邱琴忠

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730050）

1 新舊路面拼接張力研究

道路路面擴(kuò)建后，新舊路面之間沉降程度的差異，會導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞。新舊路面拼接時(shí)，應(yīng)注意如下兩個方面。

1.1 拼接材料

根據(jù)道路的材料組成，試驗(yàn)材料由水泥、瀝青、界面劑及水穩(wěn)層試件組成。

（1）水泥選擇無塊狀的硅酸鹽水泥；

（2）瀝青為經(jīng)過高溫融化的乳化瀝青；

（3）界面劑選取混凝土界面劑，該處理劑由兩種水性高分子氧化乳液組成，其粘結(jié)性能較強(qiáng)，主要用于公路路面的表層處理；

（4）水穩(wěn)層試件通過振動形成模型，再經(jīng)過一周時(shí)間的強(qiáng)度養(yǎng)護(hù)。

1.2 試件選取與分析

以水穩(wěn)層試件為研究對象，將試件從中間切割成兩部分，分析界面劑、乳化瀝青及水泥之間的關(guān)系。在界面劑組成成份一定的條件下，通過改變水泥用量分析試件的拉力，其中對試件進(jìn)行五種處理方式，材料及用量如下：

（1）界面劑：水泥 =1∶4；

（2）界面劑：水泥 =1∶6；

（3）界面劑：水泥 =1∶8；

（4）乳化瀝青：水泥 =2∶1；

（5）凈漿：水灰 =3∶5。

在室內(nèi)做拉力試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)環(huán)境為室溫25℃，養(yǎng)生時(shí)間為4 d，在試件表面涂有約3 mm的JX-302混凝土表面處理劑，待處理劑凝固后使用高性能粘結(jié)膠將用于張拉力試驗(yàn)的拔拉扣粘在試件表面，如圖1所示。

圖1 張力試驗(yàn)的半體試件之實(shí)景

每個半體試件上粘有5個半徑為10 mm的拔拉扣，將試件置于室溫為25℃的環(huán)境下，繼續(xù)養(yǎng)生1 d的時(shí)間，當(dāng)粘結(jié)膠凝固后進(jìn)行張力試驗(yàn)。試驗(yàn)后試件的張力強(qiáng)度及變化率見表1所列。

表1 不同處理方式下試件張力強(qiáng)度一覽表

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，采用界面劑與水泥比值為1:6時(shí)，試件的拉力強(qiáng)度為2.41 MPa達(dá)到最大，五種處理方式中采用水泥凈漿的張力強(qiáng)度最小。界面劑與水泥比值為1:8時(shí)，試件拉力強(qiáng)度變化率達(dá)到63.45%，這主要與界面劑本身的拌制有關(guān)。當(dāng)水泥用量相對于界面劑的成份較多時(shí)，對水份的需求量較大，水份不僅要用于界面劑本身的混合溶解拌制，還需要用于水泥的溶解于水化，從而達(dá)到最終所需強(qiáng)度。由于JX-302混凝土表面處理劑的水份含量有限，當(dāng)水泥含量較多時(shí)，界面劑中的水份已經(jīng)不能滿足水泥的水化需求，所以拌制成的界面劑中的水泥漿攪拌不均勻存在結(jié)塊現(xiàn)象。變化率較大的另一個影響因素是拔拉扣在試件半體表面分布的位置不均勻。

采用混凝土界面劑相對于水泥凈漿及乳化瀝青處理試件水穩(wěn)層表面時(shí)的拉力強(qiáng)度較高，在混凝土界面劑用量一定的條件下，不同水泥用量也會對試件的拉力強(qiáng)度產(chǎn)生影響，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出界面劑與水泥用量的比值為1:6時(shí)，試件的拉力強(qiáng)度達(dá)到最大。

2 新舊路面拼接緊密性研究

選取界面劑與水泥比為1:6的方案，作為混凝土界面劑的最佳用量來分析拉伸強(qiáng)度與溫度變化對路面拼接緊密性的影響。

2.1 研究方案

在該項(xiàng)試驗(yàn)中，采用特制50 cm×50 cm×20 cm的模具和空氣壓縮機(jī)改制的振動器在室內(nèi)對水穩(wěn)板進(jìn)行振動試驗(yàn)。在模具中成型的模板分兩層進(jìn)行振動成型，第一層厚度約為8 cm,第二層厚度約為4 cm，將其置于試驗(yàn)環(huán)境溫度為25℃中，并將其養(yǎng)生兩周。在中間空區(qū)拌制新水泥石料與舊水穩(wěn)板進(jìn)行振動成型，連接處采用界面劑與水泥的比值為1:6，以及乳化瀝青與水泥的比值為2:1兩種界面處理劑進(jìn)行處理。界面劑的用量及厚度如表2所列。

表2 界面劑的用量及厚度一覽表

2.2 試驗(yàn)方法

在復(fù)合板穩(wěn)固成型后，在試驗(yàn)環(huán)境溫度為25℃中繼續(xù)養(yǎng)生一個月，達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后進(jìn)行鉆芯取樣。芯樣的直徑為12 cm，取樣時(shí)以模板底面的中心取芯，然后在中心，成左右上下對稱，分別取芯。由于實(shí)驗(yàn)材料、試驗(yàn)方法及養(yǎng)生齡期的不同，使得試驗(yàn)結(jié)果存在差異性，為了更有效地反應(yīng)試件拼接的緊密性，在每個接縫處再加取一個芯樣，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

