肖敏敏

(1.同濟(jì)大學(xué) 道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201804； 2.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)城市建設(shè)與安全工程學(xué)院, 上海 201418)

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瀝青填入式伸縮縫混合料組成設(shè)計(jì)及界面性能

肖敏敏1,2

(1.同濟(jì)大學(xué) 道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201804； 2.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)城市建設(shè)與安全工程學(xué)院, 上海 201418)

瀝青填入式伸縮縫鋪裝與橋面鋪裝的界面是整個(gè)伸縮縫結(jié)構(gòu)的最薄弱部位，其界面性能與伸縮縫混合料特性有較大的關(guān)系，因此，研究伸縮縫混合料的組成設(shè)計(jì)很有必要.文中采用馬歇爾試驗(yàn)法進(jìn)行瀝青填入式伸縮縫混合料的級(jí)配及油石比研究，并設(shè)計(jì)模擬伸縮縫結(jié)構(gòu)的復(fù)合式小梁試件，分別采用直接拉伸試驗(yàn)及斜剪試驗(yàn)分析膠結(jié)料種類、混合料級(jí)配、溫度、界面處理方式、加載速率等對(duì)界面拉伸及剪切性能的影響.結(jié)果表明：伸縮縫混合料的石料以單一粒徑為宜，最佳油石比為25%；應(yīng)選擇細(xì)集料級(jí)配，界面保持干燥、無(wú)污染和一定的粗糙度，環(huán)境溫度升高、車輛荷載速度減小較易誘發(fā)界面拉伸及剪切強(qiáng)度的降低.

道路工程；瀝青填入式伸縮縫；混合料組成設(shè)計(jì)；界面拉伸強(qiáng)度；界面剪切強(qiáng)度.

近年來(lái)，交通荷載的迅速增加對(duì)橋梁的行車舒適度及使用壽命造成了很大的考驗(yàn)，伸縮縫作為橋梁工程的一個(gè)重要附屬結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量和耐久性直接影響到了橋梁的使用性能.傳統(tǒng)的金屬機(jī)械錨固結(jié)構(gòu)或橡膠類伸縮縫存在較多弊端[1- 2].瀝青填入式伸縮縫[3- 4]作為一種新型的橋梁伸縮裝置，是將梁板接縫上面一窄條范圍的橋面鋪裝層替換為一種特殊的改性瀝青混合料，這種混合料可以吸收橋面板的位移，保證表層不會(huì)開(kāi)裂損壞，并能與瀝青混凝土、水泥混凝土、鋼板牢固粘合，無(wú)需復(fù)雜的錨固結(jié)構(gòu)，施工快速，噪音小.

國(guó)內(nèi)外主要集中于對(duì)伸縮縫改性瀝青的開(kāi)發(fā)和研究：美國(guó)D.S.布朗公司研發(fā)出橡膠改性瀝青結(jié)合劑——502膠結(jié)料；英國(guó)Prismo公司研發(fā)出高分子聚合改性瀝青BJ200；林琳[5]以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)為主體改性劑，添加4%納米材料，開(kāi)發(fā)出伸縮縫膠結(jié)料；磨煉同[6]將20%膠粉與9.2%橡膠顆?；旌虾蠹尤隨BS改性瀝青中開(kāi)發(fā)出膠結(jié)料.然而，目前對(duì)于伸縮縫混合料的組成設(shè)計(jì)研究還較為缺乏，混合料的油石比在現(xiàn)階段還未有確定的用量使用范圍，此外，對(duì)于伸縮縫混合料性能的研究也局限于常規(guī)路用性能，缺乏對(duì)瀝青填入式伸縮縫界面性能的研究.

