护事情越来越成为交通基础设施运营中的要害。沥青路面裂痕是其zui主要、zui常见的病害之一，实时、有用地对裂痕举行修补填封是包管沥青路面恒久性能的重点。本文以沥青路面裂痕的形成机理为基础，探讨填缝结构形式、粘结剂种类以及用量关于裂痕修补效果的影响，为选择合理的填缝结构与粘结剂计划提供参考。

随着海内交通基础设施网络的一直完善，沥青路面的公里数一连上升，相当一部分的沥青路面将逐渐进入设计年限的后期阶段，种种路面病害爆发愈加频仍。其中，裂痕是沥青路面zui主要、zui常见的病害之一，若在自然、交通条件卑劣的情形下，甚至会泛起在公路运营的中前期。裂痕的保存不但会使得水分更容易进入路面结构，导致坑槽、剥落等水损害，还会削弱路面的结构承载力，加速路面的破损，关于路面寿命与行车清静都是倒运的。

因此，合理的裂痕修补关于包管沥青路面恒久高质量运营意义重大。凭证差别裂痕的形成机理，凭证现真相形接纳zui适合的裂痕修补手艺，并选取合适的填缝结构、灌缝粘结剂种类与用量，从而使用有限的养护资金对沥青路面裂痕举行高质量的养护修补，使沥青路面服务水平重新回升。

沥青路面裂痕形成机理

沥青路面在车辆荷载与自然因素(温度转变、雨水浸入等)的作用下，常见的裂痕类型有龟裂、块裂、横向裂痕、纵向裂痕、反射裂痕等，其爆发的机理各有相同又互有联系，主要有以下几点：

(1)车辆荷载的循环作用

沥青路面始终处在一个车辆动荷载交替作用的情形中，沥青路面上某一处的应力应变状态长时间处于类半正弦波的波动状态，在这个一连的循环历程中，具有粘弹性子的沥青混淆料抗拉强度将逐渐下降，直至低于其抗拉强度ji限时则会爆发疲劳断裂，在路外貌多处爆发细小的疲劳断裂后则会形成龟裂。

(2)昼夜温度的循环转变

沥青路面始终处在袒露的自然情形中，其温度受到昼夜、天气影响很大，越靠近路表的路面结构温度转变幅度越大。沥青混淆料是典范的受温度影响ji大的质料，在昼夜温度转变的历程中，沥青混淆料可能爆发膨胀与缩裂，此时若原质料的性子不佳(如沥青粘度缺乏)将很可能在恒久温度应力的作用下泛起松散，从而导致路面泛起块裂、横向裂痕。

(3)半刚性下层开裂意会至路面

我国蹊径普遍接纳的半刚性下层在昼夜温度转变以及水泥混凝土自身水化作用下会爆发温缩或干缩，当抵达一定水平时会爆发开裂，荷载作用时上部路面结构在开裂地方受的zui大拉应力将会骤增，一段时间后将会导致下面层拉应力凌驾其抗拉强度而开裂，这个历程将逐渐向上生长，zui后裂痕意会至路表，形成反射裂痕。

填缝结构形式对路面性能的影响

填缝结构的形式有许多种，差别结构形式之间在填缝效果、本钱投入、操作便捷水一律方面保存较大的差别，因此本文选取四种典范的填缝结构举行研究，划分为标准槽路表齐平式、标准槽梯形封顶式、浅刻槽梯形封顶式以及无刻槽梯形封顶式，如图1所示。

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂痕修补手艺研究

接纳典范的SMA-13级配与zui佳油石比，成型车辙板试件，成型之前在车辙板模具中部安排响应填缝形式的运动钢板，成型之后取下以模拟沥青路面裂痕，并热熔型聚合物密封胶举行填缝。随后将车辙板试件切割成小梁，举行四点弯曲疲劳试验和拉拔试验，以获取差别填缝结构下沥青路面小梁试件的疲劳寿命和粘结强度，探讨差别填缝结构关于裂痕修补后路面性能的影响。将疲劳试验获得的疲劳寿命次数Nf取对数获得疲劳寿命对数lgNf，将拉拔试验获得的粘结力与小梁横截面相除获得粘结强度，如表1、图2所示。

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂痕修补手艺研究

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂痕修补手艺研究

由图2可以看出：

(1)比照标准槽路表齐平式与标准槽梯形封顶式，可以发明凭证响应方法填缝后，后者的疲劳寿命与粘结强度均比前者高，且粘结强度提升显着，批注在填缝时举行梯形封顶能够有用地提高裂痕修补后该段沥青路面的路面性能，使裂痕两侧沥青混淆料粘合细密、受力匀称，能够维持相当一段时间的优良性能。

