环氧沥青及其密级配混凝土处治水泥路面裂缝研究.pdf
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1、环氧沥青及其密级配混凝土处治 水泥路面裂缝研究 闫景侠 ( 毫州市公路管理局, 安徽 毫州 2 3 6 8 0 0 ) 1 背景 由于水泥混凝土材料的固有特性 , 在路面施工过程中受各 种因素的影响, 产生裂缝是不可避免的。 裂缝一旦出现, 就应及 时进行修补, 否则在车辆荷载的往复作用下, 加上环境因素的 影响, 裂缝将随时间扩展贯穿, 在裂缝处发生应力集中, 混凝土 发生沿缝碎落 、 在裂缝处断裂、 混凝土板产生滑移 , 破坏了混凝 土路面的整体性。 当破损发展到一定程度, 裂缝处开始唧泥, 板 面出现交叉裂缝 , 并且导致其它板裂缝 , 最终使混凝土板丧失 应有的承载力, 整块板发生破坏
2、 , 严重影响汽车的行车安全 、 舒 适, 甚而造成严重的经济损失。 路面裂缝修补的方法因裂缝严重程度及环境而异, 常用的 修补方法有: 翻修法即指将部分或整块破损混凝土板全部凿 除, 对基层进行处理后重新浇筑新的混凝土的修补方法; 注 环氧沥青密级配填 隙料马歇尔试验结果 表 1 编号 破坏力( N )破坏变形 曲强 破坏应变 曲模 。 ( r n r f 1 ) ( MP a ) ( MP a ) 两种界面粘结材料的粘结强度( 2 O ) 表 3 两种界面粘 结材料 的粘结强度( 6 O ) 表 4 低 温条件 下界面粘结材料的性能 表 5 浆法对混凝土路面和基层之间出现脱空导致的裂缝 ,
3、 可采用板 底注浆法进行基层处理, 并抬高板块, 使之恢复到原来位置; 罩面法将一定 范围 内的混凝 土路 面表 面破 损及疏松 的混凝 土 凿除, 刷洗干净后, 用修补材料进行罩面; 扩缝粘结法将裂缝 全深度扩缝, 灌人修补材料进行粘结修补, 使板体恢复使用功 能; 压注灌浆法对于表面裂缝或细小裂缝, 用钢丝刷或高压 水将裂缝周围的尘土冲洗干净, 并将表面烘干、 预热, 将配制好 的环氧树脂涂抹在裂缝上, 将裂缝完全盖住。常用的有机材料 一 瓣 : 曲l; 图 1 条带型沥青砂裂缝修补示意 图 筛孔 ( mm) 图 3 环氧沥青密级配填隙料级配 有环氧树脂类和沥青类, 特别是沥青材料在路面裂
4、缝修补中被广泛使用。 这 些有机修补材料都有补强、 粘合和封闭的作用。 上述的水泥路面裂缝处治办法主要实施阶段为裂缝开裂至一定程度 , 针对混凝土早期裂缝的养护措施一直是养护部门较为棘手的事情,由于早 期裂缝宽度较细, 采用灌缝的方法一般较难保证灌缝饱满, 而且由于缝内存 在较多灰尘无法清洗, 导致效果显著下降。目前规范中推荐采用局部拓宽方 法, 但是实际操作也很难凑效。针对这种情况, 基层养护部1 3 1 1 1 也常将细微 裂缝进行拓宽, 并且进行灌缝或嵌压沥青砂重新形成了密实混凝土路面, 虽 然该种方法存在平整度、 色差等不足, 但是从实际使用情况看, 条带型的嵌 压的沥青砂可以有效地阻
5、止雨水渗入, 更为主要是该养护方法费用较低, 操 作简单方法, 适合基层养护单位使用。 实践发现, 沥青砂处治水泥混凝土路面裂缝缺陷一在于沥青砂填隙料, 夏季高温时沥青砂本身强度不足, 容易发生溢出, 冬季低温沥青砂变形能力 较低, 容易发生开裂; 缺陷二在于界面粘结材料 , 由于粘结强度低, 夏季在车 辆动水压力下使得粘结料与混凝土界面发生剥离 ,冬季低温时由于填隙料 低温性能差, 导致粘结料与混凝土界面发生剥离。鉴于此, 采用高性能的环 氧沥青材料作为填隙料及界面料 , 可以有效地降低上述病害的发生, 延长混 凝土路面的寿命。 2 结构设计与受力分析 2 1结构设计 条带型沥青胶砂水泥混凝
6、土路面养护方法的结构设计应由两个部分组 成, 其中一部分为填隙材料, 另一份为界面粘结料。修补方法示意图见 1 。 填隙料目的就是填补在切割扩大的混凝土裂缝中,由于切割混凝土裂 缝的宽度一般为 3 0 mm左右 , 深度在 5 0 ra m左右, 如果全部采用胶结料进行 填隙, 则所需胶结料数量非常巨大, 造价较高, 此外 , 采用纯胶结料容易导致 高温稳定性不足, 夏季高温季节胶结料溢出被行驶的车辆带走, 导致路面的 污染。因此 , 对于填隙料应采取胶砂或者密级配混凝土。 界面粘结料 目的是加强填隙料与混凝土粘 结 , 防止雨水渗入 , 以避免雨水对基层造成破坏, 虽然用量较少 , 但其作用
7、不可忽视 。 如果没有优质 的材料进行粘结处理, 创造一个等于或大于混合料 强度的层间体, 层间界面就会成为一个薄弱环节, 粘结料起不到粘结作用, 反而起到了润滑的作用。 2 _ 2受力分析 采用 A B A Q U S进行水泥路面裂缝填隙的力 学分析 , 由于实际水泥路面的裂缝不规则, 无法建 立统一模型,本研究分析特殊裂缝在采用环氧填 隙前后的受力对比, 如图2所示, 裂缝为横缝, 长 度为混凝土板宽度一半。 通过有限元分析,可以发现水泥混凝土路面 板产生裂缝后容易在裂缝附近产生应力集中, 最 大应力通常在车轮与路面板表面接触处产生; 水 泥混凝土路面裂缝在环氧沥青密级配混凝土填隙 后,
8、能使裂缝处最大应力值有较大幅度的降低, 尤 其对重载车辆作用时, 降低的幅度更大; 水泥混凝 土路面力集中程度减轻,能使裂缝周围的应力分 布于更大面积上 , 改善路面受力条件。 3 环氧沥青密级配填隙料性能 3 。 1级配与用油量 填隙料 的性能以及实施受到诸多因素的影 响, 如最大粒径不能太大, 否则无法进行填隙, 填 隙料要密实防水, 沥青用量尽可能少, 较好的施工 和易性, 较高的强度性能与抵抗变形能力, 较好的 粘结性能等。诸多因素中, 较多因素是相互矛盾, 如为了造价低, 沥青用量尽可能少 , 但容易导致填 隙料不密实, 虽然夏季高温稳定性好 , 但是低温抗 裂性能差。 从上述要求出
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