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1動力學(xué)室內(nèi)直道試驗(yàn)

室內(nèi)直道試驗(yàn)采用直線式加速加載系統(tǒng)模擬汽車行駛，在試驗(yàn)路試槽鋪筑對比結(jié)構(gòu)，通過在直線式加載車輪跡線埋設(shè)應(yīng)變片及應(yīng)力盒，測量汽車荷載作用下路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變變化的綜合系統(tǒng)。

1．1試驗(yàn)方案室內(nèi)直道試驗(yàn)路試槽寬度為4m，試槽深度1．5m，沿深度分布結(jié)構(gòu)為100cm人工打夯碎石土土基，按試驗(yàn)相似原理現(xiàn)澆的混凝土板(長3m×寬2m×厚0．2m)，鋪設(shè)防反裂結(jié)構(gòu)層(方案一不鋪設(shè)抗反裂層;方案二SAMI(厚度1．5cm);方案三strata應(yīng)力吸收層(厚度2．5cm);方案四聚酯玻纖布應(yīng)力吸收層(厚度不計(jì));方案五MJ－超薄阻裂貼(厚度0．5cm))以及鋪設(shè)面層4cmAC－13。為保證除抗反裂措施不同外，其他工況保持一致，由土基調(diào)整標(biāo)高，鋪筑結(jié)束后，直道面層整體在一個(gè)平面上。具體平面布置如圖1所示。

1．2應(yīng)變片及應(yīng)力盒埋置及檢測指標(biāo)為了準(zhǔn)確測量路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變的變化，在瀝青混凝土加鋪層表面及底部埋設(shè)應(yīng)變片，位于在直線式加載車輪跡線的正下方，所有應(yīng)變片均通過橋盒與應(yīng)變儀及電腦相連，將采集的數(shù)據(jù)存儲在電腦中，以便數(shù)據(jù)分析。不同方案均在瀝青混凝土加鋪層相同位置埋設(shè)了應(yīng)變片和應(yīng)力盒，每組埋設(shè)3個(gè)應(yīng)變花、2個(gè)單向應(yīng)變片和1個(gè)應(yīng)力盒。測定指標(biāo)為檢測在一定標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)作用下，面層底部及表面各方向的動應(yīng)變(με)，以此表征路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的抵抗應(yīng)變的大小情況。

1．3測試結(jié)果與分析(1)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用21430588次各方向動應(yīng)變檢測結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)軸載作用21430588次后，各試驗(yàn)結(jié)構(gòu)總體路面狀況良好，未鋪設(shè)抗反裂措施的方案一在縱橫縫位置開始出現(xiàn)少量的微裂縫，寬度在0．1mm左右，其中縱縫位置數(shù)量較多。而其他方案未出現(xiàn)裂縫，通過應(yīng)變儀采集的數(shù)據(jù)分析可知，各路面結(jié)構(gòu)測得的動應(yīng)變經(jīng)計(jì)算分析后均在某一常數(shù)(簡稱K值)附近波動，具體K值數(shù)據(jù)如表1及圖2、圖3所示。從試驗(yàn)檢測結(jié)果可以看出，設(shè)置防反裂措施后，較未鋪設(shè)任何措施的方案，瀝青面層表面及底部抵抗變形開裂的能力得到了不同程度的增強(qiáng)，其中strata應(yīng)力吸收層抗反能力最強(qiáng)，MJ－阻裂貼與橡膠瀝青封層相當(dāng)，聚酯玻纖布次之。路面接縫處為其受力最不利節(jié)點(diǎn)，但仍未出現(xiàn)開裂病害，表明各種防反裂措施均能有效的延緩了面層開裂的時(shí)間，具體比較的結(jié)果如下:strata應(yīng)力吸收層＞MJ－阻裂貼＞橡膠瀝封層＞聚酯玻纖布。(2)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用46534587次各方向動應(yīng)變檢測結(jié)果繼續(xù)增加標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)，當(dāng)作用次數(shù)增加到一倍之后，各路面結(jié)構(gòu)均出現(xiàn)了一定開裂病害，其中未鋪設(shè)方案原微裂縫發(fā)展成接縫處網(wǎng)裂，最大裂縫寬度在2．3mm左右;聚酯玻纖布方案初現(xiàn)縱橫裂縫交叉現(xiàn)象;橡膠瀝青與MJ－阻裂貼方案開始出現(xiàn)單條裂縫，裂縫寬度均在0．3mm以下;只有strata方案仍未出現(xiàn)寬裂縫，需借助放大鏡才能尋找出微裂縫。具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表2及圖4、圖5所示。從試驗(yàn)檢測結(jié)果可以看出，繼續(xù)增加荷載作用次數(shù)，不同結(jié)構(gòu)瀝青面層表面及底部抵抗變形開裂的能力能夠較為清楚的分辯，同樣，strata應(yīng)力吸收層抗反能力最強(qiáng)，MJ－阻裂貼與橡膠瀝青封層相當(dāng)，聚酯玻纖布較差。具體比較的結(jié)果如下:strata應(yīng)力吸收層＞MJ－阻裂貼＞橡膠瀝青封層＞聚酯玻纖布。這一結(jié)果表明，較無防反層方案，設(shè)置防反層后，瀝青面層表面和底部動應(yīng)變值不同程度的增大，使得最不利受力點(diǎn)(接縫處)相對水平位移分散，大大減小該處裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值，很好起到了消除應(yīng)力集中以及協(xié)調(diào)變形的作用。但應(yīng)注意到的是strata抗反能力最強(qiáng)是有原因的，其厚度有3cm，其他方案最大也只有1cm左右，因此從應(yīng)力緩沖的角度上看，加鋪層間宜加設(shè)一定厚度的抗反層。

