土工布應(yīng)力吸收層對(duì)瀝青路面性能影響試驗(yàn)評(píng)價(jià)

張海偉,郝培文,張　強(qiáng),王　春

(1.長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院,陜西 西安　710064;2.長(zhǎng)安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室,陜西 西安　710064)

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土工布應(yīng)力吸收層對(duì)瀝青路面性能影響試驗(yàn)評(píng)價(jià)

張海偉1,郝培文2,張強(qiáng)1,王春2

(1.長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院,陜西 西安710064;2.長(zhǎng)安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室,陜西 西安710064)

摘要:為分析鋪設(shè)土工布應(yīng)力吸收層對(duì)瀝青路面性能的影響,保證土工布應(yīng)力吸收層合理使用,文章采用雙層車轍板試件模擬實(shí)際路面結(jié)構(gòu)形式,通過直剪試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、半圓彎拉試驗(yàn)、三點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)和加壓滲水等室內(nèi)試驗(yàn),分析了鋪設(shè)土工布前后復(fù)合瀝青混合料的路用性能。研究表明:瀝青路面中設(shè)置土工布應(yīng)力吸收層后比普通路面結(jié)構(gòu)層間的黏結(jié)能力和抗車轍性能均有所降低,但合理選擇黏層油灑布量可最大限度地降低其不利影響;含土工布夾層試件低溫破壞需要較高的斷裂能,土工布應(yīng)力吸收層對(duì)路面結(jié)構(gòu)低溫抗裂性能增強(qiáng)作用顯著;疲勞回歸模型表明土工布應(yīng)力吸收層可改善路面結(jié)構(gòu)抗疲勞特性,有利于延長(zhǎng)路面的使用壽命;同時(shí)土工布應(yīng)力吸收層可有效阻止高壓路表水的下滲,大大減少了路面內(nèi)部的水損害。

關(guān)鍵詞:土工布;復(fù)合瀝青混合料;路用性能;半圓彎拉試驗(yàn);加壓滲水試驗(yàn)

為延緩反射裂縫發(fā)展,土工布應(yīng)力吸收層廣泛應(yīng)用于瀝青路面新建工程和舊路加鋪工程中,并取得了令人滿意的效果[1-2]。目前國內(nèi)外針對(duì)土工布應(yīng)力吸收層的研究主要集中在試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法、作用機(jī)理、防反效果影響因素以及鋪設(shè)層位選擇等方面[3-8]。而針對(duì)瀝青路面中鋪設(shè)土工布后,路面的其他性能是否受到影響及其影響程度涉及較少。為更好地認(rèn)識(shí)土工布應(yīng)力吸收層的作用,本文對(duì)鋪設(shè)土工布瀝青路面的使用性能進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

本文以鋪設(shè)土工布應(yīng)力吸收層的瀝青路面結(jié)構(gòu)為依托,室內(nèi)成型含土工布夾層的復(fù)合瀝青混合料試件,通過直剪試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、半圓彎拉試驗(yàn)(semi-circular bending test,SCB)、三點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)和加壓滲水等試驗(yàn)方法,比較了有無土工布應(yīng)力吸收層時(shí)雙層瀝青混合料結(jié)構(gòu)的層間黏結(jié)性能、高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能、抗疲勞性能和防水性能,分析了鋪設(shè)土工布對(duì)瀝青路面使用性能的影響,為土工布應(yīng)力吸收層后續(xù)研究和工程應(yīng)用提供了依據(jù)。

1試驗(yàn)材料與試件制備

1.1材料

復(fù)合結(jié)構(gòu)上下層瀝青混合料的礦料均采用陜西產(chǎn)石灰?guī)r,礦料級(jí)配分別按文獻(xiàn)[9]中AC-16型中值和AC-20型中值設(shè)計(jì),瀝青均為殼牌A-70#瀝青,礦料、瀝青各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。以4.5%作為目標(biāo)空隙率,按馬歇爾法擊實(shí)成型試件可得上下層瀝青混合料最佳油石比分別為4.8%和4.3%,在最佳油石比下混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表1所列。

表1　瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)所用土工布為工程中常用的聚酯無紡長(zhǎng)絲土工布,其性能參數(shù)如下:縱向抗拉強(qiáng)度為9.9 kN/m;單位面積質(zhì)量為130 g/m2;厚度為1.35 mm;CBR頂破強(qiáng)度為1.5 kN/m;梯形撕裂強(qiáng)度為0.3 kN/m;耐熱性為230℃。