基于目前的研究現(xiàn)狀，文中選用1到3種膠結(jié)料及1到2種單一粒徑集料，進(jìn)行伸縮縫混合料的組成設(shè)計(jì)研究，在此基礎(chǔ)上，采用直接拉伸試驗(yàn)與斜剪試驗(yàn)，研究膠結(jié)料種類、級(jí)配、界面處理方式、溫度、加載速率等對(duì)界面性能的影響，以期為瀝青填入式伸縮縫的材料、界面處理方式及適用條件等提供技術(shù)指導(dǎo).

1　伸縮縫混合料組成設(shè)計(jì)

1.1伸縮縫用膠結(jié)料

選用3種膠結(jié)料，其中一種為自制膠結(jié)料[7]，由70#道路石油瀝青與SBS、膠粉、增容劑、交聯(lián)劑等復(fù)合改性而成，制備工藝為：(1)將膠粉與增容劑混合并攪拌均勻，得兩者的混合物；(2)將基質(zhì)瀝青加熱到170 ℃左右，然后將廢膠粉與增容劑的混合物緩慢加入到基質(zhì)瀝青中，控制攪拌轉(zhuǎn)速為500～1 000 r/min，攪拌1 h，得改性瀝青母液；(3)將苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、交聯(lián)劑加入到改性瀝青母液中后，加熱到170 ℃，控制攪拌轉(zhuǎn)速為4 000～5 000 r/min，攪拌1.0～1.5 h，制成復(fù)合改性瀝青；(4)將制備好的復(fù)合改性瀝青放入163 ℃烘箱里，溶脹3.5～4.0 h，最后得到的即為連續(xù)式伸縮縫用膠結(jié)料.

其他兩種膠結(jié)料分別為：英國(guó)Prismo公司膠結(jié)料產(chǎn)品BJ200、美佳福來(lái)克的膠結(jié)料產(chǎn)品MF-50.3種膠結(jié)料的各項(xiàng)指標(biāo)如表1.

表1伸縮縫用膠結(jié)料性能指標(biāo)

Table 1Performance indicators of asphalt plug expansion joint’s cement

性能指標(biāo)BJ200MF-50自制膠結(jié)料軟化點(diǎn)/℃135℃黏度/(Pa·s)(20r/min)延度/cm(5℃)針入度/0.1mm(25℃)彈性恢復(fù)率/%(25℃)RTFOT后質(zhì)量損失率/%針入度比/%(25℃)延度比/%(5℃)92.80128.8098.504.524.464.5014.6012.7041.5038.3024.9045.8095.0090.5097.500.200.300.0596.9072.6081.0071.1069.6076.00

由表1可得:

①M(fèi)F-50的軟化點(diǎn)為128.8 ℃，比BJ200及自制膠結(jié)料高得多；3種膠結(jié)料的135 ℃黏度值相差較小，均在4.5 Pa·s左右；自制膠結(jié)料的25 ℃針入度值為4.58 mm，高于其他兩種膠結(jié)料針入度值.綜合以上3種指標(biāo)，可知MF-50及自制膠結(jié)料的高溫穩(wěn)定性較好.

②自制膠結(jié)料的5 ℃延度為41.5 cm，是BJ200延度的2.8倍，是MF-50延度的3.3倍，說(shuō)明自制膠結(jié)料的低溫抗裂性優(yōu)于其他兩種膠結(jié)料.

③3種膠結(jié)料在老化試驗(yàn)后，自制膠結(jié)料質(zhì)量變化最小，僅變化了0.05%，BJ200的25 ℃針入度比值最大，為96.9%，自制膠結(jié)料的低溫延度比最大，為76%，綜合考慮，以自制膠結(jié)料的抗老化性能最優(yōu).

④自制膠結(jié)料在25 ℃下的彈性恢復(fù)率為97.5%，而MF-50與BJ200同條件下的彈性恢復(fù)率分別為90.5%、95%，說(shuō)明自制膠結(jié)料、BJ200具有良好的彈性恢復(fù)性能，更適合應(yīng)用于連續(xù)式伸縮縫填縫材料.

