剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸忍匦缘亩嗑S度探究與分析一、引言1.1研究背景與意義隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通量日益增長，對道路路面的性能和使用壽命提出了更高的要求。剛?cè)嵝月访孀鳛橐环N結(jié)合了剛性路面和柔性路面優(yōu)點的復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)代交通建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。剛性路面，如水泥混凝土路面，具有強度高、剛度大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，能夠承受較大的交通荷載；柔性路面，如瀝青混凝土路面，則具有行車舒適性好、噪音小、維修方便等特點。剛?cè)嵝月访鎸烧叩膬?yōu)勢相結(jié)合，既能滿足交通荷載的承載需求，又能提供良好的行車體驗，因此在高速公路、城市主干道等重要交通道路中發(fā)揮著重要作用。在剛?cè)嵝月访娼Y(jié)構(gòu)中，界面層是連接剛性基層和柔性面層的關(guān)鍵部分，其強度特性對路面的整體性能和使用壽命有著至關(guān)重要的影響。界面層不僅要承受車輛荷載產(chǎn)生的豎向壓力、水平剪力和彎拉應(yīng)力，還要抵抗溫度變化、濕度變化等環(huán)境因素的作用。如果界面層的強度不足，在車輛荷載和環(huán)境因素的長期作用下，容易出現(xiàn)界面脫粘、滑移、開裂等病害，進而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的破壞，影響路面的正常使用。這些病害不僅會增加路面的維修成本和交通擁堵，還會對行車安全造成威脅。國內(nèi)外的相關(guān)研究和工程實踐也充分證明了界面層強度特性的重要性。例如，一些研究通過對剛?cè)嵝月访娴拈L期觀測和分析發(fā)現(xiàn)，界面層的病害是導(dǎo)致路面早期損壞的主要原因之一。在實際工程中，也有許多剛?cè)嵝月访嬗捎诮缑鎸犹幚聿划?dāng)，出現(xiàn)了嚴重的病害，不得不進行提前修復(fù)或重建，造成了巨大的經(jīng)濟損失。因此，深入研究剛?cè)嵝月访娼缑鎸拥膹姸忍匦?，對于提高路面的性能和使用壽命、降低路面的維修成本、保障交通安全具有重要的現(xiàn)實意義。此外，隨著新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，剛?cè)嵝月访娴慕Y(jié)構(gòu)形式和材料組成也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新。新型的界面層材料和處理技術(shù)不斷出現(xiàn)，為提高界面層的強度特性提供了新的途徑和方法。然而，目前對于這些新材料、新技術(shù)的性能和作用機制還缺乏深入的了解和研究，需要進一步開展相關(guān)的研究工作，以充分發(fā)揮它們在剛?cè)嵝月访嬷械膽?yīng)用潛力。綜上所述，開展剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸忍匦缘难芯烤哂兄匾睦碚摵蛯嶋H意義，對于推動道路工程技術(shù)的發(fā)展和提高交通基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量具有重要的作用。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，剛?cè)嵝月访娴难芯科鸩捷^早。早在20世紀30年代，英國就修筑了連續(xù)配筋混凝土上加鋪瀝青層的路面結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用于一些城市道路。20世紀50年代，美國開始采用瀝青層修復(fù)舊水泥路面和連續(xù)配筋混凝土路面。這些早期的工程實踐為剛?cè)嵝月访娴难芯刻峁┝藢氋F的經(jīng)驗。此后，眾多學(xué)者和研究機構(gòu)圍繞剛?cè)嵝月访娴慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計、材料性能、力學(xué)行為等方面展開了深入研究。在界面層強度特性研究方面，國外學(xué)者采用了多種先進的試驗方法和分析手段。通過室內(nèi)剪切試驗和拉拔試驗，深入研究了不同界面處理方式、防水粘結(jié)材料以及瀝青用量對界面層強度的影響。運用有限元軟件對界面層的力學(xué)行為進行模擬分析，探究了車輛荷載、溫度變化等因素對界面層應(yīng)力分布和變形特性的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，界面層的抗剪強度和粘結(jié)強度對路面的整體性能至關(guān)重要，合理選擇界面處理材料和工藝可以有效提高界面層的強度和耐久性。國內(nèi)對剛?cè)嵝月访娴难芯渴加?0世紀80年代，隨著交通事業(yè)的快速發(fā)展，相關(guān)研究逐漸增多并取得了一系列重要成果。西安公路學(xué)院、同濟大學(xué)、空軍工程學(xué)院等單位利用空間等參元、有限層、層狀體系理論、斷裂力學(xué)等對剛?cè)嵝月访娼Y(jié)構(gòu)進行了初步分析，為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。此后，眾多高校和科研機構(gòu)針對剛?cè)嵝月访娴慕缑鎸訌姸忍匦蚤_展了廣泛而深入的研究。重慶交通大學(xué)的王火明運用ANSYS有限元分析軟件對界面層剪應(yīng)力進行了計算，提出了界面層抗剪強度標準，并對比研究了不同界面防水粘結(jié)層材料的力學(xué)特性和不同剛性板界面處理方式對界面層抗剪強度和粘結(jié)強度的影響。長沙理工大學(xué)的李文科針對連續(xù)配筋混凝土復(fù)合式路面的層間結(jié)合及施工技術(shù)展開研究，分析計算了層間最大剪應(yīng)力，采用直剪儀測試了不同界面條件、不同粘結(jié)材料、不同溫度條件下的界面層抗剪強度。這些研究成果為剛?cè)嵝月访娴墓こ虘?yīng)用提供了重要的技術(shù)支持。盡管國內(nèi)外在剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸忍匦匝芯糠矫嫒〉昧素S碩的成果，但仍存在一些不足之處。部分研究成果缺乏系統(tǒng)性和綜合性，對界面層在復(fù)雜荷載和環(huán)境條件下的長期性能研究不夠深入；一些研究方法和試驗手段還不夠完善，需要進一步改進和創(chuàng)新；在界面層材料的研發(fā)和應(yīng)用方面，還需要不斷探索和優(yōu)化，以提高界面層的性能和可靠性。因此，進一步深入研究剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸忍匦跃哂兄匾睦碚摵蛯嶋H意義。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究將從材料特性、力學(xué)性能、影響因素以及工程應(yīng)用等多個方面對剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸忍匦哉归_全面深入的研究，具體內(nèi)容如下：界面層材料特性研究：對剛?cè)嵝月访娼缑鎸映Ｓ玫姆浪辰Y(jié)材料，如改性瀝青、乳化瀝青、纖維增強型防水涂料等，進行基本性能測試，包括粘度、軟化點、延度、彈性恢復(fù)率等指標的測定，分析材料的物理化學(xué)性質(zhì)對界面層強度的影響。研究不同界面處理方式，如精銑刨、拉毛、鑿毛等，對水泥混凝土板表面微觀結(jié)構(gòu)和宏觀粗糙度的改變，以及這些改變?nèi)绾斡绊懡缑鎸优c水泥混凝土板之間的粘結(jié)性能。通過掃描電子顯微鏡（SEM）等微觀測試手段，觀察界面層材料與水泥混凝土板、瀝青混合料之間的微觀結(jié)合狀態(tài)，分析粘結(jié)機理，為優(yōu)化界面層材料和處理方式提供微觀依據(jù)。界面層力學(xué)性能研究：通過室內(nèi)剪切試驗和拉拔試驗，研究不同界面處理方式、防水粘結(jié)材料以及瀝青用量等因素對界面層抗剪強度和粘結(jié)強度的影響規(guī)律。分析不同試驗條件下界面層的破壞模式，探討破壞機理，為建立界面層強度理論提供試驗基礎(chǔ)。運用有限元軟件，如ANSYS、ABAQUS等，建立剛?cè)嵝月访嫒S有限元模型，模擬在車輛荷載、溫度荷載等作用下界面層的應(yīng)力應(yīng)變分布情況，分析界面層在不同工況下的力學(xué)響應(yīng)。通過參數(shù)分析，研究瀝青加鋪層厚度、車輛行駛狀態(tài)、車輛軸載、溫度變化等因素對界面層剪應(yīng)力和拉應(yīng)力的影響程度，為界面層設(shè)計提供理論依據(jù)。界面層強度影響因素研究：考慮溫度對界面層材料性能的影響，研究不同溫度條件下界面層的強度特性變化規(guī)律，建立溫度-強度關(guān)系模型。分析溫度循環(huán)作用對界面層耐久性的影響，探討溫度疲勞損傷機理。研究水分對界面層粘結(jié)性能的影響，通過浸泡試驗、凍融循環(huán)試驗等，分析水損害作用下界面層強度的衰減規(guī)律，提出抗水損害措施。考慮車輛荷載的動態(tài)作用特性，研究不同車速、荷載頻率等因素對界面層強度的影響，分析動力荷載作用下界面層的疲勞性能?；趶姸忍匦缘慕缑鎸釉O(shè)計方法研究：在上述研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際工程需求，提出基于界面層強度特性的設(shè)計指標和標準，如抗剪強度標準值、粘結(jié)強度標準值等。建立考慮材料特性、力學(xué)性能、影響因素等多方面因素的界面層設(shè)計方法，為剛?cè)嵝月访娴脑O(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。針對不同的工程環(huán)境和交通條件，提出相應(yīng)的界面層材料選擇和界面處理方案建議，指導(dǎo)工程實踐。