SBS改性瀝青的性能參數(shù)如下:25℃針入度為67.8(單位為0.1 mm);5℃延度為48.7 cm;軟化點(diǎn)為92.6℃;瀝青旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱加熱老化后質(zhì)量損失為0.4%、殘留針入度比為77.7%、5℃延度為28.5 cm。以上參數(shù)均達(dá)到規(guī)范要求。

乳化瀝青的性能參數(shù)如下:篩上剩余量為0.02%;微粒子電荷為+;恩格拉黏度E25為4;蒸發(fā)殘留物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60.3%,25℃針入度為50(單位為0.1 mm),15℃延度大于100 cm。

1.2試件制備

為模擬普通瀝青路面結(jié)構(gòu),采用“瀝青下層+黏層油+瀝青上層”的組合形式制備復(fù)合車轍板。為模擬鋪設(shè)土工布應(yīng)力吸收層的瀝青路面結(jié)構(gòu),采用“瀝青下層+應(yīng)力吸收層+瀝青上層”的組合形式制備復(fù)合車轍板。根據(jù)工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),普通瀝青路面結(jié)構(gòu)黏層油通常使用乳化瀝青,而土工布應(yīng)力吸收層使用SBS改性瀝青浸漬土工布效果更好,在工程中應(yīng)用也更為廣泛,所以參考組和試驗(yàn)組所有黏層油分別為乳化瀝青和SBS改性瀝青。根據(jù)工程中路面層間乳化瀝青黏層油常用灑布量范圍,參考組中乳化瀝青灑布量設(shè)定為0.4 kg/m2,試驗(yàn)組應(yīng)力吸收層所用SBS改性瀝青灑布量為0.3、0.6、0.9、1.2 kg/m2。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工工藝,試件成型過程如下:

(1)制作300 mm×300 mm×50 mm的AC-20瀝青混合料車轍板[10],模擬路面下層結(jié)構(gòu)。

(2)試驗(yàn)組在AC-20表面均勻涂抹SBS改性瀝青,并將裁剪好的土工布平整地鋪于試件表面,隨后使用輪碾儀對(duì)鋪設(shè)土工布的試件進(jìn)行碾壓,使黏結(jié)劑充分滲入土工布形成應(yīng)力吸收層;參考組在AC-20表面均勻?yàn)⒉既榛癁r青,等其破乳后進(jìn)行后續(xù)操作。

(3)將步驟(2)處理的試件置于300 mm×300 mm×100 mm的車轍模具中,拌和AC-16混合料裝入車轍試模,壓實(shí)至目標(biāo)空隙率4.5%±0.5%,得到復(fù)合混合料車轍板。用于滲水試驗(yàn)試件,上下層混合料均壓實(shí)至空隙率為7.5%±0.5%。

(4)復(fù)合車轍板可直接用于車轍試驗(yàn)和加壓滲水試驗(yàn)。對(duì)復(fù)合車轍板進(jìn)行鉆芯得到高度和直徑均為100 mm的圓柱體試件用于直剪試驗(yàn)。將圓柱體試件切割成厚度為50 mm(2層瀝青混合料厚度均為25 mm)的半圓柱體，作為SCB試驗(yàn)試件。將復(fù)合車轍板切割成250 mm×50 mm×50 mm的棱柱體小梁試件,其中上下層瀝青混合料厚度均為25 mm,用于彎曲疲勞試驗(yàn)。

2試驗(yàn)與分析

2.1黏結(jié)性能

瀝青路面層間黏結(jié)性能直接關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)抵抗推移病害的能力[11],是路面結(jié)構(gòu)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo),本文采用直剪試驗(yàn)方法測(cè)試復(fù)合混合料試件層間抗剪強(qiáng)度,以評(píng)定土工布應(yīng)力吸收層對(duì)瀝青路面層間黏結(jié)性能的影響。直剪試驗(yàn)原理如圖1所示,試驗(yàn)過程依托MTS疲勞試驗(yàn)機(jī),上下瀝青層以1 mm/min的速率發(fā)生相對(duì)位移,自動(dòng)記錄荷載隨加載時(shí)間的變化,試驗(yàn)溫度設(shè)定為25℃。