2工程經(jīng)濟(jì)分析

不同施工環(huán)境及價(jià)格市場，人、料、機(jī)施工定額不同，本文以某高速水泥路面加鋪改造工程(白改黑)為例，詳細(xì)列舉各抗反裂措施的施工大致成本，統(tǒng)計(jì)如表3所示。(1)橡膠瀝青封層(SAMI)橡膠瀝青:15．6元/m2(按橡膠瀝青6000元/t，每平米灑布2．6kg橡膠瀝青計(jì)算);集料:1．6元/m2(按玄武巖集料100元/t，每平方灑布16kg計(jì)算);橡膠瀝青灑布成本:4元/m2(按施工里程10km，雙向4車道估算);集料撒布成本:2．0元/m2(按施工里程10km，雙向4車道估算);成本合計(jì)(不包括人力成本):23．2元/m2。(2)Strata應(yīng)力吸收層Strata特種改性瀝青:33．9元/m2(按特種改性瀝青6500元/t，2．5cm厚，瀝青用量9%，每平米需5．2kg瀝青計(jì)算);集料:5．3元/m2(按玄武巖集料100元/t，每平方52kg計(jì)算);施工成本:5元/m2(按施工里程10km，雙向四車道估算);成本合計(jì)(不包括人力成本):44．2元/m2。(3)聚酯玻纖布熱瀝青:2．8元/m2(按基質(zhì)瀝青4000元/t，每平米灑布0．7kg熱瀝青計(jì)算);聚酯玻纖布:16元/m2;熱瀝青灑布成本:3元/m2(按施工里程10km，雙向四車道估算);成本合計(jì)(不包括人力成本):21．8元/m2。(4)MJ－超薄阻裂貼阻裂貼材料成本:20元/m2(按施工里程10km，雙向四車道估算);成本合計(jì)(不包括人力成本):20元/m2。從上述經(jīng)濟(jì)分析，施工成本合計(jì)具體比較的結(jié)果如下:strata應(yīng)力吸收層＞橡膠瀝青封層＞聚酯玻纖布＞MJ－阻裂貼。如全幅采用Strata應(yīng)力吸收層，其成本較其他方案都要高出很多(將近一倍)，應(yīng)注意的是Strata應(yīng)力吸收層需采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀進(jìn)行專門的配合比設(shè)計(jì)，技術(shù)門檻較高與其他兩種應(yīng)力吸收層相比不適合大規(guī)模推廣使用如全幅采用MJ－阻裂貼和SAMI，前者施工成本低，而且MJ－阻裂貼比SAMI更便于施工，施工單位無需配備專用設(shè)備，且對局部裂縫貼縫處理方面更方便快捷，因此在防止反射裂縫性能基本相當(dāng)?shù)那闆r下，MJ－阻裂貼比SAMI具有更優(yōu)的工程實(shí)用性。聚酯玻纖布具有與MJ－阻裂貼相同的施工優(yōu)點(diǎn)，但動力學(xué)性能較MJ－阻裂貼差，性價(jià)比較低。

3結(jié)語

(1)室內(nèi)直道試驗(yàn)結(jié)果表明:目前國內(nèi)主要采用的幾種抗反裂方法都具有分散裂縫尖端應(yīng)力，防治反射裂縫的作用，抗反裂作用strata應(yīng)力吸收層＞MJ－阻裂貼＞橡膠瀝青封層＞聚酯玻纖布。(2)工程經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果表明:施工成本strata應(yīng)力吸收層＞橡膠瀝青封層＞聚酯玻纖布＞MJ－阻裂貼。(3)橡膠瀝青應(yīng)力吸收層和Strata應(yīng)力吸收層處理路面反射裂縫一般都需要進(jìn)行滿鋪，而MJ－阻裂貼、聚酯玻纖布相對靈活，可針對局部反射裂縫進(jìn)行貼縫處理，但聚酯玻纖布相對抗裂最差;Strata應(yīng)力吸收層抗反裂效果最佳，但價(jià)格昂貴;MJ－阻裂貼與橡膠瀝青封層抗裂效果相當(dāng)，但前者價(jià)格適宜;綜合比較MJ－阻裂貼的性價(jià)比最高。

作者：王水單位：平頂山市佳洋路橋工程有限公司