1.2伸縮縫用集料

根據(jù)瀝青填入式伸縮縫的功能要求，高含量的瀝青膠結(jié)料使得混合料具有很好的彈性，但是彈性與強(qiáng)度存在一定的矛盾性，若采用連續(xù)級(jí)配，則礦料的間隙率和空隙都會(huì)偏小，難以滿足要求.為了保證材料的強(qiáng)度特征，采用單一粒徑的集料，使得骨料相互嵌擠，同時(shí)用大量的膠結(jié)料填充空隙，從而兼?zhèn)淞藦?qiáng)度和彈性兩種性能.

集料采用單一粒徑玄武巖碎石，一組為粒徑范圍5～10 mm的細(xì)料，另一組為粒徑范圍10 mm～20 mm的粗料.集料的物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表2，級(jí)配范圍要求見(jiàn)表3.

表2　集料基本參數(shù)

表3　集料級(jí)配范圍

1.3最佳油石比

選用性能較好的自制膠結(jié)料及粒徑范圍為5～10 mm的石料進(jìn)行混合料組成設(shè)計(jì)研究.膠結(jié)料的用量確定采用馬歇爾試驗(yàn)法，通過(guò)馬歇爾試件的體積參數(shù)及穩(wěn)定度、流值等指標(biāo)確定最佳的膠結(jié)料用量.參考現(xiàn)有的工程經(jīng)驗(yàn)[8- 10]，伸縮縫混合料的油石比范圍為20%～30%，文中分別取油石比為20%、22%、25%、28%進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，測(cè)定馬歇爾試件的體積參數(shù)——最大理論密度、毛體積密度和空隙率.

由于伸縮縫混合料難以分散，最大理論密度計(jì)算公式為

(1)

式中，γti為伸縮縫混合料最大理論相對(duì)密度，Pai為計(jì)算的混合料中瀝青膠結(jié)料用量，γb為伸縮縫用膠結(jié)料相對(duì)密度(25 ℃)，γto為伸縮縫混合料的最大理論密度.

空隙率計(jì)算公式為

(2)

式中，VV為伸縮縫混合料的空隙率，γf為伸縮縫混合料的毛體積相對(duì)密度，γt為伸縮縫混合料的最大理論相對(duì)密度.

馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表4所示.分別繪制油石比與穩(wěn)定度、毛體積密度、空隙率的關(guān)系，見(jiàn)圖1.

表4　馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

圖1　油石比與穩(wěn)定度、毛體積密度、空隙率的關(guān)系曲線

Fig.1Curves of oil-stone ratio verus stability,bulk volume density and void ratio

由圖1可知，混合料毛體積密度最大值、穩(wěn)定度最大值對(duì)應(yīng)的瀝青膠結(jié)料用量分別為21%、25%，伸縮縫混合料的瀝青用量遠(yuǎn)高于普通瀝青混合料，因此混合料的高溫性能較差，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)考慮伸縮縫混合料的高溫穩(wěn)定性，采用動(dòng)穩(wěn)定度最大的油石比作為最佳油石比，故選取油石比25%為膠結(jié)料最佳用量.

2　伸縮縫混合料界面性能

2.1界面拉伸性能

根據(jù)瀝青填入式伸縮縫的有限元分析結(jié)果[11]，伸縮縫鋪裝與橋面鋪裝的界面拉應(yīng)力為關(guān)鍵控制應(yīng)力之一，即界面粘結(jié)強(qiáng)度是保證伸縮縫使用的重要指標(biāo)，為此，設(shè)計(jì)模擬伸縮縫結(jié)構(gòu)的復(fù)合式小梁試件，采用直接拉伸試驗(yàn)[12]測(cè)定試件的界面拉伸強(qiáng)度.

2.1.1試件制作

試件制作與處理過(guò)程如下.

①制備普通改性瀝青混合料模擬橋面鋪裝材料，成型車轍板(尺寸300 mm×300 mm×50 mm)，將車轍板脫模并切割成3塊尺寸為300 mm×100 mm×50 mm的板.