各類型試件分別進(jìn)行4次平行抗剪強(qiáng)度試驗(yàn),抗剪強(qiáng)度的計(jì)算公式為:

(1)

其中,τ為試件層間抗剪強(qiáng)度;F為試驗(yàn)過程記錄的峰值荷載;D為試件直徑。

抗剪強(qiáng)度結(jié)果如圖2所示。

圖2　抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從圖2可知,試驗(yàn)組試件所用SBS改性瀝青用量為0.3～1.2 kg/m2時(shí),其抗剪強(qiáng)度值為參考組試件的56%～76%。可見與普通瀝青路面結(jié)構(gòu)相比,設(shè)置土工布應(yīng)力吸收層后上下瀝青層間黏結(jié)性能有一定程度的降低。分析其原因主要如下:① 試驗(yàn)組中瀝青層間破壞主要是土工布與瀝青混合料間的黏結(jié)失效,而參考組瀝青層間破壞源于上下層混合料的黏結(jié)失效,土工布與瀝青混合料為不同屬性材料,土工布與混合料之間黏結(jié)力顯然小于混合料與混合料間黏結(jié)力;② 下層瀝青混合料具有一定的構(gòu)造深度,參考組中鋪設(shè)上層混合料時(shí)會(huì)有部分細(xì)集料嵌入下層混合料,層間發(fā)生剪切破壞時(shí),細(xì)集料的嵌鎖作用對(duì)抗剪強(qiáng)度有一定的貢獻(xiàn),而試驗(yàn)組中鋪設(shè)土工布后,其表面較為平展,降低了集料間嵌鎖作用的發(fā)揮,以致層間的剪切強(qiáng)度有所降低。

從圖2還可以看出,試驗(yàn)組中隨著黏層油灑布量增加,抗剪強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì),表明從黏結(jié)性能角度考慮時(shí),應(yīng)力吸收層黏結(jié)劑存在最佳灑布量。灑布量從0.3 kg/m2增加為0.6 kg/m2時(shí),抗剪強(qiáng)度增加較快;灑布量在0.6～0.9 kg/m2時(shí)抗剪強(qiáng)度維持在較高水平,變化幅度較小;灑布量從0.9 kg/m2增加到1.2 kg/m2時(shí),抗剪強(qiáng)度迅速下降。這是因?yàn)轲そY(jié)劑較少時(shí),瀝青難以完全浸潤(rùn)土工布,僅能實(shí)現(xiàn)土工布與下層瀝青混合料良好黏結(jié),而土工布與上層瀝青混合料間缺少黏結(jié)劑,所以試驗(yàn)過程中觀察到在該狀況下試件的破壞面均出現(xiàn)在土工布與上層混合料之間。當(dāng)黏層油足夠時(shí),土工布與上下層瀝青混合料可實(shí)現(xiàn)充分黏結(jié),抗剪強(qiáng)度達(dá)到較高水平。黏層油用量進(jìn)一步增加,處于飽和狀態(tài)的土工布難以再吸收瀝青,多余的瀝青反而形成潤(rùn)滑層,從而造成抗剪強(qiáng)度的降低。

2.2高溫抗車轍性能

為分析鋪設(shè)土工布應(yīng)力吸收層對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)高溫抗車轍性能的影響,參照文獻(xiàn)[10]對(duì)試驗(yàn)組(SBS改性瀝青用量為0.9 kg/m2)和參考組試件分別進(jìn)行車轍實(shí)驗(yàn)。考慮到土工布應(yīng)力吸收層對(duì)路面結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)期抗車轍性能的影響,本研究將車轍實(shí)驗(yàn)延長(zhǎng)到3 h,增加輪載作用次數(shù),得到試件車轍深度隨輪載次數(shù)的變化趨勢(shì)如圖3所示,記錄試件在不同加載時(shí)間段內(nèi)的動(dòng)穩(wěn)定度值,結(jié)果見表2所列。