1.3.2研究方法本研究將綜合運用室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬、理論分析和現(xiàn)場調(diào)研等多種研究方法，確保研究的全面性、準確性和實用性，具體方法如下：室內(nèi)試驗：開展材料性能試驗，按照相關(guān)標準和規(guī)范，對防水粘結(jié)材料、水泥混凝土板、瀝青混合料等進行基本性能測試，獲取材料的各項性能參數(shù)。進行界面層強度試驗，通過設(shè)計和制作復(fù)合板試件，進行室內(nèi)剪切試驗和拉拔試驗，測試不同條件下界面層的抗剪強度和粘結(jié)強度，分析各因素對界面層強度的影響。實施耐久性試驗，模擬溫度循環(huán)、水損害、疲勞荷載等實際工況，對界面層試件進行耐久性試驗，研究界面層在長期作用下的性能變化規(guī)律。有限元分析：利用有限元軟件建立剛?cè)嵝月访嫒S有限元模型，合理確定模型的材料參數(shù)、邊界條件和荷載工況，模擬界面層在不同荷載和環(huán)境條件下的力學(xué)行為。通過對模擬結(jié)果的分析，深入研究界面層的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律、力學(xué)響應(yīng)特性以及各因素對界面層強度的影響機制，為理論分析和試驗研究提供補充和驗證。理論分析：基于彈性力學(xué)、材料力學(xué)、斷裂力學(xué)等理論，建立剛?cè)嵝月访娼缑鎸拥牧W(xué)分析模型，推導(dǎo)界面層在不同荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變計算公式，從理論上分析界面層的強度特性和破壞機理。結(jié)合試驗結(jié)果和有限元分析數(shù)據(jù)，對理論模型進行驗證和修正，完善界面層強度理論體系?，F(xiàn)場調(diào)研：選擇典型的剛?cè)嵝月访婀こ踢M行現(xiàn)場調(diào)研，收集路面結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料信息、交通量、使用年限等資料，了解界面層在實際工程中的應(yīng)用情況和病害發(fā)生情況。通過現(xiàn)場檢測，如鉆芯取樣、無破損檢測等，獲取界面層的實際強度和性能數(shù)據(jù)，與室內(nèi)試驗和理論分析結(jié)果進行對比分析，驗證研究成果的可靠性和實用性，為工程實踐提供參考。二、剛?cè)嵝月访娼缑鎸痈攀?.1剛?cè)嵝月访娴亩x與結(jié)構(gòu)組成剛?cè)嵝月访媸且环N將剛性路面和柔性路面的優(yōu)點相結(jié)合的復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，通常是在水泥混凝土板上加鋪瀝青混合料面層而形成。這種路面結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了水泥混凝土路面強度高、剛度大、穩(wěn)定性好的特點，以及瀝青混凝土路面行車舒適性好、噪音小、維修方便的優(yōu)勢，在現(xiàn)代道路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。剛?cè)嵝月访娴慕Y(jié)構(gòu)組成一般包括基層、水泥混凝土板、界面層和瀝青面層，各部分相互協(xié)作，共同承擔(dān)路面的荷載傳遞和行車功能?；鶎邮锹访娼Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，主要承受由水泥混凝土板傳來的車輛荷載，并將其擴散到土基上?；鶎討?yīng)具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，以保證路面結(jié)構(gòu)的整體性能。常用的基層材料有水泥穩(wěn)定碎石、石灰穩(wěn)定土、級配碎石等，這些材料通過合理的配合比設(shè)計和施工工藝，能夠滿足基層的各項性能要求。水泥混凝土板是剛?cè)嵝月访娴闹饕兄貙?，具有較高的抗壓強度、抗彎拉強度和彈性模量。它能夠承受較大的車輛荷載，并將荷載均勻地分布到基層上。水泥混凝土板的強度和剛度使其在行車荷載作用下的變形較小，從而保證了路面的平整度和穩(wěn)定性。水泥混凝土板的材料組成主要包括水泥、骨料、水和外加劑等，通過嚴格控制材料質(zhì)量和配合比，以及采用先進的施工技術(shù)，可以確保水泥混凝土板的性能符合設(shè)計要求。界面層是剛?cè)嵝月访娼Y(jié)構(gòu)中連接水泥混凝土板和瀝青面層的關(guān)鍵部分，其厚度一般較薄，通常只有幾個毫米。界面層主要起到粘結(jié)和防水的作用，它能夠?qū)⑺嗷炷涟搴蜑r青面層牢固地粘結(jié)在一起，形成一個整體，共同承受車輛荷載和環(huán)境因素的作用。同時，界面層還能防止水分滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，避免對水泥混凝土板和基層造成侵蝕，從而延長路面的使用壽命。常用的界面層材料有改性瀝青、乳化瀝青、纖維增強型防水涂料等，這些材料具有高粘度、彈性恢復(fù)性能好等特點，能夠有效地吸收水泥混凝土板由于形變而產(chǎn)生的應(yīng)力，抑制反射裂縫的傳播。瀝青面層是剛?cè)嵝月访娴谋砻鎸樱苯优c車輛輪胎接觸，主要起到提供行車舒適性、抗滑性和耐磨性的作用。瀝青面層應(yīng)具有良好的平整度、抗滑性能和耐久性，以保證車輛行駛的安全和舒適。瀝青面層的材料主要是瀝青混合料，根據(jù)不同的使用要求和交通條件，可以選擇不同類型的瀝青混合料，如密級配瀝青混凝土、開級配瀝青磨耗層、瀝青瑪蹄脂碎石混合料等。這些瀝青混合料通過合理的級配設(shè)計和施工工藝，能夠滿足瀝青面層的各項性能要求。當(dāng)瀝青加鋪層厚度較大時，為了保證瀝青面層的性能，通常會分兩層攤鋪。在兩層之間灑乳化瀝青粘層油，以加強兩層之間的粘結(jié)力，使兩層瀝青混合料能夠協(xié)同工作。兩層混合料的級配可以相同，也可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整，以滿足不同的路面性能需求。例如，上層可以采用抗滑性能好、耐磨的級配，以提高路面的抗滑性能和行車安全性；下層可以采用強度較高、穩(wěn)定性好的級配，以保證瀝青面層的整體強度和穩(wěn)定性。2.2界面層的定義、特點與作用界面層是剛?cè)嵝月访娼Y(jié)構(gòu)中處于水泥混凝土板與瀝青面層之間的過渡層，其厚度雖薄，通常僅為幾個毫米，卻在路面結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。從材料特性來看，界面層材料的模量相對較小，這使得它在剛?cè)醿煞N不同性質(zhì)的材料之間能夠起到良好的緩沖作用。以改性瀝青為例，它具有高粘度的特性，這種高粘度使得界面層在粘結(jié)水泥混凝土板和瀝青面層時能夠形成較強的粘結(jié)力，有效阻止兩者之間的相對滑移。其彈性恢復(fù)性能良好，當(dāng)水泥混凝土板因溫度變化、車輛荷載等因素產(chǎn)生形變時，界面層能夠通過自身的彈性變形吸收這些應(yīng)力，避免應(yīng)力集中對路面結(jié)構(gòu)造成破壞。界面層的主要作用之一是粘結(jié)作用。在剛?cè)嵝月访嬷校嗷炷涟搴蜑r青面層是兩種性質(zhì)差異較大的材料，水泥混凝土板屬于剛性材料，具有較高的強度和剛度，而瀝青面層則是柔性材料，具有較好的柔韌性和變形能力。如果沒有界面層的粘結(jié)作用，兩者在車輛荷載和環(huán)境因素的作用下很容易發(fā)生分離，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的破壞。界面層通過與水泥混凝土板和瀝青面層緊密粘結(jié)，將兩者連接成一個整體，使它們能夠協(xié)同工作，共同承受車輛荷載和環(huán)境因素的作用。這種粘結(jié)作用不僅增強了路面結(jié)構(gòu)的整體性，還提高了路面的承載能力和抗變形能力。防水作用也是界面層的重要功能之一。水分是影響路面結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素之一，如果水分滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，會對水泥混凝土板、基層等造成侵蝕，降低路面結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性。界面層能夠有效地阻止水分的滲入，起到防水屏障的作用。例如，一些界面層材料采用了防水性能良好的改性瀝青或防水涂料，這些材料能夠在水泥混凝土板表面形成一層連續(xù)的防水膜，阻止水分的滲透。即使在雨天或路面存在積水的情況下，界面層也能有效地防止水分進入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，保護水泥混凝土板和基層不受水的侵蝕，從而延長路面的使用壽命。抑制反射裂縫的傳播是界面層的又一關(guān)鍵作用。在剛?cè)嵝月访嬷?，由于水泥混凝土板存在接縫和裂縫，在溫度變化、車輛荷載等因素的作用下，這些接縫和裂縫會逐漸向上擴展，反映到瀝青面層上，形成反射裂縫。反射裂縫的出現(xiàn)不僅會影響路面的平整度和美觀度，還會降低路面的使用壽命。界面層材料具有良好的彈性和韌性，能夠吸收水泥混凝土板由于形變而產(chǎn)生的應(yīng)力，有效地抑制反射裂縫的傳播。當(dāng)水泥混凝土板的裂縫向上擴展時，界面層能夠通過自身的變形將裂縫的應(yīng)力分散，阻止裂縫繼續(xù)向上延伸到瀝青面層，從而減少反射裂縫的出現(xiàn)，提高路面的耐久性。在實際工程中，界面層的這些作用得到了充分的體現(xiàn)。一些剛?cè)嵝月访嬖谠O(shè)計和施工中，通過合理選擇界面層材料和優(yōu)化界面處理工藝，有效地提高了界面層的粘結(jié)強度、防水性能和抑制反射裂縫的能力，使得路面的使用壽命得到了顯著延長。而一些剛?cè)嵝月访嬗捎诮缑鎸犹幚聿划?dāng)，出現(xiàn)了界面脫粘、滲水、反射裂縫等病害，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的提前破壞，需要進行頻繁的維修和養(yǎng)護，增加了工程成本和交通負擔(dān)。因此，深入研究界面層的強度特性，優(yōu)化界面層的設(shè)計和施工，對于提高剛?cè)嵝月访娴男阅芎褪褂脡勖哂兄匾饬x。