②取兩塊切好的板重新裝入車轍模具中的兩端，在模具中空處成型伸縮縫混合料，充分壓實(shí)，24 h后脫模，試件成型如圖2所示.

圖2　復(fù)合車轍板試件成型

③將復(fù)合車轍板試件沿垂直于接觸界面的方向切割小梁試件，小梁的尺寸為200 mm×50 mm×50 mm.每根小梁由伸縮縫混合料和橋面鋪裝混合料組成，見(jiàn)圖3.

圖3　成型復(fù)合小梁試件

④用環(huán)氧樹(shù)脂將小梁試件的兩端固定在MTS設(shè)備或萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的拉頭上，待環(huán)氧樹(shù)脂完全固結(jié)后，在試驗(yàn)溫度下保溫5 h以上.

⑤對(duì)小梁試件進(jìn)行直接拉伸試驗(yàn)，直至試件被拉斷，界面破壞的形式如圖4所示.

圖4　界面破壞形式

2.1.2試驗(yàn)條件及數(shù)據(jù)處理

選取試驗(yàn)溫度分別為：-20、-10、0、10、20、30、40、50 ℃；拉伸速率分別取10、30、50 mm/min；模擬橋面鋪裝與伸縮縫鋪裝界面的處理方式分別為：粗糙(用砂紙將瀝青混凝土試塊界面打磨粗糙)、光滑(用切割機(jī)切割混凝土試塊)、潮濕(將瀝青混凝土試塊在室溫水中浸泡24 h后拭干)、污染(將灰塵等贓物粘附在界面上).

界面拉伸強(qiáng)度的計(jì)算公式為

σ=P/A

(3)

式中：σ為界面粘結(jié)強(qiáng)度，MPa；P為破壞荷載，kN；A為界面面積，mm2；試件面積為2 500 mm2.

2.2界面剪切性能

根據(jù)有限元分析結(jié)果[11]，界面剪應(yīng)力為瀝青填入式伸縮縫的另一個(gè)關(guān)鍵控制應(yīng)力，即界面剪切強(qiáng)度是保證伸縮縫使用的重要指標(biāo)，為此，設(shè)計(jì)了模擬伸縮縫結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)試件，采用斜剪試驗(yàn)[12- 15]測(cè)定該試件的界面剪切強(qiáng)度.

2.2.1試件制作

①需制作雙層車轍試件，先用普通車轍模具(300 mm×300 mm×50 mm)制作一層普通改性瀝青混合料(模擬橋面鋪裝材料)的車轍試件，然后改造車轍模具加工成雙層模具(300 mm×300 mm×100 mm).制作復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，將界面粘結(jié)劑均勻涂抹在普通改性瀝青混合料車轍試件的表面，然后再成型伸縮縫混合料的車轍試件；

②將成型好的雙層車轍試件脫模，置于室溫中養(yǎng)護(hù)24 h.之后將其在石料切片機(jī)上等分切成100 mm×100 mm×100 mm的試件；

③試件在進(jìn)行試驗(yàn)之前，需在設(shè)定的溫度下保溫至少5 h，如不采用恒溫箱測(cè)試環(huán)境進(jìn)行測(cè)試，需保證試件在45 s內(nèi)完成測(cè)定.

④采用MTS-810材料測(cè)試系統(tǒng)或壓力機(jī)，輔以斜剪試驗(yàn)夾具，通過(guò)對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)試件施加豎向荷載，直至試件破壞.圖5為斜剪試驗(yàn)的示意圖.