從圖3可看出,在輪載作用初期,2組試件車轍深度均迅速增加,曲線幾乎重合,該階段2組試件變形均為壓密變形,抗車轍能力幾乎沒有差別。隨著輪載次數(shù)的增加,試件開始產(chǎn)生剪切變形,與第1階段相比,該階段內(nèi)車轍深度增長(zhǎng)速率已明顯降低,2組試件車轍深度開始產(chǎn)生較大差別,且試驗(yàn)組試件車轍深度更大,表明鋪設(shè)土工布應(yīng)力吸收層會(huì)降低路面結(jié)構(gòu)的抗車轍能力。由表2的試驗(yàn)結(jié)果可知,試驗(yàn)組試件車轍深度在1、2、3 h末分別是參考組試件車轍深度的1.26、1.23、1.26倍,說明2組試件抗車轍性能相對(duì)值隨加載次數(shù)的變化幅度不大。對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)進(jìn)行分析可知,2組試件動(dòng)穩(wěn)定度值隨著輪載次數(shù)的增加均表現(xiàn)出增大的趨勢(shì),說明試件車轍變形率越來越小,同時(shí)試驗(yàn)組在3個(gè)時(shí)間段內(nèi)試件的動(dòng)穩(wěn)定度值分別為參考組試件的76%、76%和83%,再次表明鋪設(shè)土工布應(yīng)力吸收層會(huì)降低路面的抗車轍能力,且2組試件抗車轍能力相對(duì)值基本保持穩(wěn)定。

圖3　不同類型路面結(jié)構(gòu)車轍深度隨加載次數(shù)變化

組別車轍深度/mm1h2h3h動(dòng)穩(wěn)定度/(次·mm-1)第1h第2h第3h參考組1#2.1022.7943.2183841477257002#2.0952.7493.1464172520861153#2.2143.0263.462353945325373平均值2.1372.8563.275385148375729試驗(yàn)組4#2.8333.6764.3172625316543755#2.5433.3373.9273316406548866#2.7123.5164.179285137504951平均值2.6963.5104.141293136604737

含土工布應(yīng)力吸收層試件高溫抗車轍性能下降可能是因?yàn)橥凉げ紤?yīng)力吸收層使試件內(nèi)部層間黏結(jié)性能降低,改變了結(jié)構(gòu)層間接觸條件,進(jìn)而影響了結(jié)構(gòu)的受力整體性,使得上層瀝青混合料中的剪應(yīng)力大幅增加,導(dǎo)致混合料加速發(fā)生剪切破壞[12],車轍深度與參考組相比有所增加。

2.3低溫抗裂性能

瀝青路面在低溫狀態(tài)下,混合料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力,導(dǎo)致路面被拉裂。本研究通過SCB試驗(yàn)說明土工布應(yīng)力吸收層對(duì)瀝青路面低溫抗裂性能的作用,試驗(yàn)過程中混合料和土工布夾層在低溫環(huán)境下共同承受拉應(yīng)力,以模擬實(shí)際路面中各層材料共同承受溫度應(yīng)力的狀態(tài)。其試驗(yàn)示意圖如圖4所示,托輪間距離s=0.8D=8 cm,試驗(yàn)在-10℃下進(jìn)行,采用位移加載模式,速率[12]為1 mm/min,試驗(yàn)過程中記錄荷載-撓度(P-u)變化情況。依據(jù)文獻(xiàn)[13-14],以斷裂能G為指標(biāo)評(píng)價(jià)混合料低溫抗裂性能,計(jì)算公式如下:

(2)

其中,W為儀器加載功,即荷載-撓度(P-u)曲線下方的面積;A為斷裂區(qū)域的面積,可近似為試件厚度與試件半徑的乘積。

圖4　SCB試驗(yàn)示意圖

試驗(yàn)組和參考組典型P-u曲線如圖5所示,每組分別進(jìn)行3次平行試驗(yàn),計(jì)算得到的斷裂能結(jié)果見表3所列。

圖5　復(fù)合混合料SCB試驗(yàn)荷載-位移典型曲線

由圖5可知,參考組和試驗(yàn)組低溫?cái)嗔哑茐男问接兴煌⒖冀M表現(xiàn)出脆性破壞特征,荷載加載至峰值前,隨位移近似呈線性變化,達(dá)到峰值時(shí),試件突然斷裂,裂縫瞬時(shí)貫穿試件,并伴有一定的聲響。試驗(yàn)組低溫?cái)嗔哑茐姆譃?個(gè)階段。第1階段中荷載上升時(shí)與參考組相似,在荷載達(dá)到峰值后雖然也會(huì)迅速降低,但維持在較高水平,這是因?yàn)樵囼?yàn)組中土工布夾層具有較高的斷裂延伸率,能夠吸收大量的能量,試件在產(chǎn)生裂縫后,裂縫尖端能量得以釋放,裂縫并沒有貫穿整個(gè)試件;試驗(yàn)組試件低溫破壞進(jìn)入第2個(gè)階段后,主要由土工布夾層承擔(dān)荷載,加載環(huán)持續(xù)施加荷載,裂縫不斷擴(kuò)展,最終貫穿整個(gè)試件。