2.3 拉伸試驗(yàn)

2.3.1 試件拉伸強(qiáng)度

根據(jù)JTG E51-2009中拉伸試驗(yàn)的方法，采用多功能強(qiáng)度試驗(yàn)儀檢測路面材料強(qiáng)度，測試所用的壓條的寬度為1.86 cm,弧面半徑為75 cm，試驗(yàn)環(huán)境溫度為20℃，平行于試件接縫，對試件施加壓力，加載速度為500 N/s。

根據(jù)表2中界面劑的用量及厚度，分為四種方案，每種方案下有三個試件，通過拉伸試驗(yàn)，計(jì)算每種方案下的拉伸強(qiáng)度、強(qiáng)度均值、變化率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3所列。

表3 不同方案下試件拉伸強(qiáng)度一覽表

分析表3數(shù)據(jù)可以看出，d方案下拉伸強(qiáng)度值為0.85 MPa,達(dá)到最高，c方案下試件的拉伸強(qiáng)度變化率最小。

2.3.2 溫度影響

由于路面表面存在空隙會導(dǎo)致路面在使用過程中出現(xiàn)開裂、水損害等現(xiàn)象，影響公路的使用壽命，因此應(yīng)考慮溫度對水穩(wěn)界面拉伸強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)過程為：

（1）將芯樣放置在試驗(yàn)環(huán)境溫度為25℃恒溫水槽中養(yǎng)生2 h；

（2）將試件浸入水中抽真空，置于0.08 MPa壓力下15 min；

（3）放置于溫度為-18℃的模具中養(yǎng)生15 h；

（4）將試件置于溫度為60℃的水槽中24 h；

（5）置于溫度為25℃的水槽中2 h。

經(jīng)過上述試驗(yàn)過程，檢測試件的拉伸強(qiáng)度，通過將芯樣在不同環(huán)境溫度下養(yǎng)生后，計(jì)算試件的拉伸強(qiáng)度、均值，以及凍融拉伸強(qiáng)化率，見表4所列。

表4 溫度對試件拉伸強(qiáng)度影響一覽表

從表4可以看出方案d的凍融拉伸強(qiáng)化率最大為88.09%，同時(shí)其拉伸強(qiáng)度與凍融拉伸強(qiáng)度相對于其他三種方案強(qiáng)度值較高。

3 新舊路面拼接方案

通過對路面拼接張力的研究與試件的拉伸試驗(yàn)，主要從試件的外觀、拉伸強(qiáng)度、經(jīng)過拉伸試驗(yàn)后試件的完整狀態(tài)選擇合理方案。

3.1 試件的外觀

觀察試件的表面，四種方案的試件均有孔洞，試件外壁光滑，接縫處粘結(jié)良好，無空隙和氣泡現(xiàn)象。方案a的界面處理劑使用乳化瀝青，在經(jīng)過不同溫度環(huán)境養(yǎng)生后，接縫粘結(jié)表面有顆粒狀瀝青滲出，可能會影響新舊路面的粘結(jié)密合性。

3.2 試件拉伸強(qiáng)度

通過比較正常溫度下試件的拉伸強(qiáng)度和經(jīng)過凍融試驗(yàn)條件下試件拉伸強(qiáng)度的損失值，方案d的拉伸強(qiáng)度值最高，凍融拉伸強(qiáng)化率最大為88.09%，是效果較好處理方案。分析拉伸試驗(yàn)的變化率，方案d的變化率為8.10%，方案b的變化率達(dá)11.73%。對比四種方案，方案c的拉伸強(qiáng)度雖然相對于方案d較低，為方案d的74%，然而方案c的變化率為4.82%，更能保證路面拼接的緊密性、提高施工質(zhì)量。

3.3 試件的完整狀態(tài)

比較分析使用乳化瀝青界面劑與JX-302混凝土界面劑，試件的受力程度（見圖2、圖3）。對比后發(fā)現(xiàn)，使用不同的界面劑試件的受力情況也不同，使用新型混凝土界面劑時(shí)，界面劑與水穩(wěn)材料融合程度較均勻，試件可承受的拉力強(qiáng)度較大；使用乳化瀝青界面劑時(shí)，壓力超過抗拉極限時(shí)，會發(fā)生斷裂現(xiàn)象。因此路面的界面處理劑采用JX-302混凝土界面劑。

圖2 乳化瀝青界面劑拉伸試驗(yàn)之實(shí)景

圖3 混凝土界面劑拉伸試驗(yàn)之實(shí)景

4 結(jié)論

分別從新舊路面拼接張力和新舊路面拼接緊密性兩方面來研究道路新舊路面拼接方案。通過室內(nèi)拉力試驗(yàn)，分析得出混凝土界面劑相對于水泥凈漿及乳化瀝青處理試件水穩(wěn)層表面時(shí)的拉力強(qiáng)度較高；通過試件的拉伸試驗(yàn)，得出d方案下拉伸強(qiáng)度值最高為0.85 MPa，c方案的拉伸強(qiáng)度為d方案的74%，同時(shí)c方案下試件的拉伸強(qiáng)度變化率最??；通過改變試件的養(yǎng)生溫度，得出方案d和方案c的凍融拉伸強(qiáng)化率均在80%以上。

綜合比較分析新舊路面的拼接方案選擇方案c，選擇JX-302混凝土界面劑與水泥的比例為1:6作為界面處理劑，界面劑的用量為4.2 kg/m2，涂刷厚度為2.3 mm。