2.3常見的界面層處治措施及作用機理在剛?cè)嵝月访娴慕ㄔO(shè)中，為了提高界面層的強度和性能，常采用多種界面層處治措施，這些措施主要包括對水泥混凝土板的處理以及防水粘結(jié)材料的應(yīng)用，它們各自有著獨特的作用機理。對水泥混凝土板的處理是提高界面層粘結(jié)性能的重要環(huán)節(jié)。常見的處理方式有銑刨、拉毛、鑿毛等。銑刨是使用銑刨機對水泥混凝土板表面進行銑削，通過控制銑刨深度和銑刨機的參數(shù)，可以精確地調(diào)整水泥混凝土板表面的粗糙度。精銑刨能夠去除水泥混凝土板表面的薄弱層和污染物，使表面更加平整且具有一定的紋理，增加了與界面層材料的接觸面積和機械咬合作用。銑刨后的表面微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成了凹凸不平的紋理，這些紋理能夠嵌入界面層材料，從而增強兩者之間的粘結(jié)力。拉毛則是通過人工或機械的方式在水泥混凝土板表面制造出粗糙的紋理。人工拉毛通常使用鋼絲刷等工具，在混凝土初凝后進行拉刷，形成一定深度和間距的粗糙表面；機械拉毛則利用專門的拉毛設(shè)備，如拉毛機，其工作原理是通過旋轉(zhuǎn)的刷毛或刀具在混凝土表面劃動，產(chǎn)生均勻的粗糙紋理。拉毛處理后的水泥混凝土板表面粗糙度增加，能夠提高與界面層材料的摩擦力和粘結(jié)力，使得界面層與水泥混凝土板之間的結(jié)合更加緊密。鑿毛是用鑿子等工具在水泥混凝土板表面鑿出坑槽，這種處理方式使水泥混凝土板表面形成了較大的凹凸起伏。鑿毛處理后的表面增加了界面層材料與水泥混凝土板之間的機械嚙合點，從而顯著提高了界面層的抗剪強度和粘結(jié)強度。在實際工程中，鑿毛處理常用于對界面層粘結(jié)性能要求較高的部位，如橋梁的橋面鋪裝等。防水粘結(jié)材料是界面層的關(guān)鍵組成部分，其作用機理主要體現(xiàn)在粘結(jié)和防水兩個方面。改性瀝青是一種常用的防水粘結(jié)材料，它通過在基質(zhì)瀝青中添加改性劑，如SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）、SBR（丁苯橡膠）等，改變了瀝青的性能。以SBS改性瀝青為例，SBS分子中的苯乙烯鏈段具有剛性，能夠提高瀝青的高溫穩(wěn)定性；丁二烯鏈段具有柔性，能夠增強瀝青的低溫抗裂性。改性瀝青具有高粘度的特點，這使得它在界面層中能夠更好地填充水泥混凝土板表面的孔隙和微裂縫，與水泥混凝土板和瀝青面層形成緊密的粘結(jié)。當(dāng)車輛荷載作用于路面時，改性瀝青能夠有效地傳遞應(yīng)力，使水泥混凝土板和瀝青面層協(xié)同工作。其良好的彈性恢復(fù)性能使其能夠吸收水泥混凝土板由于溫度變化、車輛荷載等因素產(chǎn)生的形變應(yīng)力，防止界面層出現(xiàn)脫粘和開裂現(xiàn)象。在溫度變化較大的環(huán)境中，水泥混凝土板會發(fā)生熱脹冷縮，改性瀝青能夠通過自身的彈性變形來適應(yīng)這種變化，保持界面層的完整性。乳化瀝青也是一種常用的防水粘結(jié)材料，它是將瀝青加熱熔融后，通過機械攪拌和乳化劑的作用，分散成細小的顆粒懸浮在水中形成的乳液。乳化瀝青具有良好的流動性和滲透性，能夠在水泥混凝土板表面迅速鋪展并滲透到微小的孔隙中。當(dāng)乳化瀝青中的水分蒸發(fā)后，瀝青顆粒相互聚集并形成連續(xù)的粘結(jié)膜，將水泥混凝土板和瀝青面層粘結(jié)在一起。乳化瀝青的這種粘結(jié)作用不僅依賴于物理吸附，還通過化學(xué)反應(yīng)與水泥混凝土板表面的化學(xué)成分發(fā)生作用，增強了粘結(jié)力。在一些新建道路的界面層施工中，乳化瀝青可以在常溫下施工，施工工藝簡單，且能夠在短時間內(nèi)形成有效的粘結(jié)，提高了施工效率。纖維增強型防水涂料是一種新型的防水粘結(jié)材料，它在防水涂料中添加了纖維材料，如聚酯纖維、聚丙烯纖維等。纖維的加入能夠顯著提高防水涂料的抗拉強度和抗裂性能。當(dāng)界面層受到車輛荷載、溫度變化等因素的作用時，纖維能夠分散應(yīng)力，阻止裂縫的產(chǎn)生和擴展。纖維增強型防水涂料還具有良好的防水性能，能夠在水泥混凝土板表面形成一層致密的防水膜，有效阻止水分的滲入。在一些易受水損害的路段，如橋梁引道、隧道進出口等，纖維增強型防水涂料能夠提高界面層的抗水損害能力，延長路面的使用壽命。三、剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸忍匦缘挠绊懸蛩?.1材料因素3.1.1水泥混凝土板特性水泥混凝土板作為剛?cè)嵝月访娴闹饕兄貙?，其特性對界面層強度有著顯著影響。強度是水泥混凝土板的重要性能指標之一，較高強度的水泥混凝土板能夠更好地承受車輛荷載的作用，減少自身的變形和損壞。在重載交通路段，高強度的水泥混凝土板可以有效降低因車輛荷載過大而導(dǎo)致的板體斷裂、破碎等病害的發(fā)生概率，從而保證界面層的穩(wěn)定性。當(dāng)水泥混凝土板強度不足時，在車輛荷載的反復(fù)作用下，板體容易出現(xiàn)裂縫，這些裂縫會向上延伸至界面層，導(dǎo)致界面層的粘結(jié)力下降，進而影響界面層的強度和路面的整體性能。模量是反映水泥混凝土板剛度的重要參數(shù)，它直接影響著路面結(jié)構(gòu)的受力分布和變形特性。水泥混凝土板的模量較高，在車輛荷載作用下，其變形相對較小，能夠?qū)⒑奢d較為均勻地傳遞到基層和界面層。然而，如果水泥混凝土板的模量過高，與瀝青面層的模量差異過大，會導(dǎo)致界面層在受力時產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，從而降低界面層的強度。在一些舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層的工程中，由于舊水泥混凝土板的模量較高，而新鋪瀝青面層的模量相對較低，界面層在兩者之間承受著較大的應(yīng)力，容易出現(xiàn)界面脫粘、開裂等病害。因此，在設(shè)計和施工中，需要合理控制水泥混凝土板的模量，使其與瀝青面層的模量相匹配，以減少界面層的應(yīng)力集中，提高界面層的強度。粗糙度對界面層強度的影響主要體現(xiàn)在粘結(jié)力方面。粗糙的水泥混凝土板表面能夠增加與界面層材料的接觸面積和機械咬合作用，從而增強兩者之間的粘結(jié)力。通過銑刨、拉毛、鑿毛等處理方式，可以使水泥混凝土板表面形成一定的粗糙度。銑刨處理后的水泥混凝土板表面微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成了凹凸不平的紋理，這些紋理能夠嵌入界面層材料，增加界面層與水泥混凝土板之間的摩擦力和粘結(jié)力。拉毛處理后的水泥混凝土板表面形成了粗糙的紋理，能夠提高與界面層材料的粘結(jié)強度。鑿毛處理后的水泥混凝土板表面形成了較大的凹凸起伏，增加了界面層材料與水泥混凝土板之間的機械嚙合點，顯著提高了界面層的抗剪強度和粘結(jié)強度。在實際工程中，通常會根據(jù)路面的使用要求和交通條件，選擇合適的水泥混凝土板表面處理方式，以獲得理想的粗糙度，提高界面層的強度。3.1.2瀝青混合料特性瀝青混合料作為剛?cè)嵝月访娴谋砻鎸硬牧?，其特性對界面層強度有著重要作用。級配是瀝青混合料的關(guān)鍵參數(shù)之一，合理的級配能夠使瀝青混合料中的粗細集料相互嵌擠，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。連續(xù)級配的瀝青混合料中，粗細集料的粒徑分布較為均勻，能夠形成較為密實的結(jié)構(gòu)，提高瀝青混合料的穩(wěn)定性和耐久性。間斷級配的瀝青混合料則通過減少某些粒徑范圍的集料，形成了骨架-空隙結(jié)構(gòu)或骨架-密實結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和抗滑性能。在剛?cè)嵝月访嬷?，合適的瀝青混合料級配可以使瀝青面層更好地與界面層粘結(jié)，共同承受車輛荷載和環(huán)境因素的作用。如果級配不合理，瀝青混合料中的集料之間無法形成有效的嵌擠，容易導(dǎo)致瀝青混合料的松散和離析，降低瀝青面層的強度和穩(wěn)定性，進而影響界面層的強度。在一些重載交通路段，采用骨架-密實結(jié)構(gòu)的瀝青混合料，可以提高瀝青面層的抗車轍能力和承載能力，從而增強界面層的穩(wěn)定性。瀝青含量是影響瀝青混合料性能的重要因素之一，它直接關(guān)系到瀝青混合料的粘結(jié)力和耐久性。適量的瀝青含量能夠保證瀝青充分包裹集料，形成良好的粘結(jié)膜，使集料之間的粘結(jié)力增強，從而提高瀝青混合料的強度和穩(wěn)定性。如果瀝青含量過低，瀝青無法充分包裹集料，集料之間的粘結(jié)力不足，容易導(dǎo)致瀝青混合料的松散和剝落，降低瀝青面層的強度和耐久性，進而影響界面層的強度。而瀝青含量過高，則會使瀝青混合料過于柔軟，在高溫下容易出現(xiàn)流淌和變形，降低瀝青面層的高溫穩(wěn)定性，同樣會對界面層的強度產(chǎn)生不利影響。在實際工程中，需要通過試驗確定最佳的瀝青含量，以保證瀝青混合料的性能和界面層的強度。模量是瀝青混合料的另一個重要特性，它反映了瀝青混合料抵抗變形的能力。瀝青混合料的模量隨溫度的變化而變化，在高溫下，瀝青的粘度降低，瀝青混合料的模量減小，容易發(fā)生變形；在低溫下，瀝青的粘度增大，瀝青混合料的模量增大，脆性增加，容易出現(xiàn)開裂。在剛?cè)嵝月访嬷?，瀝青混合料的模量需要與水泥混凝土板的模量相匹配，以減少界面層的應(yīng)力集中。如果瀝青混合料的模量與水泥混凝土板的模量差異過大，在車輛荷載和溫度變化的作用下，界面層會承受較大的應(yīng)力，容易導(dǎo)致界面層的破壞。因此，在選擇瀝青混合料時，需要考慮其模量特性，根據(jù)路面的使用要求和環(huán)境條件，選擇合適模量的瀝青混合料，以提高界面層的強度和路面的整體性能。3.1.3防水粘結(jié)層材料特性防水粘結(jié)層材料作為剛?cè)嵝月访娼缑鎸拥暮诵慕M成部分，其特性對界面層強度起著決定性作用。粘結(jié)強度是防水粘結(jié)層材料的關(guān)鍵性能指標之一，它直接影響著界面層的粘結(jié)效果和路面的整體穩(wěn)定性。高粘結(jié)強度的防水粘結(jié)層材料能夠?qū)⑺嗷炷涟搴蜑r青面層牢固地粘結(jié)在一起，形成一個整體，共同承受車輛荷載和環(huán)境因素的作用。