從表3可以看出,試驗(yàn)組峰值荷載略大于參考組,這是因?yàn)橥凉げ紛A層承擔(dān)了一部分拉應(yīng)力。參考組試件為脆性破壞,其Gf與Gt差別較小,而試驗(yàn)組為兩階段破壞模式,Gf與Gt有較大差別。試驗(yàn)組Gf、Gt比參考組分別提高了25%、68%,表明含土工布夾層結(jié)構(gòu)低溫破壞時(shí)需要消耗較多的斷裂能,尤其是以完全破壞狀態(tài)下斷裂能為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),土工布對(duì)路面低溫抗裂性能提升作用更為明顯。

表3　復(fù)合瀝青混合料低溫?cái)嗔涯?/p>

注:Wf為荷載加載到峰值時(shí)儀器所做功；Wt為試件完全破壞時(shí)儀器所做功;Gf為峰值荷載對(duì)應(yīng)斷裂能；Gt為試件完全破壞時(shí)對(duì)應(yīng)斷裂能。

2.4抗疲勞性能

瀝青混合料的疲勞性能關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)的使用年限,目前關(guān)于疲勞試驗(yàn)的方法有很多,并無統(tǒng)一規(guī)定,主要可分為應(yīng)力控制模式和應(yīng)變控制模式[15]。本研究利用MTS疲勞試驗(yàn)機(jī),采用控制應(yīng)力的中點(diǎn)加載試驗(yàn)來評(píng)價(jià)土工布應(yīng)力吸收層對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)疲勞性能影響,試驗(yàn)溫度為15℃,分別在4種應(yīng)力水平(0.2σ、0.3σ、0.4σ、0.5σ)下施加頻率為10 Hz連續(xù)式正弦波荷載，σ為參考組和試驗(yàn)組極限破壞應(yīng)力平均值,由彎曲試驗(yàn)得到。

在控制應(yīng)力加載模式下,瀝青混合料的疲勞特性表征公式[16]如下:

(3)

對(duì)(3)式兩邊取對(duì)數(shù)可得:

lg Nf=lg k-n lg σ0

(4)

其中,Nf為疲勞壽命;σ0為施加應(yīng)力值;k、n為由材料特性決定的回歸系數(shù)。

在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中對(duì)試件的疲勞次數(shù)和應(yīng)力水平進(jìn)行回歸分析,結(jié)果如圖6所示。由圖6可知,參考組與試驗(yàn)組試件疲勞模型的相關(guān)系數(shù)分別為0.956與0.975,表明該模型擬合度很好,可用于表征復(fù)合混合料試件的疲勞特性。由圖6可以看出,在相同級(jí)別的應(yīng)力作用下,試驗(yàn)組試件的疲勞壽命大于參考組試件,在0.2σ～0.5σ的應(yīng)力水平范圍內(nèi),試驗(yàn)組疲勞壽命可達(dá)到參考組的2～3倍,表明鋪設(shè)土工布后可顯著延長(zhǎng)路面的使用壽命。通過比較疲勞曲線的斜率可知,參考組的n值大于試驗(yàn)組的,說明參考組疲勞壽命對(duì)應(yīng)力的變化更為敏感,隨著應(yīng)力增加其疲勞壽命降低速率更快,可見土工布還可改善復(fù)合混合料對(duì)荷載的敏感性。所以瀝青路面中鋪設(shè)土工布應(yīng)力吸收層后抗疲勞性能得到了顯著提升。

圖6　2種復(fù)合瀝青混合料雙對(duì)數(shù)疲勞擬合曲線

2.5密水性能

為研究土工布應(yīng)力吸收層對(duì)瀝青路面密水性能的作用,進(jìn)行加壓滲水試驗(yàn),模擬路表水受車輛行駛過程產(chǎn)生的高壓作用進(jìn)入路面內(nèi)部的過程。所用儀器為本課題組研制的材料滲透儀[17],由密封板、進(jìn)氣口、帶加壓筒的壓板、夾緊螺栓及底座等組成。為了確保水向下滲,帶加壓筒的壓板上下段都帶有O形密封圈,并且需用螺栓將加壓板完全夾緊。使用氣筒以每2 s 1次的速率通過進(jìn)氣口向加壓筒內(nèi)充氣5 min,使加壓筒內(nèi)水(初始水位控制在加壓筒高度3/4處)在壓力作用下滲入雙層車轍板內(nèi)部。