圖5　斜剪試驗(yàn)加載示意圖

2.2.2試驗(yàn)條件及數(shù)據(jù)處理

選取試驗(yàn)溫度分別為：-20、-10、0、10、20、30、40、50 ℃；拉伸速率分別取10、30、50 mm/min；模擬橋面鋪裝與伸縮縫鋪裝界面的處理方式分別為：粗糙、光滑、潮濕、污染，處理方式同第2.1.2節(jié).通過(guò)試驗(yàn)加載獲取荷載P，采用下式計(jì)算界面的剪切強(qiáng)度：

(4)

2.3試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1膠結(jié)料對(duì)界面性能的影響

選擇自制膠結(jié)料、BJ200、MF-50膠結(jié)料，分別制備伸縮縫混合料，界面均進(jìn)行粗糙化處理，分別成型拉伸試驗(yàn)與斜剪試驗(yàn)試件，加載速率選擇50 mm/min，試件養(yǎng)護(hù)完畢后在常溫(20 ℃)下分別進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和斜剪試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示.

由表5可得,單個(gè)試驗(yàn)結(jié)果誤差不超過(guò)平均值20%，試驗(yàn)結(jié)果有效.自制膠結(jié)料復(fù)合試件的界面拉伸強(qiáng)度與界面剪切強(qiáng)度均大于BJ200、MF-50復(fù)合試件.表明自制膠結(jié)料混合料的界面拉伸與剪切性能均優(yōu)于BJ200混合料和MF-50混合料.

2.3.2混合料級(jí)配對(duì)界面性能的影響

選擇粒徑范圍5～10 mm的石料(細(xì)料)與粒徑范圍10 mm～20 mm的石料(粗料)，與自制膠結(jié)料分別制備粗級(jí)配混合料、細(xì)級(jí)配混合料，界面均進(jìn)行粗糙化處理，分別成型拉伸試驗(yàn)與斜剪試驗(yàn)試件，加載速率選擇50 mm/min，試件養(yǎng)護(hù)完畢后在常溫(20 ℃)下分別進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和斜剪試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示.

表6中單個(gè)試驗(yàn)結(jié)果誤差不超過(guò)平均值20%，試驗(yàn)結(jié)果有效.由表6可得：①細(xì)級(jí)配混合料復(fù)合小梁試件的界面拉伸強(qiáng)度均大于粗級(jí)配混合料復(fù)合小梁試件，這是由于粗級(jí)配混合料所用的集料粒徑單一且較粗，雖然能形成骨架，但殘余空隙較大，與橋面鋪裝混合料的接觸面積較小，界面粘結(jié)性較小，故測(cè)得的界面拉伸強(qiáng)度較?。虎诩?xì)級(jí)配混合料的界面剪切強(qiáng)度大于粗級(jí)配混合料的界面剪切強(qiáng)度，這是由于粗級(jí)配混合料內(nèi)部殘余空隙較大，混合料的內(nèi)摩阻力較大，而粘結(jié)力較小，材料的剪切模量較小，斜剪試驗(yàn)測(cè)得的界面剪切強(qiáng)度便較小.

表5　膠結(jié)料影響下的界面強(qiáng)度

表6　級(jí)配影響下的界面強(qiáng)度

綜上所述，細(xì)級(jí)配混合料是較優(yōu)的伸縮縫混合料.

2.3.3界面處理方式對(duì)界面性能的影響

選用自制膠結(jié)料制備細(xì)級(jí)配混合料，界面分別進(jìn)行粗糙、光滑、潮濕、污染處理.并分別成型拉伸試驗(yàn)與斜剪試驗(yàn)試件，加載速率選擇50 mm/min，試件養(yǎng)護(hù)完畢后在常溫(20 ℃)下分別進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和斜剪試驗(yàn)，結(jié)果如表7所示.