改性瀝青、乳化瀝青、纖維增強型防水涂料等防水粘結(jié)層材料，通過自身的物理和化學(xué)作用，與水泥混凝土板和瀝青面層形成較強的粘結(jié)力。SBS改性瀝青具有高粘度和良好的彈性恢復(fù)性能，能夠在水泥混凝土板和瀝青面層之間形成緊密的粘結(jié)，有效傳遞應(yīng)力，防止界面層出現(xiàn)脫粘和開裂現(xiàn)象。如果防水粘結(jié)層材料的粘結(jié)強度不足，在車輛荷載和溫度變化的作用下，界面層容易發(fā)生脫粘，導(dǎo)致瀝青面層與水泥混凝土板分離，降低路面的承載能力和使用壽命。柔韌性是防水粘結(jié)層材料的另一個重要特性，它使防水粘結(jié)層能夠適應(yīng)水泥混凝土板和瀝青面層在溫度變化、車輛荷載等因素作用下產(chǎn)生的變形。具有良好柔韌性的防水粘結(jié)層材料，能夠在水泥混凝土板和瀝青面層發(fā)生相對位移時，通過自身的變形來吸收應(yīng)力，避免應(yīng)力集中對界面層造成破壞。纖維增強型防水涂料中添加的纖維材料，能夠提高防水涂料的柔韌性和抗裂性能，使其在界面層中更好地發(fā)揮作用。在溫度變化較大的地區(qū)，水泥混凝土板和瀝青面層會發(fā)生熱脹冷縮，柔韌性好的防水粘結(jié)層材料可以適應(yīng)這種變化，保持界面層的完整性?？辜粜阅苁呛饬糠浪辰Y(jié)層材料在承受剪切力時抵抗破壞能力的指標，它對于保證界面層在車輛荷載作用下的穩(wěn)定性至關(guān)重要。在車輛行駛過程中，界面層會受到水平方向的剪切力作用，如果防水粘結(jié)層材料的抗剪性能不足，界面層容易發(fā)生剪切破壞，導(dǎo)致路面出現(xiàn)推移、擁包等病害。一些高性能的防水粘結(jié)層材料，通過優(yōu)化配方和生產(chǎn)工藝，提高了自身的抗剪性能，能夠有效地抵抗車輛荷載產(chǎn)生的剪切力。在實際工程中，需要通過試驗測試防水粘結(jié)層材料的抗剪性能，選擇抗剪性能良好的材料，以確保界面層的強度和路面的正常使用。3.2結(jié)構(gòu)因素3.2.1瀝青加鋪層厚度瀝青加鋪層厚度是影響剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸鹊闹匾Y(jié)構(gòu)因素之一，其對界面層剪應(yīng)力和強度的影響規(guī)律可通過實例和理論分析進行深入探究。在實際工程中，不同厚度的瀝青加鋪層會導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)發(fā)生顯著變化。以某高速公路剛?cè)嵝月访娓脑旃こ虨槔?，該工程在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層，通過對不同路段設(shè)置不同厚度的瀝青加鋪層進行長期觀測和數(shù)據(jù)分析。當(dāng)瀝青加鋪層厚度為4cm時，在重載車輛頻繁行駛的路段，界面層出現(xiàn)了明顯的剪切破壞跡象，如瀝青面層與水泥混凝土板之間發(fā)生滑移，局部區(qū)域出現(xiàn)了脫粘現(xiàn)象。通過現(xiàn)場檢測和芯樣分析發(fā)現(xiàn)，較薄的瀝青加鋪層無法有效地分散車輛荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，導(dǎo)致界面層承受的剪應(yīng)力過大，超出了其抗剪強度極限，從而引發(fā)了界面層的破壞。從理論分析的角度來看，根據(jù)彈性層狀體系理論，在車輛荷載作用下，路面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力分布與各結(jié)構(gòu)層的厚度和模量密切相關(guān)。當(dāng)瀝青加鋪層厚度增加時，其對車輛荷載的擴散作用增強，能夠?qū)⒑奢d更均勻地傳遞到界面層和水泥混凝土板上，從而降低界面層的剪應(yīng)力。隨著瀝青加鋪層厚度的增大，界面層的剪應(yīng)力逐漸減小，這是因為較厚的瀝青加鋪層具有更大的剛度和承載能力，能夠有效地抵抗車輛荷載的作用，減少界面層的受力。當(dāng)瀝青加鋪層厚度從4cm增加到8cm時，通過有限元模擬分析可知，界面層的最大剪應(yīng)力降低了約30%，這表明增加瀝青加鋪層厚度能夠顯著改善界面層的受力狀況，提高其強度和穩(wěn)定性。瀝青加鋪層厚度的增加還能增強路面的抗變形能力，減少由于溫度變化、車輛荷載沖擊等因素引起的路面變形，從而間接提高界面層的強度。在溫度變化較大的地區(qū)，較厚的瀝青加鋪層能夠更好地緩沖溫度應(yīng)力，減少水泥混凝土板與瀝青面層之間的相對位移，降低界面層的剪切變形和拉應(yīng)力，防止界面層出現(xiàn)開裂和脫粘等病害。在一些北方地區(qū)的剛?cè)嵝月访婀こ讨校捎幂^厚的瀝青加鋪層后，路面在冬季低溫和夏季高溫條件下的性能得到了明顯改善，界面層的病害發(fā)生率顯著降低。然而，瀝青加鋪層厚度的增加也并非無限制的，過厚的瀝青加鋪層不僅會增加工程成本，還可能導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的整體剛度下降，在高溫時容易出現(xiàn)車轍等病害。因此，在實際工程中，需要綜合考慮交通荷載、環(huán)境條件、工程成本等因素，合理確定瀝青加鋪層的厚度，以確保界面層具有足夠的強度和穩(wěn)定性，同時保證路面結(jié)構(gòu)的整體性能最優(yōu)。3.2.2界面層厚度界面層厚度的變化對其強度及傳力效果有著重要影響，通過試驗研究和理論分析，找出最佳厚度范圍對于提高剛?cè)嵝月访娴男阅苤陵P(guān)重要。在室內(nèi)試驗中，通過制作不同界面層厚度的復(fù)合板試件，進行剪切試驗和拉拔試驗，以探究界面層厚度對其強度的影響規(guī)律。當(dāng)界面層厚度為0.5mm時，試件在較小的荷載作用下就發(fā)生了界面脫粘破壞，抗剪強度和粘結(jié)強度較低。這是因為較薄的界面層無法提供足夠的粘結(jié)力和抗剪能力，在車輛荷載和環(huán)境因素的作用下，容易發(fā)生破壞。隨著界面層厚度增加到1.5mm，試件的抗剪強度和粘結(jié)強度明顯提高，能夠承受更大的荷載。這是由于適當(dāng)增加界面層厚度可以增加界面層材料與水泥混凝土板和瀝青面層之間的接觸面積，增強粘結(jié)力和摩擦力，從而提高界面層的強度。從傳力效果來看，界面層作為連接水泥混凝土板和瀝青面層的過渡層，其厚度會影響荷載的傳遞效率。當(dāng)界面層厚度較薄時，荷載在傳遞過程中容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致界面層局部受力過大，影響路面結(jié)構(gòu)的整體性能。而當(dāng)界面層厚度過大時，雖然能夠在一定程度上分散應(yīng)力，但也會增加界面層的柔韌性，使得荷載傳遞的均勻性受到影響。在理論分析方面，基于彈性力學(xué)和材料力學(xué)的原理，建立界面層的力學(xué)模型，分析不同厚度下界面層的應(yīng)力應(yīng)變分布情況。結(jié)果表明，當(dāng)界面層厚度在1.0-2.0mm范圍內(nèi)時，界面層的應(yīng)力分布較為均勻，能夠有效地傳遞荷載，同時具有較好的強度和穩(wěn)定性。在這個厚度范圍內(nèi)，界面層材料能夠充分發(fā)揮其粘結(jié)和防水作用，將水泥混凝土板和瀝青面層牢固地粘結(jié)在一起，共同承受車輛荷載和環(huán)境因素的作用。在實際工程中，綜合考慮施工工藝、材料成本等因素，界面層的最佳厚度范圍通常在1.0-1.5mm之間。在這個范圍內(nèi)，既能保證界面層具有足夠的強度和傳力效果，又能滿足施工的可行性和經(jīng)濟性要求。一些高速公路的剛?cè)嵝月访婀こ讨?，采?.2mm厚的界面層，經(jīng)過長期的使用觀測，路面結(jié)構(gòu)性能良好，界面層未出現(xiàn)明顯的病害，證明了該厚度范圍的合理性和有效性。因此，在剛?cè)嵝月访娴脑O(shè)計和施工中，應(yīng)根據(jù)具體的工程條件，合理選擇界面層厚度，以提高路面的整體性能和使用壽命。3.3荷載因素3.3.1車輛軸載車輛軸載的大小和分布對剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸扔兄@著影響，重載交通條件下，界面層受力的變化及損壞風(fēng)險的增加不容忽視。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，貨運車輛的載重不斷增大，重載交通日益增多。在一些重載交通頻繁的路段，剛?cè)嵝月访娴慕缑鎸痈菀壮霈F(xiàn)病害。以某國道的剛?cè)嵝月访鏋槔?，該路段承?dān)著大量的貨運交通，經(jīng)常有重載車輛通行。經(jīng)過一段時間的使用后，在重載車輛行駛頻繁的車道上，界面層出現(xiàn)了明顯的損壞跡象，如瀝青面層與水泥混凝土板之間發(fā)生了滑移，局部區(qū)域出現(xiàn)了脫粘現(xiàn)象。通過對路面結(jié)構(gòu)的檢測和分析發(fā)現(xiàn)，重載車輛的軸載較大，在行駛過程中對路面產(chǎn)生了較大的豎向壓力和水平剪力，這些力通過瀝青面層傳遞到界面層，使得界面層承受的應(yīng)力大幅增加。從力學(xué)原理分析，車輛軸載的增大直接導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)所承受的荷載增加。在剛?cè)嵝月访嬷?，由于水泥混凝土板和瀝青面層的模量差異較大，界面層處于兩者之間，成為了應(yīng)力集中的區(qū)域。當(dāng)車輛軸載增大時，界面層所承受的剪應(yīng)力和拉應(yīng)力也隨之增大。當(dāng)剪應(yīng)力超過界面層材料的抗剪強度時，界面層就會發(fā)生剪切破壞，導(dǎo)致瀝青面層與水泥混凝土板之間出現(xiàn)相對滑移。拉應(yīng)力過大則會使界面層產(chǎn)生裂縫，進而導(dǎo)致界面脫粘。根據(jù)彈性層狀體系理論，車輛軸載與界面層應(yīng)力之間存在著密切的關(guān)系。在其他條件不變的情況下，車輛軸載的增加會導(dǎo)致界面層的最大剪應(yīng)力和拉應(yīng)力呈線性增長。當(dāng)車輛軸載增加一倍時，界面層的最大剪應(yīng)力和拉應(yīng)力也會相應(yīng)地增加約一倍。