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钢桥面铺装修复界面II型断裂特性的研究
2019年04月10日    阅读量:3863    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

我国钢桥面铺装最早的研究源于广东省的马房大桥,但是,通车后不久就出现了脱层、推挤、开裂等病害,在2个不同的概念。由于目前缺少对修复材料的修复效果事前评价方法,也就无法初步判定不同修复材料使用后的修复效果。多数情况下,只有在养护维修后,采取后期跟踪的方法,对不同修复材料的修复效果进行定性评定中国沥青网sinoasphalt.com


修复界面断裂失效的形式


总结坑槽病害的修复界面的几种常见失效形式。由此可知,修复界面的断裂失效的形式复杂,不同的修复材料,在不同的季节和荷载等因素作用下,破坏的特征不同。


修复界面失效的定义


从钢桥面铺装层使用功能角度出发,本文定义了钢桥面铺装修复界面失效的概念,即修复界面和新旧铺装结构之间产生了宏观的界面剥离和断裂时,为修复界面失效。而微观层面的力学性能的降低并不属于修复界面失效。因此,从理论上讲,修复界面失效即为修复界面的断裂失效。


修复界面修复效果量化评价的定义


根据评价的范围和评价时间前后,可将修复界面修复效果量化评价分为广义量化评价和狭义量化评价。广义的修复界面修复效果量化评价是指,整座钢桥面铺装层使用不同种类的修复材料和技术,在一定时间后,对钢桥面铺装不同病害的修复界面修复有效率进行评价,也称为室外评价或事后评价。狭义的修复界面修复效果量化评价是指,在室内试验中对比完好试件和采用某一种修复材料和技术进行修复后的试件的力学性能,通过两个试件力学性能等指标的差异来评定修复效果,也称室内评价或事前评价。本文的量化评价采用狭义的修复界面修复效果量化评价的概念。


已有的修复材料评价方法只针对于修复材料自身性能的评价,对于修复材料的修复效果并没有相关研究。修复材料的评价方法与修复材料的修复效果的评价是两个截然不同的概念。由此可知,修复效果评价是修复材料的一种后评价方式,是修复材料性能研究的必要补充。因此,在修复材料自身性能评价体系与修复材料的修复效果评价之间,需要提出一种试验方法,用以评价修复材料在应用到修复铺装材料后,修复后试件的整体修复效果,以进一步验证修复材料的修复效能。同时,修复材料修复效果的评价也可以进一步验证修复材料自身性能评价体系的合理性和科学性。


修复界面的剪切试验


(NCAT)剪切试验方法,对修复界面的剪切Ⅱ型断裂破坏进行研究。MTS和马歇尔试验机结合。2种:一种是底层的旧铺装层表面不平整;另一种状态是底层的旧铺装层表面平整。相对应地制定了3组平行试件。


由于钢桥面铺装层间黏结的修复剂强度远大于普通沥青混凝土路面层间黏结剂的强度,因此,某些断裂面会在试件内部产生。为有效地针对层间界面进行试验,黏结时,在黏结界面预制了初始缺陷区——初始裂缝。该区域未黏结。试件制作过程及黏结区示意图如图5所示。其他试验参数如下:加载速率,25℃;初始裂缝长度,1d


由结果可知:)与一般的沥青混合料Ⅰ型断裂试验不同,3个阶段——起裂、扩展和完全失效,而且临界荷载前后荷载的增长速率基本相同,成正对称关系,前后阶段荷载和位移基本呈线性关系;(2个方案的最大荷载和断裂能的结果差别均较大,方案一的最大荷载是方案二的最大荷载的2.18倍。


修复界面的剪切试验结果


根据试验结果,得到最大荷载、剪切断裂能、剪切强度和临界位移4个参数。其中,为综合考虑层间界面的极限承载能力和变形能力,通过origin lab软件计算荷载-位移曲线的面积,获得剪切断裂能。


分析产生上述现象的原因如下:)在沥青混合料断裂试验中,加载速率对断裂特征曲线有着较大的影响,50mm/min,比沥青混合料断裂试验加载速率快,在断裂过程后半段,界面并没有完全承受相应的反作用力,因此,加载速度过快,造成了荷载测试端测试的荷载数值并没有马上降低;NCAT已有的研究结果相似。


试验后得到方案二的3个面的断裂面。理论上断裂应该发生在黏结的薄弱部位,但是,在实际的试验中,断裂面往往沿着试件内部的初始缺陷产生并扩展,而初始缺陷具有一定的随机性,所以,断裂面在断裂扩展中沿着NCAT的剪切试验,对切割面+成型面和成型面+成型面2个试验方案的对比,剪切断裂能也能有效地区分不同黏结方案的剪切性能,能够显著地区别不同界面黏结性能。综上,采用剪切断裂能可以作为评价修复界面剪切性能的指标。


标签:道路建设
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