表7中單個(gè)試驗(yàn)結(jié)果誤差不超過(guò)平均值20%，試驗(yàn)結(jié)果有效.由表7可得：①在粗糙、光滑、潮濕、污染界面條件下，界面拉伸強(qiáng)度均呈減小的趨勢(shì).光滑界面條件下的界面拉伸強(qiáng)度較粗糙界面減小了13.5%，潮濕界面下減小了29.3%，污染界面條件下減小了40.5%；②在粗糙、光滑、潮濕、污染界面條件下，界面剪切強(qiáng)度呈減小的趨勢(shì).光滑界面條件下的界面剪切強(qiáng)度較粗糙界面減小了9.6%，潮濕界面下減小了24.3%，污染界面條件下減小了44.3%；③當(dāng)界面光滑時(shí)，普通瀝青混合料與伸縮縫混合料的接觸面積較大，破壞面在平整的材料表面；當(dāng)界面污染時(shí)，由于污垢填滿了瀝青混凝土中的空隙和孔隙，瀝青混凝土與瀝青的粘結(jié)變成了污染物與瀝青的粘結(jié)，從而造成界面粘結(jié)性能的降低；當(dāng)界面潮濕時(shí)，瀝青混凝土與瀝青的粘結(jié)變成了水與瀝青的粘結(jié)，也造成了粘結(jié)性能的降低；當(dāng)界面條件為粗糙時(shí)，一方面增加了瀝青與瀝青混凝土表面接觸面積，另一方面，瀝青混凝土試塊表面和內(nèi)部存在很多空隙和孔隙，瀝青材料與瀝青混凝土試塊粘結(jié)時(shí)，滲入到瀝青混凝土的空隙和孔隙并固化成“釘子”似的結(jié)構(gòu)，能增強(qiáng)粘結(jié)能力，所以界面條件為粗糙時(shí)，瀝青與瀝青混凝土界面拉伸及剪切性能均增強(qiáng).

綜上所述，伸縮縫施工時(shí)界面應(yīng)保持干燥、無(wú)污染和一定的粗糙度.

2.3.4溫度對(duì)界面性能的影響

選用自制膠結(jié)料制備細(xì)級(jí)配混合料，界面均進(jìn)行粗糙化處理，并分別成型拉伸試驗(yàn)與斜剪試驗(yàn)試件，加載速率選擇50 mm/min，在-20、-10、0、10、20、30、40、50 ℃下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)及斜剪試驗(yàn)，結(jié)果如表8及圖6所示.

表7　界面處理方式影響下的界面強(qiáng)度

表8中單個(gè)試驗(yàn)結(jié)果誤差不超過(guò)平均值20%，試驗(yàn)結(jié)果有效.由表8及圖6可得：①隨著試驗(yàn)溫度的升高，界面拉伸強(qiáng)度逐漸減小.在-20 ℃～10 ℃范圍內(nèi)，界面拉伸強(qiáng)度遞減速率較快，溫度高于10 ℃時(shí)，界面拉伸強(qiáng)度的減小幅度和速率逐漸變小.溫度從-20 ℃變化至50 ℃，界面拉伸強(qiáng)度降低了98%，這是由于溫度升高導(dǎo)致膠結(jié)料的粘性降低，界面拉伸強(qiáng)度隨之減小；②隨著試驗(yàn)溫度的升高，復(fù)合粘結(jié)試件界面剪切強(qiáng)度逐漸減小，在-20 ℃～20 ℃范圍內(nèi)，界面剪切強(qiáng)度的遞減速率較快，特別是在-20 ℃～10 ℃范圍內(nèi)，剪切強(qiáng)度值減小了81.2%，減小速率為0.073 MPa/℃；試驗(yàn)溫度繼續(xù)升高，當(dāng)試驗(yàn)在30 ℃以上的試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行時(shí)，剪切強(qiáng)度的減小幅度逐漸變小.

圖6　溫度對(duì)界面強(qiáng)度的影響

2.3.5加載速率對(duì)界面性能的影響

選用自制膠結(jié)料制備細(xì)級(jí)配混合料，界面進(jìn)行粗糙處理，并分別成型拉伸試驗(yàn)與斜剪試驗(yàn)試件，加載速率選擇10、30、50 mm/min，試件養(yǎng)護(hù)完畢后在常溫(20 ℃)下分別進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和斜剪試驗(yàn)，結(jié)果如表9所示.