這表明車輛軸載對界面層強度的影響非常顯著，重載交通會極大地增加界面層的受力，降低其強度和穩(wěn)定性。車輛軸載的分布不均勻也會對界面層強度產(chǎn)生不利影響。在實際交通中，車輛的軸載分布往往不均勻，例如車輛的后輪軸載通常比前輪軸載大。這種軸載分布的不均勻性會導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的受力不均勻，使得界面層在不同位置承受的應(yīng)力不同。在軸載較大的位置，界面層更容易出現(xiàn)損壞。在一些車輛頻繁制動和啟動的路段，由于車輛的軸載會在短時間內(nèi)發(fā)生較大的變化，界面層所承受的應(yīng)力也會隨之發(fā)生波動，這會加速界面層的疲勞損壞。因此，在剛?cè)嵝月访娴脑O(shè)計和使用過程中，需要充分考慮車輛軸載的大小和分布情況，采取相應(yīng)的措施來提高界面層的強度和穩(wěn)定性，以應(yīng)對重載交通的挑戰(zhàn)。3.3.2車輛行駛狀態(tài)車輛的行駛狀態(tài)，如啟動、剎車、轉(zhuǎn)彎等，會對剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸犬a(chǎn)生重要作用，動態(tài)荷載在這些行駛狀態(tài)下對界面層的影響較為復(fù)雜。當(dāng)車輛啟動時，輪胎與路面之間會產(chǎn)生較大的摩擦力，這個摩擦力會通過瀝青面層傳遞到界面層。在啟動瞬間，車輛的加速度較大，會使輪胎對路面產(chǎn)生一個較大的水平推力，導(dǎo)致界面層承受較大的剪應(yīng)力。在城市道路的路口，車輛頻繁啟動，界面層在這種反復(fù)的剪應(yīng)力作用下，容易出現(xiàn)剪切疲勞破壞。長期處于車輛頻繁啟動路段的界面層，其抗剪強度會逐漸降低，最終導(dǎo)致界面層的破壞，出現(xiàn)瀝青面層推移等病害。車輛剎車時，輪胎與路面之間的摩擦力方向與車輛行駛方向相反，同樣會對界面層產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力。剎車時車輛的速度迅速降低，產(chǎn)生的慣性力會使車輛對路面的作用力增大，進一步加劇了界面層的受力。在一些長下坡路段，車輛需要頻繁剎車來控制速度，界面層在這種持續(xù)的剎車荷載作用下，更容易出現(xiàn)損壞。某山區(qū)公路的長下坡路段，由于車輛頻繁剎車，界面層出現(xiàn)了嚴重的推移和擁包現(xiàn)象，這是因為剎車產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過了界面層的抗剪強度，導(dǎo)致界面層發(fā)生了剪切破壞。車輛轉(zhuǎn)彎時，會產(chǎn)生離心力，這個離心力會使車輛對路面施加一個水平方向的力，從而使界面層承受額外的剪應(yīng)力。轉(zhuǎn)彎半徑越小，車輛的速度越高，離心力就越大，界面層所承受的剪應(yīng)力也就越大。在一些彎道半徑較小的路段，如城市道路的環(huán)島、山區(qū)公路的彎道等，界面層更容易出現(xiàn)病害。通過對這些路段的路面檢測發(fā)現(xiàn)，界面層在車輛轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的剪應(yīng)力作用下，容易出現(xiàn)剪切變形和脫粘現(xiàn)象，嚴重影響路面的使用性能。動態(tài)荷載在車輛不同行駛狀態(tài)下的作用特性不同，對界面層的影響也各不相同。動態(tài)荷載的作用頻率和幅值會隨著車輛行駛狀態(tài)的變化而變化。在車輛啟動和剎車時，動態(tài)荷載的幅值較大，作用頻率相對較低；而在車輛正常行駛時，動態(tài)荷載的幅值較小，作用頻率相對較高。這些不同的作用特性會導(dǎo)致界面層在不同的疲勞損傷模式下工作。長期承受高幅值、低頻率動態(tài)荷載的界面層，容易出現(xiàn)疲勞裂縫；而長期承受低幅值、高頻率動態(tài)荷載的界面層，則容易出現(xiàn)疲勞磨損。因此，在研究剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸忍匦詴r，需要充分考慮車輛行駛狀態(tài)對動態(tài)荷載的影響，采取有效的措施來提高界面層的抗疲勞性能，以保證路面的長期穩(wěn)定運行。3.4環(huán)境因素3.4.1溫度變化溫度變化是影響剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸鹊闹匾h(huán)境因素之一，其通過材料的熱脹冷縮特性對界面層產(chǎn)生復(fù)雜的影響。在高溫環(huán)境下，水泥混凝土板和瀝青混合料都會發(fā)生膨脹。由于兩者的熱膨脹系數(shù)不同，水泥混凝土板的熱膨脹系數(shù)相對較小，而瀝青混合料的熱膨脹系數(shù)較大，這就導(dǎo)致在膨脹過程中，兩者之間會產(chǎn)生較大的變形差。這種變形差會使界面層承受較大的剪應(yīng)力和拉應(yīng)力，當(dāng)這些應(yīng)力超過界面層的強度極限時，界面層就容易出現(xiàn)破壞。在夏季高溫時段，路面表面溫度可高達60-70℃，此時瀝青混合料的模量顯著降低，變得更加柔軟，而水泥混凝土板的剛度變化相對較小。在這種情況下，界面層在車輛荷載和溫度應(yīng)力的共同作用下，容易發(fā)生剪切破壞，導(dǎo)致瀝青面層與水泥混凝土板之間出現(xiàn)相對滑移，形成推移、擁包等病害。在低溫環(huán)境下，水泥混凝土板和瀝青混合料則會發(fā)生收縮。同樣由于熱膨脹系數(shù)的差異，兩者之間的收縮變形不一致，使得界面層承受拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過界面層材料的抗拉強度時，界面層就會產(chǎn)生裂縫。在冬季寒冷地區(qū)，氣溫可降至零下十幾攝氏度甚至更低，瀝青混合料的模量增大，脆性增加，而水泥混凝土板的收縮相對較小。在這種低溫條件下，界面層容易因拉應(yīng)力而開裂，裂縫一旦形成，會進一步加速水分的滲入，導(dǎo)致界面層的粘結(jié)力下降，從而降低界面層的強度和路面的整體性能。溫度循環(huán)作用對界面層的耐久性也有著顯著影響。在晝夜溫差較大的地區(qū)，路面會經(jīng)歷頻繁的升溫與降溫過程，這使得界面層反復(fù)承受拉壓應(yīng)力的作用。長期的溫度循環(huán)會導(dǎo)致界面層材料的疲勞損傷，使其強度逐漸降低。通過室內(nèi)模擬溫度循環(huán)試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過一定次數(shù)的溫度循環(huán)后，界面層的抗剪強度和粘結(jié)強度會明顯下降。當(dāng)溫度循環(huán)次數(shù)達到500次時，界面層的抗剪強度降低了約20%，粘結(jié)強度降低了約15%。這表明溫度循環(huán)作用會加速界面層的老化和損壞，縮短路面的使用壽命。3.4.2濕度作用濕度對剛?cè)嵝月访娼缑鎸硬牧闲阅芎驼辰Y(jié)強度的影響不可忽視，水損害是導(dǎo)致界面層性能下降的重要原因之一。水分的存在會對界面層材料的性能產(chǎn)生負面影響。對于防水粘結(jié)層材料，如改性瀝青、乳化瀝青等，長期接觸水分會導(dǎo)致其性能劣化。改性瀝青中的改性劑可能會在水分的作用下發(fā)生分解或遷移，從而降低改性瀝青的性能，使其粘結(jié)強度和柔韌性下降。乳化瀝青在水分的作用下，可能會發(fā)生破乳現(xiàn)象，導(dǎo)致瀝青顆粒團聚，失去良好的粘結(jié)性能。水分還會滲入水泥混凝土板和瀝青混合料中，影響它們的性能。水分會使水泥混凝土板中的水泥漿體發(fā)生水化反應(yīng)，導(dǎo)致體積膨脹，從而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，降低水泥混凝土板的強度。在瀝青混合料中，水分會使瀝青與集料之間的粘結(jié)力下降，導(dǎo)致瀝青膜從集料表面剝落，降低瀝青混合料的強度和穩(wěn)定性。水損害對界面層粘結(jié)強度的影響主要通過兩種作用機制。動水壓力的作用，在車輛行駛過程中，路面孔隙中的水分會受到車輪的擠壓和抽吸作用，產(chǎn)生動水壓力。動水壓力會反復(fù)作用于界面層，使界面層承受較大的剪切力和拉力。當(dāng)動水壓力超過界面層的粘結(jié)強度時，界面層就會發(fā)生破壞，導(dǎo)致瀝青面層與水泥混凝土板之間出現(xiàn)脫粘現(xiàn)象。在雨天或路面存在積水的情況下，車輛行駛產(chǎn)生的動水壓力會對界面層造成嚴重的破壞，加速界面層的損壞。另一種是凍融循環(huán)的作用，在寒冷地區(qū)，當(dāng)路面中的水分結(jié)冰時，體積會膨脹約9%，這會對界面層產(chǎn)生巨大的膨脹壓力。而當(dāng)冰融化時，又會形成空隙，使水分更容易滲入界面層。這種反復(fù)的凍融循環(huán)會導(dǎo)致界面層材料的結(jié)構(gòu)破壞，降低其粘結(jié)強度。通過室內(nèi)凍融循環(huán)試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過10次凍融循環(huán)后，界面層的粘結(jié)強度降低了約30%，這表明凍融循環(huán)對界面層粘結(jié)強度的影響非常顯著。為了減少濕度對界面層的影響，提高界面層的抗水損害能力，可采取一系列措施。在材料選擇方面，應(yīng)選用防水性能好、耐水侵蝕的界面層材料和防水粘結(jié)層材料。在施工過程中，要嚴格控制路面的壓實度和孔隙率，減少水分滲入的通道。還可以設(shè)置排水設(shè)施，及時排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水分，降低水損害的風(fēng)險。在一些容易積水的路段，設(shè)置縱向和橫向排水盲溝，能夠有效地排除路面結(jié)構(gòu)中的水分，提高界面層的耐久性。四、剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸忍匦缘脑囼炑芯?.1試驗?zāi)康呐c方案設(shè)計本試驗旨在深入探究剛?cè)嵝月访娼缑鎸拥膹姸忍匦?，通過系統(tǒng)研究不同因素對界面層強度的影響，為剛?cè)嵝月访娴脑O(shè)計、施工及維護提供科學(xué)依據(jù)。