試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，參考組中在上下層混合料四周均有水滲出,而試驗(yàn)組中水僅從上層混合料周圍滲出,同時(shí)試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)車轍板底部檢查可看出,參考組底部出現(xiàn)水珠,而試驗(yàn)組底部保持干燥。以上試驗(yàn)現(xiàn)象說明在壓力作用下,水可以通過混合料自身的連通空隙從上層混合料進(jìn)入下層混合料,但設(shè)置土工布夾層后,土工布浸透瀝青后在2層混合料間形成了一個(gè)密水層,水難以繼續(xù)向下滲透。

另外,對(duì)于普通瀝青路面結(jié)構(gòu),裂縫產(chǎn)生后不僅會(huì)破壞路面的整體性,更為嚴(yán)重的是打開了路表水進(jìn)入路面內(nèi)部的通道。一旦路表水沿裂縫進(jìn)入路面基層,在荷載的綜合作用下會(huì)對(duì)基層材料產(chǎn)生沖刷損害,造成基層材料不斷松散,進(jìn)而對(duì)面層失去支撐作用,加速了整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的破壞。但對(duì)于加鋪土工布應(yīng)力吸收層的路面結(jié)構(gòu),當(dāng)應(yīng)力吸收層的防反作用失效,路表出現(xiàn)反射裂縫,也難以形成水進(jìn)入路面內(nèi)部的貫穿通道。這是因?yàn)榻n瀝青的土工布斷裂延伸率很大,其防反作用失效時(shí)雖然會(huì)有較大變形,但并不會(huì)發(fā)生撕裂破壞[18],仍具有良好密水性,路表水依然會(huì)被阻隔在土工布夾層之上,難以對(duì)路面下層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖刷。所以土工布應(yīng)力吸收層無論處于工作狀態(tài)還是失效狀態(tài)，均對(duì)瀝青路面的密水性具有積極意義,能有效減少路面內(nèi)部水損害。

3結(jié)束語

含土工布夾層瀝青路面結(jié)構(gòu)比普通瀝青路面結(jié)構(gòu)層間黏結(jié)性能有所降低,這是由于土工布應(yīng)力吸收層材料屬性與瀝青混合料材料屬性不同所引起的,而黏層油的灑布量會(huì)顯著影響?zhàn)そY(jié)性能,所以合理選擇黏層油灑布量對(duì)土工布應(yīng)力吸收層的應(yīng)用至關(guān)重要。同時(shí)層間黏結(jié)性能降低,對(duì)路面結(jié)構(gòu)的整體性會(huì)產(chǎn)生不利影響,在輪載作用下,上層混合料中剪應(yīng)力增加,造成車轍深度增加。土工布應(yīng)力吸收層加筋作用和應(yīng)力吸收作用的發(fā)揮有助于提升路面結(jié)構(gòu)的低溫抗裂性能和抗疲勞性能,進(jìn)而延長(zhǎng)路面的使用壽命,同時(shí)應(yīng)力吸收層因飽含瀝青的密水特性,也使得路面內(nèi)部水損害大大降低。

綜合來看,土工布應(yīng)力吸收層在發(fā)揮防反射裂縫功能的同時(shí),對(duì)瀝青路面其他性能改善作用明顯,但對(duì)于抗車轍性能要求較高的新建或加鋪結(jié)構(gòu)中應(yīng)慎重使用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]唐家琪,王豪.路面專用土工布應(yīng)力吸收夾層材料的應(yīng)用與實(shí)踐[J].公路交通科技:應(yīng)用技術(shù)版,2006(7):75-77.

[2]Escobar M P G.Technology of repaving the freeway to Santa Ana using nonwoven paving geotextile[C]//9th International Conference on Geosynthetics,2010:1525-1528.

[3]Gonzalez-Torrea I,Calzada-Perezb M A,Vega-Zamanillo A.Evaluation of reflective cracking in pavements using a new procedure that combine loads with different frequencies[J].Construction and Building Materials,2015,75:368-374.

