不同应力吸收层路用性能试验研究

不同应力吸收层路用性能试验研究

李海生

南京市城乡建设委员会江苏南京210000

摘要：为对比分析不同应力吸收层的路用性能，通过室内外试验对其进行研究。结果表明：（1）Strata应力吸收层的拉拔强度、剪切强度、最大弯拉应变、断裂能及残留劲度百分比最大，分别为0.43MPa、1.06MPa、5.82×103、1.31J/m2、84.9%；橡胶沥青应力吸收层次之，玻纤格栅最小；（2）Strata应力吸收层的路用性能最优，橡胶沥青应力吸收层路用性能优于聚酯玻纤布，土工格栅路用性能最差。

关键词：应力吸收层；路用性能；试验

1引言

半刚性基层路面或旧路加铺时，通常在基层或旧水泥混凝土路面上设置应力吸收层，以抑制或减缓反射裂缝的扩展[1]。

针对不同应力吸收层的路用特性，国内外学者进行了大量的试验研究，取得了较丰富的研究成果。李仲祖等[2]对自主研发的Sampave特种改性沥青应力吸收层的路用性能进行试验研究；侯彦明等[3]对橡胶沥青应力吸收层进行小梁弯曲试验，研究其疲劳性能；王玮等[4]对改性沥青混合料应力吸收层的配合比设计与性能评价进行研究，并对比分析不同类型应力吸收层的防裂效果；洪海等[5]等分析了温度作用下HDPE-橡胶沥青应力吸收层的路用性能。

应力吸收层主要用来防治荷载型反射裂缝，同时，其防水性能也较突出。本文在国内外相关研究的基础上，通过开展四种不同应力吸收层的室内外试验，分析其路用特性，并进行性能评价。

2试验方法与过程

（1）拉拔试验

拉拔试验系统如图2.1所示，试样如图2.2所示，为?52mm?90mm的圆柱状，其中水泥稳定碎石基层40mm，沥青面层40mm，试验用环氧树脂将接头粘牢，待24h后进行拉拔试验，试验温度为30℃，加载速率为10mm/min。

图2.3剪切试验系统图2.4剪切试验试样

（3）低温小梁弯曲试验

小梁试件是按照轮碾法成型的板块试件经切割机切割成250?30?35mm棱柱体，见图2.5。将试件置于规定温度的恒温水槽（-10℃）中45min，以使试件内部温度达到试验温度±0.5℃为止；安装压力机梁式支座，调整两支点间跨距，使小梁跨径为200mm±0.5mm，然后压力机以50mm/min的加载速率在跨中位置施加集中荷载至试件破坏为止，试验系统如图2.6所示。

图2.9疲劳试验加载次数与劲度模量关系

3试验结果及分析

3.1拉拔性能

拉拔试验结果见图3.1。图3.2为四种应力吸收层界面位移与拉应力关系曲线。

由试验结果可知，Strata应力吸收层、橡胶沥青应力吸收层、聚酯玻纤布、玻纤格栅的拉拔强度分别为0.43MPa、0.35MPa、0.32MPa、0.12MPa。拉拔性能排序为Strata应力吸收层＞橡胶沥青应力吸收层＞聚酯玻纤布＞土工格栅，表明Strata应力吸收层与下层黏结性最好，是由于其高强聚合物胶结料，且是级配型集料所致。

由图3.2可知，试件破坏前，其拉应力随试件层间位移的增加而增大，Strata应力吸收层抗变形能力最强，破坏时位移达1.7mm，其次是橡胶沥青应力吸收层，界面位移最大为0.84mm，玻纤格栅的抗变形能力最差，表明Strata应力吸收层、橡胶沥青应力吸收层及聚酯玻纤布均呈现出一定延缓反射裂缝的扩展。

图3.2界面位移与拉应力关系

3.2剪切性能

剪切试验结果见图3.3。图3.4为四种应力吸收层界面位移与剪应力关系曲线。

由试验结果可知，Strata应力吸收层、橡胶沥青应力吸收层、聚酯玻纤布、玻纤格栅的剪切强度分别为1.06MPa、0.78MPa、0.45MPa、0.34MPa。Strata应力吸收层的剪切性能最好，其次是橡胶沥青应力吸收层，聚酯玻纤布、玻纤格栅的剪切性能比Strata应力吸收层、橡胶沥青应力吸收层差很多。

分析剪应力与界面位移关系可知，橡胶沥青SAMI破坏时的界面位移最大，达1.19mm，Strata应力吸收层破坏时的界面位移为1.16mm，均大于聚酯玻纤布和玻纤格栅，具有较强的抗剪性能。

图3.4界面位移与剪应力关系

3.3低温抗裂性能

小梁弯曲试验结果见图3.5和图3.6。由试验结果可知，从最大弯拉破坏应变和断裂能考虑，四种不同应力吸收层的低温抗裂性能依次为Strata应力吸收层、橡胶沥青应力吸收层、聚酯玻纤布、土工格栅，表明Strata应力吸收层的低温抗裂性能较其他三种应力吸收层好。

图3.7不同应力吸收层残留劲度百分比

4结论

通过室内试验（拉拔试验、剪切试验、疲劳试验、小梁弯曲试验等），分析不同类型应力吸收层的路用性能，得到以下结论：

（1）Strata应力吸收层的拉拔强度、剪切强度、最大弯拉应变、断裂能及残留劲度百分比均大于其他三种应力吸收层，橡胶沥青应力吸收层次之，玻纤格栅最小；

（2）四种应力吸收层的粘结性能、抗剪性能、低温抗裂性能及疲劳性能排序为Strata应力吸收层＞橡胶沥青应力吸收层＞聚酯玻纤布＞土工格栅，表明Strata应力吸收层的路用性能最好，其次是橡胶量应力吸收层。

参考文献

[1]周富杰,胡圣.反射裂缝产生和发展的机理[J].国外公路,1997,17(2):12-16.

[2]李祖仲,陈拴发,张登良,等.应力吸收层沥青混合料的路用特性[J].长安大学学报:自然科学版,2008,28(2):5-8.

[3]侯彦明,高敏杰,高俊启.橡胶沥青应力吸收层疲劳性能试验研究[J].公路工程,2009,34(2):80-82.

[4]王玮,高建华,季节,等.改性沥青混合料应力吸收层的材料组成与性能评价[J].公路,2005(12):125-127.

[5]洪海,程培峰.温度作用下HDPE-橡胶粉改性沥青应力吸收层防止反射裂缝性能[J].中国公路学报,2014,27(12):16-22.