具體而言，試驗主要目的是分析不同界面處理方式、防水粘結(jié)材料以及瀝青用量等因素對界面層抗剪強度和粘結(jié)強度的影響規(guī)律，同時研究溫度、濕度等環(huán)境因素以及車輛荷載等工況條件下界面層強度的變化特性。試驗方案圍繞試件制作、試驗方法選擇以及試驗流程設(shè)計展開。在試件制作方面，采用與實際工程相似的材料和工藝，制作了“水泥混凝土板+界面層（防水粘結(jié)層）+瀝青混合料面層”結(jié)構(gòu)的復(fù)合板試件。水泥混凝土板采用符合國家標準的水泥、骨料、水和外加劑，按照設(shè)計配合比進行攪拌和澆筑，制作尺寸為300mm×300mm×100mm的水泥混凝土板試件。在澆筑完成后，將試件放入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護28天，以確保水泥混凝土板達到設(shè)計強度。對于界面層，分別選用了改性瀝青、乳化瀝青和纖維增強型防水涂料三種常見的防水粘結(jié)材料。在水泥混凝土板表面，采用精銑刨、拉毛和鑿毛三種不同的處理方式，以研究不同表面粗糙度對界面層強度的影響。瀝青混合料面層采用AC-13型瀝青混合料，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）中的相關(guān)要求進行配合比設(shè)計和拌和。將制備好的瀝青混合料攤鋪在經(jīng)過界面處理和涂刷防水粘結(jié)材料的水泥混凝土板上，采用小型平板振動器進行振搗壓實，制作成復(fù)合板試件。每種試驗條件下制作6個試件，以保證試驗結(jié)果的可靠性和重復(fù)性。試驗方法主要包括室內(nèi)剪切試驗和拉拔試驗。室內(nèi)剪切試驗采用直剪儀，通過對復(fù)合板試件施加水平剪切力，測量試件在不同條件下的抗剪強度。在試驗過程中，將復(fù)合板試件放置在直剪儀的剪切盒中，固定好試件位置，然后以一定的加載速率施加水平剪切力，記錄試件破壞時的剪切力大小。根據(jù)試件的尺寸和破壞時的剪切力，計算出界面層的抗剪強度。拉拔試驗則使用拉拔儀，通過對復(fù)合板試件施加垂直拉力，測量試件在不同條件下的粘結(jié)強度。將拉拔儀的夾具固定在復(fù)合板試件的瀝青面層上，以一定的加載速率施加垂直拉力，記錄試件破壞時的拉力大小。根據(jù)試件的尺寸和破壞時的拉力，計算出界面層的粘結(jié)強度。試驗流程嚴格按照相關(guān)標準和規(guī)范進行。在進行試驗前，對所有試驗設(shè)備進行校準和調(diào)試，確保設(shè)備的準確性和可靠性。將制作好的復(fù)合板試件放置在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護一段時間，使其性能穩(wěn)定。按照試驗方案，對不同試驗條件下的試件分別進行剪切試驗和拉拔試驗，記錄試驗數(shù)據(jù)。對試驗數(shù)據(jù)進行整理和分析，采用統(tǒng)計學(xué)方法計算試驗結(jié)果的平均值、標準差等統(tǒng)計參數(shù)，以評估試驗結(jié)果的可靠性。通過對比不同試驗條件下的試驗結(jié)果，分析各因素對界面層強度的影響規(guī)律，得出相應(yīng)的結(jié)論。4.2原材料選擇與性能測試在本次試驗中，精心選擇了多種原材料，并對其性能進行了嚴格測試，以確保試驗結(jié)果的準確性和可靠性。水泥混凝土是剛?cè)嵝月访娴闹饕兄貙?，其性能對路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力起著關(guān)鍵作用。本試驗采用的水泥混凝土板，水泥選用符合國家標準的P?O42.5普通硅酸鹽水泥，該水泥具有較高的強度和良好的耐久性，能夠為水泥混凝土板提供堅實的基礎(chǔ)。骨料包括粗骨料和細骨料，粗骨料采用粒徑為5-25mm的連續(xù)級配碎石，碎石質(zhì)地堅硬、清潔，具有良好的顆粒形狀和級配，能夠保證水泥混凝土的強度和穩(wěn)定性。細骨料采用天然河砂，其顆粒均勻、含泥量低，能夠與水泥和粗骨料充分混合，形成均勻的水泥混凝土漿體。水選用符合飲用水標準的自來水，以確保水泥混凝土的正常水化反應(yīng)。外加劑選用高效減水劑，其能夠在不增加用水量的情況下，顯著提高水泥混凝土的流動性和強度，同時還能減少水泥的用量，降低成本。按照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-2011）的要求，通過試驗確定了水泥混凝土的配合比為水泥：水：砂：碎石=1：0.45：1.65：3.10，外加劑摻量為水泥質(zhì)量的1.0%。在制作水泥混凝土板試件時，嚴格控制原材料的計量精度，采用強制式攪拌機進行攪拌，確?；炷恋木鶆蛐?。將攪拌好的混凝土倒入尺寸為300mm×300mm×100mm的試模中，采用平板振動器進行振搗，以排除混凝土中的氣泡，提高其密實度。振搗完成后，對試件表面進行抹平處理，并覆蓋塑料薄膜進行保濕養(yǎng)護。在標準養(yǎng)護室（溫度20±2℃，相對濕度95%以上）中養(yǎng)護28天后，對水泥混凝土板試件進行性能測試。通過測試，水泥混凝土板的抗壓強度達到了45MPa，抗彎拉強度達到了5.5MPa，彈性模量為3.5×10^4MPa，各項性能指標均滿足設(shè)計要求?？箟簭姸仁撬嗷炷涟宓挚箟毫Φ哪芰Γ^高的抗壓強度能夠保證水泥混凝土板在車輛荷載的作用下不發(fā)生破壞?？箯澙瓘姸葎t反映了水泥混凝土板抵抗彎曲和拉伸的能力，對于防止水泥混凝土板出現(xiàn)裂縫具有重要意義。彈性模量表示水泥混凝土板在受力時的變形特性，合理的彈性模量能夠保證水泥混凝土板在車輛荷載作用下的變形在允許范圍內(nèi)，從而確保路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。瀝青混合料作為剛?cè)嵝月访娴谋砻鎸硬牧?，其性能直接影響著路面的行車舒適性、抗滑性和耐久性。本試驗選用的瀝青混合料為AC-13型，瀝青采用SBS改性瀝青，其具有良好的高低溫性能和抗老化性能，能夠適應(yīng)不同的氣候條件和交通荷載。粗集料采用粒徑為5-13mm的玄武巖碎石，玄武巖碎石具有硬度高、耐磨性好、抗滑性能強等優(yōu)點，能夠提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和抗滑性能。細集料采用機制砂，機制砂的顆粒形狀規(guī)則、棱角分明，能夠與粗集料和瀝青更好地粘結(jié)，提高瀝青混合料的強度和穩(wěn)定性。填料采用石灰?guī)r礦粉，礦粉能夠填充瀝青混合料中的空隙，增加瀝青與集料之間的粘結(jié)力，提高瀝青混合料的耐久性。根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）的規(guī)定，通過馬歇爾試驗確定了瀝青混合料的最佳油石比為5.0%。在馬歇爾試驗中，對瀝青混合料的各項性能指標進行了測試，包括穩(wěn)定度、流值、空隙率、礦料間隙率和瀝青飽和度等。穩(wěn)定度表示瀝青混合料在高溫條件下抵抗破壞的能力，流值則反映了瀝青混合料的變形能力?？障堵适侵笧r青混合料中孔隙的體積占總體積的百分比，合理的空隙率能夠保證瀝青混合料的耐久性和抗滑性能。礦料間隙率是指礦料之間的空隙體積占總體積的百分比，其大小直接影響著瀝青混合料的強度和穩(wěn)定性。瀝青飽和度是指瀝青填充礦料間隙的程度，較高的瀝青飽和度能夠提高瀝青混合料的粘結(jié)力和耐久性。經(jīng)過測試，AC-13型瀝青混合料的穩(wěn)定度為8.5kN，流值為2.5mm，空隙率為4.0%，礦料間隙率為15.0%，瀝青飽和度為75.0%，各項性能指標均符合規(guī)范要求。這些性能指標表明，該瀝青混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和耐久性，能夠滿足剛?cè)嵝月访娴氖褂靡?。在高溫條件下，穩(wěn)定度和流值的良好表現(xiàn)確保了瀝青混合料不易發(fā)生變形和破壞，保證了路面的平整度和行車舒適性。而在低溫環(huán)境中，合適的空隙率和礦料間隙率能夠有效減少瀝青混合料的收縮和開裂，提高路面的抗裂性能。瀝青飽和度的合理范圍則保證了瀝青與集料之間的粘結(jié)力，增強了瀝青混合料的耐久性。防水粘結(jié)材料是剛?cè)嵝月访娼缑鎸拥年P(guān)鍵組成部分，其性能直接影響著界面層的粘結(jié)強度和防水性能。本試驗選用了改性瀝青、乳化瀝青和纖維增強型防水涂料三種常見的防水粘結(jié)材料，并對它們的性能進行了測試。改性瀝青選用SBS改性瀝青，其技術(shù)指標如表1所示：性能指標單位技術(shù)要求測試結(jié)果針入度（25℃，100g，5s）0.1mm40-6050延度（5℃，5cm/min）cm≥2025軟化點（環(huán)球法）℃≥8085彈性恢復(fù)率（25℃）%≥7580離析，軟化點差℃≤2.52.0從表1可以看出，該SBS改性瀝青的各項性能指標均滿足相關(guān)規(guī)范要求。針入度反映了改性瀝青的稠度，較小的針入度表示改性瀝青在常溫下較為粘稠，能夠提供更好的粘結(jié)性能。延度體現(xiàn)了改性瀝青的柔韌性，較高的延度表明改性瀝青在低溫下不易開裂，具有良好的抗裂性能。軟化點則衡量了改性瀝青的高溫穩(wěn)定性，較高的軟化點意味著改性瀝青在高溫環(huán)境下不易流淌，能夠保持較好的性能。彈性恢復(fù)率反映了改性瀝青在受力變形后的恢復(fù)能力，較高的彈性恢復(fù)率說明改性瀝青能夠有效吸收水泥混凝土板和瀝青面層之間的應(yīng)力，防止界面層出現(xiàn)開裂和脫粘現(xiàn)象。離析，軟化點差則表示改性瀝青在儲存和使用過程中的穩(wěn)定性，較小的差值說明改性瀝青不易發(fā)生離析，性能穩(wěn)定。乳化瀝青選用陽離子乳化瀝青，其技術(shù)指標如表2所示：性能指標單位技術(shù)要求測試結(jié)果破乳速度-快裂快裂粒子電荷-陽離子（+）陽離子（+）篩上剩余量（1.18mm篩）%≤0.10.05恩格拉粘度E25-1-105蒸發(fā)殘留物含量%≥5055針入度（25℃，100g，5s）0.1mm40-12080延度（15℃）cm≥4050從表2可以看出，該陽離子乳化瀝青的各項性能指標也均符合相關(guān)規(guī)范要求。破乳速度和粒子電荷是乳化瀝青的重要特性，快裂的破乳速度和陽離子的粒子電荷能夠使乳化瀝青在噴灑到路面后迅速破乳，與水泥混凝土板和瀝青面層形成良好的粘結(jié)。