摘 要:針對蠟制養(yǎng)護劑的特點,結(jié)合工程實踐和試驗數(shù)據(jù),對蠟制養(yǎng)護劑作貧混凝土基層隔離層的可行性進行了分析,為推廣蠟制養(yǎng)護劑作隔離層這種新方法提供一定的依據(jù)。
關(guān)鍵詞:蠟制養(yǎng)護劑,貧混凝土基層,隔離層
中圖分類號: TU502
引言
蠟制養(yǎng)護劑是一種用石蠟乳液及復(fù)合乳化劑等為原材料,依據(jù)工程使用要求(氣候情況、結(jié)構(gòu)類型、成膜厚度等) 按一定比例合成的復(fù)合型養(yǎng)護劑。在水泥路面施工過程中,該養(yǎng)護劑不僅可用于混凝土路面、剛性基層、半剛性基層施工時的養(yǎng)護,而且國外最新研究和應(yīng)用表明,它還可以兼作半剛性基層、剛性基層和水泥混凝土面層之間的隔離層。由于乳化蠟?zāi)茉谟H水基層表面形成一層憎水膜,這層憎水膜可滲入基層表面的毛細孔隙,并能極大地阻止面層施工時水泥漿對基層的滲透,減弱混凝土面層下表面在施工過程中產(chǎn)生薄弱過渡層的形成,蠟制薄膜層還能在基層與面層間產(chǎn)生有效的潤滑(這是其他隔離層難于產(chǎn)生的) ,因而形成良好的隔離效果,且施工簡便迅速、成本極低,在國外和我國臺灣有不斷擴大應(yīng)用的趨勢。
近年來,美國堪薩斯州、佐治亞州、韓國和我國臺灣采用蠟制養(yǎng)護劑兼作隔離層,用于混凝土路面水泥穩(wěn)定基層(CTB) 、貧混凝土基層(LCB) 施工后的養(yǎng)護及面層與基層的隔離,已成功修筑了上千公里水泥混凝土路面,并制定了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程,如美國堪薩斯州交通廳有關(guān)基層使用蠟制養(yǎng)護劑標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)(AASHTODesignation :M 148205 ,ASTM Designation :C 309203) 。而國內(nèi)對采用蠟制養(yǎng)護膜做層間隔離材料則從未進行過研究。具體某一工程采用哪種做法設(shè)計中尚無標(biāo)準(zhǔn)可循,一般情況下僅憑經(jīng)驗,這樣給實際工程帶來諸多不確定性,出現(xiàn)這種情況的原因主要在于:國內(nèi)外這方面研究工作較少,因而無法從這些做法的意義與效果、經(jīng)濟性等作出客觀的評價。因此,文中在充分研究及總結(jié)以往隔離層水泥路面的經(jīng)驗,通過理論分析與路面結(jié)構(gòu)疲勞試驗,為含隔離層的水泥路面設(shè)計理論提供一定依據(jù)。
1 設(shè)置隔離層的水泥混凝土路面力學(xué)性能研究
1. 1 計算模型與參數(shù)
1. 1. 1 考慮層間作用的三維有限元模型
1) 合理的層間作用模型對于正確分析路面結(jié)構(gòu)的真實力學(xué)行為是十分關(guān)鍵的。傳統(tǒng)的理論模型中,不論是摩擦模型、夾層模型,還是采用結(jié)合系數(shù)的等剛度法,都存在一定的優(yōu)缺點,不能充分模擬實際狀態(tài)。2) 本研究采用的是摩擦模型和彈簧模型結(jié)合起來的層間接觸模型。彈簧模型描述平面弱界面的變形特性,用法向剛度和切向剛度來描述彈簧層頂部與底部力學(xué)量之間的關(guān)系,模擬層間的壓縮和剪切變形。摩擦模型描述界面上的受力狀態(tài),用摩擦系數(shù)模擬不同結(jié)合面情況下的層間摩阻狀態(tài)。3) 建立的三維有限元模型為三層體系單塊自由板,計算采用8 節(jié)點等參單元,邊界條件為土基底部完全約束,側(cè)面水平方向位移均為0 ,面層表面作為自由面,不進行任何約束。采用經(jīng)驗證的ANSYS 通用有限元分析程序進行計算,模型如圖1 所示。
1. 1. 3 荷載條件
分析時以單軸100 kN 標(biāo)準(zhǔn)軸載作為作用荷載,輪胎接地幾何形狀如圖2 所示。垂直荷載0. 7 MPa ,水平荷載是通過垂直荷載乘以車輪與路面間的摩擦系數(shù)得到,勻速行駛的情況取0. 2 ,即:
q = f ×p = 0. 2 p 。
1. 2 車輪荷載作用下不同隔離層路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能
1) 標(biāo)準(zhǔn)輪壓下路面結(jié)構(gòu)的各主要力學(xué)指標(biāo)(見表3) 。
2) 超載情況下路面結(jié)構(gòu)的各主要力學(xué)指標(biāo)(見表4) 。
1. 3 標(biāo)準(zhǔn)輪壓與超載作用的對比分析
由表3 ,表4 可知,超載作用對路面各力學(xué)性能均有一定的影響。其中,超載作用對層間最大剪應(yīng)力(變) 和層底最大拉應(yīng)力(變) 影響最大。
1. 4 小結(jié)
1) 由以上試驗數(shù)據(jù)可知,不設(shè)隔離層、蠟制隔離層、稀漿封層和3 cm 瀝青混凝土隔離層的路表彎沉相差不大,最大差值只有0. 7 個彎沉單位,即0. 007 mm。
2) 由以上試驗數(shù)據(jù)可知,設(shè)置蠟制隔離層的面層與基層最大剪應(yīng)力(變) 在四種方案中均最小。例如,在直道模型時不設(shè)隔離層、稀漿封層和3 cm 瀝青混凝土層的面層與基層間最大層間剪應(yīng)力分別比蠟制隔離層大3. 5 % ,2. 9 %和5. 4 %。
2 結(jié)語
由文中試驗結(jié)果可知,采用蠟制養(yǎng)護劑作為貧混凝土基層隔離層時,在使用性能上均優(yōu)于其他幾種國內(nèi)常用的隔離層材料,同時還具有起養(yǎng)護作用和價格低廉的優(yōu)勢,因此選用蠟制養(yǎng)護劑作為貧混凝土基層的隔離材料在國內(nèi)是非常值得推廣的。
參考文獻:
[1 ] 韓書斌. 淺議多孔貧混凝土基層施工技術(shù)[ J ] . 山西建筑,2007 ,33 (7) :3152316.