在填缝历程中若仅仅将填缝质料注满裂痕，填缝外貌处仍然袒露在雨水、空气与行车荷载之中，填缝质料与两侧原始的沥青混淆料之间毗连仍然不敷牢靠;在此基础上，若将填缝质料在裂痕之上浇灌成以更完全地封住开裂处，则一方面增强了开裂两侧的毗连，另一方面也�；ち丝汛χ苯邮艿娇掌胗晁淖饔�，有用�；ち寺访媾橙醯牟课�。同时在开放行车后，在车辆荷载的重复作用下，该梯形封顶将被缓慢碾平，部分填缝质料将被填充进因温度升高而导致裂痕膨胀的体积中去，进一步强化了开裂处的抗疲劳和剪切能力。

(2)比照标准槽梯形封顶式、浅刻槽梯形封顶式以及无刻槽梯形封顶式，可以发明凭证响应方法填缝后，无刻槽的疲劳寿命与粘结强度均大幅低于另外两者有刻槽的填缝形式，而在同样刻槽的填缝形式中，浅刻槽的疲劳寿命与粘结强度均略微低于标准刻槽，批注刻槽关于裂痕修补十分要害，能够显着提高裂痕修补的质量，同时浅刻槽的填缝效果略差于标准刻槽，但仍然处于较高水平，可以凭证蹊径现真相形选择合适的填缝形式。

在填缝历程中举行裂痕刻槽的意义在于为填缝质料提供一个稳固、平整、清洁的界面，使得填缝质料能够充分地填充整个空间且受力简朴明确，粘结效果显著提升，有利于裂痕修补后路面的恒久性能，但因此关于路面养护修补时的职员、仪器与操作提出更高的要求;若不举行刻槽直接举行填缝，能够节约一定的养护时间与开支，但填缝后开裂处仍然可能在多次车辆荷载后抵达其抗拉强度的ji限，从而再次被撕裂，需要举行再次的养护修补，倒运于路面恒久性能的坚持。

灌缝粘结剂对路面性能的影响

沥青路面在车辆和雨水、温度等自然因素的作用下，裂痕病害可能爆发在任何一个位置，但若在沥青路面摊铺施工历程中由于工时安排、天气因素等中止摊铺留下冷接缝，越日继续摊铺时，接缝位置没有举行妥善的处置惩罚，接缝处抗疲劳与剪切能力弱，则在蹊径运营历程中将很有可能在此位置爆发裂痕病害。因此，在处置惩罚该接缝时，粘结剂的种类与用量将会显著影响到该接缝后期的力学性能，进而影响到该段沥青路面的整体路面性能。因此，通过接纳差别的粘结剂以及差别粘结剂含量，探讨灌缝粘结剂关于路面性能的影响，以寻找一定条件下zui佳的粘结剂计划。

粘结剂种类

接纳如前述相同的试验与评价要领，选取常见的三种接缝粘结剂举行研究，划分为通俗乳化沥青、树脂乳化沥青、高粘乳化沥青，粘结剂用量统一接纳0.6kg·m^-2。试验效果如表2、图3所示。

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂痕修补手艺研究

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂痕修补手艺研究

由图3可以看出：

比照疲劳寿命，三种乳化沥青作为粘结剂，其修补灌缝后的试件疲劳寿命相差有限，其中高粘乳化沥青灌缝后的试件具有zui高的疲劳寿命，树脂乳化沥青灌缝后的试件疲劳寿命则在三者中处于zui低；比照粘结强度，从通俗乳化沥青到树脂乳化沥青再到高粘乳化沥青，其粘结强度泛起显着的上升趋势，高粘乳化沥青灌缝后的路面接缝处的粘结强度很高。

可以发明，随着乳化沥青粘度的增高，其关于路面疲劳寿命的提高有限，但能够显著gai善路面接缝处灌缝后的粘结强度，因此在三种粘结剂中接纳高粘乳化沥青具有zui好的后期路面性能，但在现实中需要团结详细情形与本钱限制作出综合思量与比选。

粘结剂用量

接纳如前述相同的试验与评价要领，选取粘结剂用量为0.3、0.6、0.9kg/㎡三种计划举行试验，粘结剂统一接纳高粘乳化沥青。试验效果如表3、图4所示。

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂痕修补手艺研究

基于疲劳寿命与粘结强度的沥青路面裂痕修补手艺研究

由图4可以看出：

随着粘结剂用量的提升，灌缝后试件的疲劳寿命与粘结强度泛起先升后降的趋势，由0.3kg·m^-2用量增添至0.6kg·m^-2用量时两种路面性能提升较为显着，由0.6kg·m^-2用量增添至0.9kg·m^-2用量时两种路面性能不但没有提升，反而有略微的下降，在0.6kg·m^-2用量下试件的两种路面性能zui优。