[4]苗英豪,趙恩強(qiáng),王書云,等.土工織物延緩瀝青路面疲勞型反射裂縫的有限元分析[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,35(6):790-794.

[5]Norambuena-Contrerasa J,Gonzalez-Torrea I.Influence of geosynthetic type on retarding cracking in asphalt pavements[J].Construction and Building Materials,2015,78:421-429.

[6]Khodaii A,Fallah S,Moghadas F.Effects of geosynthetics on reduction of reflection cracking in asphalt overlays[J].Geotextiles and Geomembranes,2009,27(1):1-8.

[7]Moussa G K M.The optimum location of geotextile reinforcement in asphalt layers[J].Alexandria Engineering Journal,2003,42(1):103-110.

[8]Correia N S,Zornbberg J G,Bueno B S.Behavior of impregnated paving geotextiles study[J].Journal of Materials in Civil Engineering,2014,26(11):1-8.

[9]JTG F-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[10]JTG E20-2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[11]Raposeiras A C,Castro-Fresno D,Vega-Zamanillo A.Test methods and influential factors for analysis of bonding between bituminous pavement layers[J].Construction and Building Materials,2013,43:372-381.

[12]紀(jì)小平,鄭南翔,李欣.層間接觸條件對(duì)瀝青路面高溫性能的影響研究[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版,2010,31(2):31-34.

[13]Li X J,Marasteanu M O.Using semicircular bending test to evaluate low temperature fracture resistance for asphalt concrete[J].Experimental Mechanics,2010,50:867-876.

[14]Biligiri K P,Said S,Hakim H.Asphalt mixture’s crack propagation assessment using semicircular bending test[J].International Journal of Pavement Research and Technology,2012,5(4):209-217.

[15]劉峰,李宇峙,黃云涌.瀝青混合料疲勞試驗(yàn)中兩種控制模式的選擇分析[J].中外公路,2005,25(4):192-195.

[16]李瑞霞,郝培文,王春,等.布敦巖瀝青混合料路用性能研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2011,33(9):50-54.

[17]張娟.水泥混凝土橋面防水粘結(jié)層性能研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2008.

[18]Zamora-Barraza D,Calzada-Pérez M A,Castro-Fresno D.Evaluation of anti-reflective cracking systems using geosynthetics in the interlayer zone[J].Geotextiles and Geomembranes,2011,29(2):130-136.

(責(zé)任編輯閆杏麗)

Experimental evaluation of the influence of geotextile stress absorbing interlayer on asphalt pavement performance

ZHANG Hai-wei1,HAO Pei-wen2,ZHANG Qiang1,WANG Chun2

(1.School of Highway,Chang’an University,Xi’an 710064,China;2.Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education,Chang’an University,Xi’an 710064,China)

Abstract:In order to analyze the influence of geotextile stress absorbing interlayer on the performance of asphalt pavement and ensure the rational use of geotextile,a two-layer test piece which represents the pavement structure was prepared in laboratory.Then the performance of specimens with and without geotextile was investigated and compared through direct shear test,wheel-tracking test,semi-circular bending test,three-point bending fatigue test and high pressure water permeability test.The results indicate that the adherence between asphalt layers and the rutting resistance of the double layers structure are reduced when the geotextile stress absorbing interlayer is laid.However,the above disadvantages can be weakened when the dosage of tack coat is reasonable.The low-temperature cracking resistance of the structure is improved significantly and the result of the regression model of fatigue shows that the fatigue resistance of the structure is also improved,thus prolonging the service life of the pavement.Moreover,the water on the surface is hard to enter the pavement even though under high pressure induced by running vehicles due to the function of geotextile interlayer,which greatly reduces the water damage.

Key words:geotextile;composite asphalt mixture;pavement performance;semi-circular bending test;high pressure water permeability test

收稿日期：2015-06-15；修回日期：2015-10-15

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51478046)；長(zhǎng)安大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文培育資助項(xiàng)目(310821150015)

作者簡(jiǎn)介：張海偉(1989-),男,河南湯陰人,長(zhǎng)安大學(xué)博士生;郝培文(1967-),男,內(nèi)蒙古和林人,博士,長(zhǎng)安大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師.

doi:10.3969/j.issn.1003-5060.2016.04.016

中圖分類號(hào):U416.217

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-5060(2016)04-0508-06