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预微裂技术防止半刚性基层反射裂缝的应用研究

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预微裂技术可以定义为:在较短的养护时期(一般为l-3d),让振动压路机碾压水泥稳定基层,产生细裂缝网络。预微裂的目标是预防形成严重的宽裂缝,以减少裂缝反射到路表面的危险。在基层材料铺筑后养生l-3d内,强度增长最快,水化作用强烈。由于水分的挥发、水化作用以及环境温度的影响,基层材料不可避免地产生收缩,内部形成许多预存裂缝,它们大多是集料与水泥浆体界面上的黏结裂缝,在振动压路机的压实作用下,在粗集料与水泥桨体界面上出现新的黏结裂缝,采用放大镜还可观察到黏结裂缝己扩展到基材中,同时,基材中也出现了少量砂浆裂缝。随着砂浆裂缝的不断增多,并开始将邻近的粘结裂缝连接起来,成为连续裂缝。随着振动荷载的继续作用,粘结裂缝及砂浆裂缝迅速增加,形成贯通裂缝,从而可以部分释放由收缩变形引起的收缩应力,这样宽而长的裂缝就被网状细裂缝所替代。由于碾压发生在强度形成的早期,加之水泥稳定材料具有自愈能力,进一步养生后强度会逐渐恢复,不会造成结构的较大损失。而且,微细裂缝的传荷能力好,不会反射到路面,而且人工创造的微细裂缝网会大大减轻甚至完全消除宽缝。

成果创新性:

1、预微裂技术为防止水泥稳定碎石基层反射裂缝提供了全新的理念与新工艺。突破现有规范要求养生7天内半刚性基层不得施加车辆荷载的规定限制,提出了养护2天为采用16T以上钢轮压路机进行水泥稳定级配碎石基层微发裂的最佳时机。

2、研究了微裂水泥稳定级配碎石基层的模量增长规律,数值模拟了其路面力学响应,提出了半刚性基层微裂缝具有释放收缩能量、三维分散荷载及早期自愈合的技术特征,从而消除了反射裂缝。

3、针对寒区典型半刚性基层沥青路面实体工程,研究提出了适合寒区特点的水泥稳定级配碎石基层预微裂技术关键控制因素、工艺技术参数、质量控制技术。

4、研究微裂后水泥稳定碎石基层自愈力学行为规律,得出水泥稳定碎石基层在与微裂后模量会出现暂时的损失,但是随着水泥自愈合的进行,后期模量会很快的恢复,在后期不会对基层模量造成损害,不会影响路面的使用。