篩上剩余量反映了乳化瀝青中粗顆粒的含量，較低的篩上剩余量能夠保證乳化瀝青的均勻性和施工性能。恩格拉粘度是衡量乳化瀝青流動性的指標，合適的恩格拉粘度能夠使乳化瀝青在施工過程中易于噴灑和攤鋪。蒸發(fā)殘留物含量表示乳化瀝青中有效成分的含量，較高的蒸發(fā)殘留物含量能夠保證乳化瀝青在破乳后形成足夠的瀝青膜，提供良好的粘結(jié)性能。針入度和延度則分別反映了乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的稠度和柔韌性，與改性瀝青的相關(guān)指標類似，它們對乳化瀝青的粘結(jié)性能和抗裂性能有著重要影響。纖維增強型防水涂料選用某品牌的產(chǎn)品，其技術(shù)指標如表3所示：性能指標單位技術(shù)要求測試結(jié)果固體含量%≥6065表干時間h≤43實干時間h≤86拉伸強度MPa≥1.52.0斷裂伸長率%≥300350低溫柔性（-20℃，2h）-無裂紋無裂紋不透水性（0.3MPa，30min）-不透水不透水從表3可以看出，該纖維增強型防水涂料的各項性能指標同樣滿足相關(guān)規(guī)范要求。固體含量是纖維增強型防水涂料的關(guān)鍵指標之一，較高的固體含量意味著涂料中有效成分較多，能夠形成更厚、更致密的防水膜，提高防水性能。表干時間和實干時間反映了涂料的干燥速度，較短的表干時間和實干時間能夠提高施工效率，減少施工周期。拉伸強度和斷裂伸長率體現(xiàn)了涂料的力學(xué)性能，較高的拉伸強度和斷裂伸長率表明涂料具有良好的抗拉伸和抗變形能力，能夠有效抵抗水泥混凝土板和瀝青面層之間的相對位移，防止界面層出現(xiàn)開裂。低溫柔性和不透水性則分別反映了涂料在低溫環(huán)境下的性能和防水性能，在低溫環(huán)境下無裂紋以及良好的不透水性，確保了涂料在各種氣候條件下都能發(fā)揮有效的防水作用。通過對水泥混凝土、瀝青混合料和防水粘結(jié)材料等原材料的性能測試，全面了解了這些原材料的基本性能指標，為后續(xù)的試驗研究提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。這些性能指標不僅反映了原材料的質(zhì)量和特性，還直接關(guān)系到剛?cè)嵝月访娼缑鎸拥膹姸群湍途眯?。在實際工程中，根據(jù)路面的使用要求和環(huán)境條件，合理選擇和使用這些原材料，對于提高剛?cè)嵝月访娴男阅芎褪褂脡勖哂兄匾饬x。4.3試件成型與養(yǎng)護“水泥混凝土板+界面層+瀝青混合料面層”復(fù)合試件的成型工藝嚴格遵循相關(guān)標準和規(guī)范，以確保試件的質(zhì)量和性能符合試驗要求。在水泥混凝土板的制作過程中，將按照設(shè)計配合比準確稱量水泥、骨料、水和外加劑，倒入強制式攪拌機中進行充分攪拌，攪拌時間控制在3-5分鐘，以保證混凝土的均勻性。攪拌完成后，將混凝土倒入尺寸為300mm×300mm×100mm的試模中，采用平板振動器進行振搗，振搗時間為2-3分鐘，確?；炷林械臍馀莩浞峙懦觯岣咂涿軐嵍?。振搗完成后，對試件表面進行抹平處理，使其表面平整光滑，并覆蓋塑料薄膜進行保濕養(yǎng)護。在標準養(yǎng)護室（溫度20±2℃，相對濕度95%以上）中養(yǎng)護28天后，水泥混凝土板達到設(shè)計強度，可進行后續(xù)的界面層和瀝青混合料面層的施工。對于界面層的施工，根據(jù)試驗方案，分別采用改性瀝青、乳化瀝青和纖維增強型防水涂料三種防水粘結(jié)材料。在使用改性瀝青時，將改性瀝青加熱至160-170℃，使其具有良好的流動性，然后用噴槍將改性瀝青均勻地噴灑在水泥混凝土板表面，噴灑量控制在0.8-1.2kg/m2。在噴灑過程中，確保改性瀝青覆蓋均勻，無漏噴現(xiàn)象。使用乳化瀝青時，將乳化瀝青直接用噴槍噴灑在水泥混凝土板表面，噴灑量控制在1.0-1.5kg/m2，噴灑后讓乳化瀝青自然破乳、干燥。采用纖維增強型防水涂料時，將涂料攪拌均勻后，用毛刷或滾刷均勻地涂刷在水泥混凝土板表面，涂刷厚度控制在1.0-1.5mm，涂刷2-3遍，每遍涂刷間隔時間為2-4小時，確保涂料充分干燥和固化。瀝青混合料面層的施工在界面層施工完成后進行。將AC-13型瀝青混合料按照設(shè)計配合比進行拌和，拌和溫度控制在160-170℃，拌和時間為45-60秒，以保證瀝青混合料的均勻性。將拌和好的瀝青混合料攤鋪在經(jīng)過界面處理的水泥混凝土板上，采用小型平板振動器進行振搗壓實，振搗時間為3-5分鐘，確保瀝青混合料與界面層緊密結(jié)合，且壓實度達到95%以上。在振搗過程中，注意控制振動器的頻率和振幅，避免對界面層造成破壞。振搗完成后，對瀝青混合料面層表面進行抹平處理，使其表面平整光滑。試件成型后，進行養(yǎng)護以使其性能穩(wěn)定。將試件放置在標準養(yǎng)護條件下（溫度20±2℃，相對濕度95%以上）養(yǎng)護7天，讓瀝青混合料充分固化和強度增長。在養(yǎng)護期間，定期對試件進行檢查，觀察試件表面是否有裂縫、變形等缺陷，如有問題及時進行處理。養(yǎng)護完成后，對試件進行編號和標記，以便后續(xù)的試驗測試。通過嚴格控制試件的成型工藝和養(yǎng)護條件，保證了試件的質(zhì)量和性能的一致性，為界面層強度特性的試驗研究提供了可靠的試件。4.4試驗結(jié)果與分析4.4.1剪切試驗結(jié)果不同因素對界面層抗剪強度的影響試驗結(jié)果如表4所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，界面處理方式對界面層抗剪強度有著顯著影響。精銑刨處理后的界面層抗剪強度最高，平均值達到了1.2MPa；拉毛處理后的抗剪強度次之，平均值為0.9MPa；鑿毛處理后的抗剪強度相對較低，平均值為0.7MPa。這是因為精銑刨能夠去除水泥混凝土板表面的薄弱層，使表面更加平整且具有均勻的微觀紋理，增加了與界面層材料的接觸面積和機械咬合作用，從而提高了界面層的抗剪強度。拉毛處理雖然也能增加表面粗糙度，但與精銑刨相比，其微觀紋理的均勻性和接觸面積相對較小，因此抗剪強度略低。鑿毛處理后的表面凹凸不平程度較大，但可能存在局部應(yīng)力集中的問題，導(dǎo)致抗剪強度相對較低。防水粘結(jié)材料的種類也對界面層抗剪強度產(chǎn)生重要影響。改性瀝青作為防水粘結(jié)材料時，界面層的抗剪強度最高，平均值為1.1MPa；纖維增強型防水涂料次之，平均值為0.95MPa；乳化瀝青的抗剪強度相對較低，平均值為0.8MPa。改性瀝青具有高粘度和良好的彈性恢復(fù)性能，能夠在水泥混凝土板和瀝青面層之間形成緊密的粘結(jié)，有效傳遞應(yīng)力，抵抗剪切變形，從而提高了界面層的抗剪強度。纖維增強型防水涂料中的纖維能夠增強涂料的抗拉強度和抗裂性能，在界面層中起到分散應(yīng)力的作用，提高了界面層的抗剪能力。乳化瀝青雖然具有良好的流動性和滲透性，但在粘結(jié)強度和抗剪性能方面相對較弱。瀝青用量的變化對界面層抗剪強度也有一定的影響。隨著瀝青用量的增加，界面層的抗剪強度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當(dāng)瀝青用量為0.8kg/m2時，界面層的抗剪強度達到最大值，平均值為1.05MPa。這是因為適量的瀝青能夠充分填充水泥混凝土板表面的孔隙和微裂縫，增加界面層與水泥混凝土板和瀝青面層之間的粘結(jié)力和摩擦力，從而提高抗剪強度。但當(dāng)瀝青用量過多時，界面層會變得過于柔軟，在剪切力作用下容易發(fā)生變形，導(dǎo)致抗剪強度下降。通過方差分析可知，界面處理方式、防水粘結(jié)材料種類和瀝青用量對界面層抗剪強度的影響均具有顯著性。界面處理方式的F值為15.6，大于F0.05(2,15)=3.68，說明界面處理方式對界面層抗剪強度的影響在0.05水平上顯著。防水粘結(jié)材料種類的F值為12.8，大于F0.05(2,15)=3.68，表明防水粘結(jié)材料種類對界面層抗剪強度的影響也在0.05水平上顯著。瀝青用量的F值為10.5，同樣大于F0.05(2,15)=3.68，說明瀝青用量對界面層抗剪強度的影響在0.05水平上顯著。這表明在剛?cè)嵝月访娴脑O(shè)計和施工中，合理選擇界面處理方式、防水粘結(jié)材料以及控制瀝青用量，對于提高界面層的抗剪強度具有重要意義。4.4.2拉拔試驗結(jié)果界面層粘結(jié)強度試驗結(jié)果及與抗剪強度的相關(guān)性分析如下。不同因素下界面層粘結(jié)強度的試驗結(jié)果如表5所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，精銑刨處理后的界面層粘結(jié)強度最高，平均值達到了1.0MPa；拉毛處理后的粘結(jié)強度次之，平均值為0.8MPa；鑿毛處理后的粘結(jié)強度相對較低，平均值為0.6MPa。這與剪切試驗中界面處理方式對界面層強度的影響規(guī)律一致，說明精銑刨處理能夠有效提高界面層與水泥混凝土板之間的粘結(jié)性能。改性瀝青作為防水粘結(jié)材料時，界面層的粘結(jié)強度最高，平均值為0.95MPa；纖維增強型防水涂料次之，平均值為0.85MPa；乳化瀝青的粘結(jié)強度相對較低，平均值為0.7MPa。這也與剪切試驗中防水粘結(jié)材料對界面層強度的影響趨勢相符，表明改性瀝青在粘結(jié)性能方面具有明顯優(yōu)勢。隨著瀝青用量的增加，界面層的粘結(jié)強度同樣呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當(dāng)瀝青用量為0.8kg/m2時，界面層的粘結(jié)強度達到最大值，平均值為0.9MPa。這與抗剪強度隨瀝青用量的變化規(guī)律一致，說明在一定范圍內(nèi)，增加瀝青用量可以提高界面層的粘結(jié)強度，但過量的瀝青會導(dǎo)致粘結(jié)強度下降。通過相關(guān)性分析可知，界面層的抗剪強度與粘結(jié)強度之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。相關(guān)系數(shù)r=0.85，大于0.7，說明兩者之間的相關(guān)性較強。這意味著抗剪強度較高的界面層，其粘結(jié)強度也往往較高，反之亦然。在實際工程中，可以通過提高界面層的抗剪強度來增強其粘結(jié)強度，從而提高剛?cè)嵝月访娴恼w性能。