可以发明，随着粘结剂用量的增添，试件的疲劳寿命与粘结强度并不是始终坚持增添的，在一定规模内保存一个zui佳用量。这是由于适量的粘结剂可以充分地填充接缝并与两侧沥青混淆料接触并融合，在此基础上若继续增添粘结剂反而会在一定水平上撑开接缝甚至溢出，多余的粘结剂反而过渡润滑了接缝，使得传力效果下降。因此，在三种粘结剂用量中接纳0.6kg·m^-2具有zui好的后期路面性能，但在现实中需要团结详细情形与本钱限制作出综合思量与比选。

结语

沥青路面裂痕的保存将导致沥青路面处于一个ji易受破损的状态，实时、有用地对裂痕举行修补填封是沥青路面养护事情中的重中之重。在裂痕修补时需要凭证现真相形、养护职员与资金设置合理地选取填封结构、粘结剂的种类与用量，在养护质量与本钱投入之间寻找一个zui佳平衡点。

参考文献：

[1]刘浩.高速公路沥青路面的裂痕修补工艺研究，交通天下2019(22):62-63.

[2]邵珠涛.沥青路面破损接缝修补步伐研究与效果评价.成都:西南交通大学,2018.

[3]彭华,尹健，池漪，等.沥青路面裂痕修补质料性能评价指标及要领，铁道科学与工程学报，2014(4):90-95.

[4]李强，倪富健，王文达，等.沥青路面裂痕修补质料手艺性能比照研究，公路工程，2013(6):33 -37.

[5]何波.沥青路面裂痕和坑槽破损机理与修补手艺研究.西安：长安大学,2006.

全文完。宣布于《蹊径工程》2019年第12期。

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B210 自力式气动伺服四点弯曲小梁试验系统 (4PB)

装备名称：自力式气动伺服四点弯曲小梁试验系统 4PB

型? ? ? ?号：B210 KIT

制? 造? 商：意大利Matest-澳大利亚Pavetest

棱柱体小梁四点弯曲试验是 2011 年交通部行业标准《公路工程沥青及沥青混淆料规程》增添的评价沥青混淆料疲劳性能和丈量劲度模量的很是主要的试验要领。该要领可以在DTS多功效动态试验系统中举行，也可以使用单独式系统，搭配温控情形箱举行试验。尤其关于试验使命量较量大的单位，由于疲劳试验可能一连的时间较量长，几小时到几天、甚至几周。以是配备一套单独式的沥青混淆料疲劳试验系统是很是有须要的。

意大利matest-澳大利亚Pavetest气动伺服四点弯曲疲劳试验机 (4PB) 是接纳数字控制高性能伺服阀，提供高达60Hz的准确加载波形的气动伺服试验仪。四点弯曲疲劳试验机可加载半正弦波和正弦波，受控应变或受控正弦应力控制模式，测试多种尺寸沥青混淆料小梁的弯曲劲度/模量。

适用规范

▍ AASHTO T 321 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳寿命

▍ ASTM D7460 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳损伤

▍ AG:PT/T233 & ASTM 03 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳寿命

▍ EN 12697-24 Annex D- 棱柱体试件的四点弯曲试验

▍ EN 12697-26 Annex B- 棱柱体试件的四点弯曲试验 (4PB-PR)

▍ T0739-2011 沥青混淆料四点弯曲疲劳寿命试验

产品特点

1.试样通过伺服电机驱动滚珠丝杠牢靠夹紧，可始终维持预定的夹紧力，并包管测试历程中试样在爆发屈服变形时仍能被一连夹紧，夹紧力可通过调理电机电流控制

2.两个夹紧开关在仪器前方，用于试样梁的左右两侧和中心侧夹紧点的夹紧和松开。四个试样夹紧框可实现所有加载点和反力点的旋转和横向移动

3.顶部夹紧块的标记线，可资助操作者在夹紧前横向对中试样梁

4.气动伺服系统使用底部气动加载作动器，配备高性能气动伺服阀，PID闭环控制，运行中的自顺应控制，可始终维持测试所需的应力/应变

5.薄型高性能不锈钢圆形荷载传感器，用于实时丈量和控制荷载。主轴位移传感器可实现中心加载框架的准确定位

6.试样外貌位移传感器(On-specimen LVDT)可按设定举行控制并丈量试样梁有用规模内的整体弯曲变形（而不是悬浮式的丈量部分变形的要领），切合相关标准的要求

7.基于 Windows 的 TestLab 软件提供的用户界面，简朴、效率高并切合有关国际标准

相识更多产品信息，获取产品资料，接待垂询TIPTOP万利国际官网

服务热线 | 400-633-0508? ? 邮箱：tiptop@tiptoptest.com

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