表9　加載速率影響下的界面強(qiáng)度

表9中單個(gè)試驗(yàn)結(jié)果誤差不超過(guò)平均值20%，試驗(yàn)結(jié)果有效.由表9可得：界面拉伸強(qiáng)度隨著加載速率的增加而增加，加載速率從10 mm/min增加至50 mm/min時(shí)，界面拉伸強(qiáng)度增加了74.8%，界面剪切強(qiáng)度增加了1.6倍，說(shuō)明加載速率越大，伸縮縫鋪裝界面拉伸與抗剪性能越強(qiáng)，界面也越不易產(chǎn)生拉伸和剪切破壞.

3　結(jié)論

(1)采用文中所研發(fā)的膠結(jié)料所配制的伸縮縫混合料的界面拉伸及界面剪切強(qiáng)度大于同類膠結(jié)料BJ200、MF-50所配制的伸縮縫混合料的界面強(qiáng)度；相比粗級(jí)配混合料，細(xì)級(jí)配混合料具有較大的界面拉伸及界面剪切強(qiáng)度；界面進(jìn)行粗糙處理時(shí)，界面強(qiáng)度大于界面光滑、潮濕及污染處理方式；當(dāng)溫度由20℃增加至50 ℃時(shí)，伸縮縫結(jié)構(gòu)界面拉伸強(qiáng)度由0.215 MPa降至0.072 MPa，界面剪切強(qiáng)度由0.344 MPa降至0.109 MPa；當(dāng)加載速率由50 mm/min降低至10 mm/min時(shí)，伸縮縫結(jié)構(gòu)界面拉伸強(qiáng)度由0.215 MPa降至0.123 MPa，界面剪切強(qiáng)度由0.344 MPa降至0.127 MPa.

(2)選擇單一粒徑5～10 mm的石料時(shí)，伸縮縫混合料的最佳油石比為25%.

(3)伸縮縫混合料應(yīng)選擇細(xì)集料級(jí)配，且界面應(yīng)保持干燥、無(wú)污染和一定的粗糙度；界面拉伸及剪切強(qiáng)度隨溫度的升高而降低，在低溫區(qū)間遞減較快，高溫區(qū)間遞減緩慢；加載速率越快，界面的拉伸及剪切強(qiáng)度越大.

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Supported by the Natural Science Foundation of Shanghai(13ZR1441100)

Mixture Composition Design and Interface Properties of Asphalt Plug Expansion Joint

XIAOMin-min1,2

(1.Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China;2.College of Urbran Construction and Safety Engineering,Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China )

The interface of the asphalt plug expansion joint pavement and the bridge pavement is the weakest part of the structure of the expansion joint, and the interface properties have a close relationship with the mixture of the expansion joint. Therefore, it is very necessary to investigate the mixture composition design of the expansion joint. In this paper, the gradation and the optimum asphalt-to-stone proportion of the mixture of asphalt plug expansion joints are investigated by the Marshall test, and a compound trabecular specimen is designed to simulate the structure of the expansion joint. Then, by a direct tension test and an oblique shear test, the influences of the cement type, the mixture gradation, the temperature, the interface handling and the loading rate on the tensile and shear performance of the interface are analyzed. The results show that (1) the stone of the expansion joint mixture should be of a single particle size, and the optimum asphalt-to-stone proportion is 25%; (2) fine aggregate gradation, dry interface, no pollution and a certain roughness are advisable; and (3) the temperature rise and the vehicle loading speed decrease can reduce the tensile and shear strength of the interface more easily.

road engineering; asphalt plug expansion joint; mixture composition design; tensile strength of interface; shear strength of interface

2015- 10- 19

上海市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(13ZR1441100)

肖敏敏(1983-)，女，博士生，副教授，主要從事道路材料與結(jié)構(gòu)研究.E-mail:xiaomm329@163.com

1000- 565X(2016)08- 0106- 08

U 416.217

10.3969/j.issn.1000-565X.2016.08.016