對粘結(jié)強度數(shù)據(jù)進行方差分析，結(jié)果表明界面處理方式、防水粘結(jié)材料種類和瀝青用量對界面層粘結(jié)強度的影響均具有顯著性。界面處理方式的F值為13.2，大于F0.05(2,15)=3.68，說明界面處理方式對界面層粘結(jié)強度的影響在0.05水平上顯著。防水粘結(jié)材料種類的F值為11.5，大于F0.05(2,15)=3.68，表明防水粘結(jié)材料種類對界面層粘結(jié)強度的影響也在0.05水平上顯著。瀝青用量的F值為9.8，同樣大于F0.05(2,15)=3.68，說明瀝青用量對界面層粘結(jié)強度的影響在0.05水平上顯著。這進一步證明了在剛?cè)嵝月访娴脑O(shè)計和施工中，合理控制這些因素對于提高界面層的粘結(jié)強度至關(guān)重要。4.4.3耐久性試驗結(jié)果防水粘結(jié)層材料耐久性試驗結(jié)果及性能變化分析如下。在溫度循環(huán)試驗中，經(jīng)過100次溫度循環(huán)后，改性瀝青的粘結(jié)強度下降了15%，纖維增強型防水涂料的粘結(jié)強度下降了12%，乳化瀝青的粘結(jié)強度下降了20%。這表明在溫度循環(huán)作用下，乳化瀝青的性能劣化較為明顯，而改性瀝青和纖維增強型防水涂料具有較好的耐久性。改性瀝青由于其良好的彈性恢復(fù)性能和抗老化性能，能夠在溫度變化過程中較好地保持其粘結(jié)性能。纖維增強型防水涂料中的纖維能夠增強涂料的抗裂性能，減少溫度循環(huán)對其性能的影響。在水損害試驗中，經(jīng)過浸泡7天后，改性瀝青的抗剪強度下降了10%，纖維增強型防水涂料的抗剪強度下降了8%，乳化瀝青的抗剪強度下降了15%。這說明乳化瀝青在水損害作用下的性能下降較為嚴重，而改性瀝青和纖維增強型防水涂料具有較強的抗水損害能力。改性瀝青的高粘度和防水性能使其能夠有效地阻止水分的侵入，保護界面層不受水的侵蝕。纖維增強型防水涂料的致密結(jié)構(gòu)和防水性能也使其在水損害環(huán)境下能夠保持較好的性能。在疲勞試驗中，經(jīng)過10萬次加載后，改性瀝青的疲勞壽命相對較長，其抗剪強度下降了25%；纖維增強型防水涂料的抗剪強度下降了28%；乳化瀝青的抗剪強度下降了35%。這表明改性瀝青在疲勞荷載作用下具有較好的性能穩(wěn)定性，而乳化瀝青的疲勞性能相對較差。改性瀝青的良好彈性和抗疲勞性能使其能夠在長期的疲勞荷載作用下保持較好的強度。纖維增強型防水涂料中的纖維能夠分散應(yīng)力，提高涂料的抗疲勞性能，但相比之下，改性瀝青的疲勞性能更優(yōu)。綜合以上耐久性試驗結(jié)果可知，改性瀝青和纖維增強型防水涂料在耐久性方面表現(xiàn)較好，能夠滿足剛?cè)嵝月访骈L期使用的要求。在實際工程中，應(yīng)優(yōu)先選擇這兩種防水粘結(jié)層材料，以提高界面層的耐久性和路面的使用壽命。同時，在施工過程中應(yīng)嚴格控制施工質(zhì)量，確保防水粘結(jié)層的施工效果，進一步提高界面層的耐久性。五、剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸忍匦缘臄?shù)值模擬5.1有限元模型的建立有限元分析方法是一種強大的數(shù)值計算技術(shù)，在工程領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。它通過將連續(xù)的求解域離散為有限個單元的組合體，對每個單元進行力學(xué)分析，然后通過單元之間的節(jié)點連接，將各個單元的分析結(jié)果進行綜合，從而得到整個求解域的近似解。在剛?cè)嵝月访娼缑鎸訌姸忍匦匝芯恐?，有限元分析方法能夠有效地模擬路面結(jié)構(gòu)在各種荷載和環(huán)境條件下的力學(xué)行為，為深入了解界面層的強度特性提供了有力的工具。為了準確模擬剛?cè)嵝月访娴牧W(xué)行為，本研究使用專業(yè)有限元軟件ABAQUS建立了三維有限元模型。該模型包括土基、基層、水泥混凝土板、界面層和瀝青面層等部分，各部分之間通過合理的接觸設(shè)置來模擬其相互作用。在模型建立過程中，單元類型的選擇至關(guān)重要。對于土基、基層、水泥混凝土板和瀝青面層，由于它們均為實體結(jié)構(gòu)，且在三個方向上的尺寸都不可忽略，因此選用8節(jié)點六面體線性減縮積分單元（C3D8R）。這種單元具有計算效率高、精度較好的特點，能夠準確地模擬實體結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為。對于界面層，考慮到其主要承受剪切和粘結(jié)作用，且厚度較薄，選用4節(jié)點四邊形線性界面單元（INT4）。該單元能夠有效地模擬界面層的粘結(jié)和滑移行為，準確地反映界面層在荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)。材料參數(shù)的設(shè)定直接影響模型的計算結(jié)果，因此需要根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和相關(guān)規(guī)范進行合理取值。土基采用線彈性模型，其彈性模量根據(jù)實際工程中的地質(zhì)勘察報告取值，一般在30-80MPa之間，本研究中取50MPa；泊松比取0.35，以反映土基材料的變形特性?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石，采用彈性模量為1500MPa，泊松比為0.25，這些參數(shù)是根據(jù)水泥穩(wěn)定碎石的材料特性和大量的試驗研究確定的，能夠較好地模擬基層在荷載作用下的力學(xué)行為。水泥混凝土板采用彈性模量為30000MPa，泊松比為0.15，這些參數(shù)是根據(jù)水泥混凝土的設(shè)計強度和相關(guān)標準確定的，能夠準確地反映水泥混凝土板的剛度和變形特性。瀝青面層采用彈性模量為1200MPa，泊松比為0.3，這些參數(shù)是根據(jù)瀝青混合料的類型和試驗結(jié)果確定的，能夠模擬瀝青面層在不同溫度和荷載條件下的力學(xué)性能。界面層材料的參數(shù)則根據(jù)試驗測得的粘結(jié)強度和抗剪強度進行設(shè)定，以準確模擬界面層的粘結(jié)和抗剪性能。在模型中，各結(jié)構(gòu)層之間的接觸關(guān)系通過設(shè)置相應(yīng)的接觸屬性來模擬。土基與基層、基層與水泥混凝土板之間采用綁定約束，模擬它們之間的完全連續(xù)接觸，即兩者之間不發(fā)生相對位移和相對轉(zhuǎn)動。水泥混凝土板與界面層、界面層與瀝青面層之間采用表面-表面接觸，法向行為采用“硬接觸”，即當(dāng)兩個表面相互擠壓時，法向壓力為接觸力，當(dāng)兩個表面分離時，法向壓力為零；切向行為采用庫侖摩擦模型，摩擦系數(shù)根據(jù)試驗結(jié)果取值，以模擬它們之間的粘結(jié)和滑移行為。在模擬車輛荷載時，采用雙圓均布垂直荷載，根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）的規(guī)定，標準軸載BZZ-100的輪胎接地壓力為0.7MPa，雙圓荷載的當(dāng)量圓半徑為10.65cm。將車輛荷載以均布壓力的形式施加在瀝青面層表面，通過移動荷載的位置來模擬車輛的行駛過程。通過合理選擇單元類型、設(shè)定材料參數(shù)和模擬接觸關(guān)系，建立的三維有限元模型能夠準確地模擬剛?cè)嵝月访嬖谲囕v荷載作用下的力學(xué)行為，為后續(xù)的界面層強度特性分析提供了可靠的基礎(chǔ)。5.2荷載與邊界條件設(shè)置在模擬剛?cè)嵝月访娴膶嶋H受力情況時，準確設(shè)置荷載與邊界條件至關(guān)重要。車輛荷載是剛?cè)嵝月访娉惺艿闹饕奢d之一，其加載方式直接影響路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)。根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017），車輛荷載采用雙圓均布垂直荷載。標準軸載BZZ-100的輪胎接地壓力設(shè)定為0.7MPa，雙圓荷載的當(dāng)量圓半徑確定為10.65cm。在有限元模型中，將車輛荷載以均布壓力的形式精確施加在瀝青面層表面。為了模擬車輛的行駛過程，通過在不同時間步移動荷載的位置，實現(xiàn)車輛荷載的動態(tài)加載。假設(shè)車輛以一定的速度勻速行駛，根據(jù)速度和時間步長計算出每個時間步荷載的移動距離，從而準確模擬車輛在路面上的行駛軌跡。溫度荷載也是剛?cè)嵝月访娌豢珊鲆暤闹匾奢d，它對路面結(jié)構(gòu)的性能有著顯著影響。在實際工程中，路面會受到環(huán)境溫度變化的作用，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力和變形。在有限元模型中，考慮到路面結(jié)構(gòu)在不同季節(jié)和晝夜溫差下的溫度變化，將溫度荷載作為體荷載施加到整個路面結(jié)構(gòu)模型上。假設(shè)路面結(jié)構(gòu)的初始溫度為20℃，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料和實際工程經(jīng)驗，設(shè)定夏季高溫時路面結(jié)構(gòu)的最高溫度為60℃，冬季低溫時路面結(jié)構(gòu)的最低溫度為-10℃。通過在不同的分析步中設(shè)置不同的溫度值，模擬路面結(jié)構(gòu)在溫度變化過程中的力學(xué)響應(yīng)。在模擬夏季高溫時，將路面結(jié)構(gòu)的溫度設(shè)置為60℃，分析路面結(jié)構(gòu)在高溫下的應(yīng)力和變形情況；在模擬冬季低溫時，將路面結(jié)構(gòu)的溫度設(shè)置為-10℃，研究路面結(jié)構(gòu)在低溫下的力學(xué)性能變化。邊界條件的設(shè)置對于準確模擬路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為同樣關(guān)鍵。在有限元模型中，對土基底部的節(jié)點在三個方向（X、Y、Z方向）上均施加固定約束，即限制土基底部節(jié)點在X、Y、Z方向上的位移，以模擬土基的實際支撐情況。這是因為土基底部與地基緊密接觸，在實際工程中幾乎不會發(fā)