沥青基隔离层层间力学特性研究

基于机场刚性道面研发了一种新型隔离层材料，以同步碎石封层和微表处(稀浆封层)组成的沥青基隔离层，并通过室内剪切摩擦试验的方法，探究不同温度、法向力影响下设置沥青隔离层对道面层间力学特性的影响，以及不同类型隔离层对道面层间力学特性的影响。结果表明道面结构层间剪切摩擦特性曲线存在三个阶段，分别为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段。设置隔离层可减小道面层间的水平约束力。温度对设置沥青基隔离层的影响较大，法向力对层间剪切曲线在弹性阶段的影响较小，但对塑性阶段的稳定剪力值影响较大。层间法向应力与剪应力稳定值符合典型的摩尔–库伦本构模型。

水泥混凝土铺面结构面层与基层之间设置隔离层将会改变其层间力学性能， 进而影响面层和基层的协调变形和结构受力。

目前大部分国内外许多学者将推移试验和剪切试验作为层间性能的重要获取手段， 对此进行了大量研究。Jeong [1]等利用推移装置，对有无隔离层等不同工况下的层间摩擦特性进行了试验，获得不同剪切次数下的层间相对滑移–摩擦力曲线结果。

在机场水泥道面方面， Dulce 和Jeffery [2]依托机场NAPDF现场足尺试验，利用道面面层板顶和板底测试应变，以IP 表征层间结合状态的强弱。胡佳佳[3]对在基层上设置隔离层的混凝土路面结构的层间力学特性进行研究。胡凯健[4]对刚柔复合式试件进行45˚斜剪试验，进行了路面层间剪应力分析以及现场路面的检测。刘柏康[5]等依托某公路的蜡制隔离层水泥混凝土路面进行了层间力学性能分析。曹明明[6]等对复合式路面提出了层间抗剪强度的评价方法，并将成果应用实际工程。

武书华[7]等利用SST 试验机进行重复剪切试验，对层间黏结系数、剪切弹性模量、疲劳寿命进行了评价。

目前的研究主要集中在公路水泥路面领域，有关机场水泥道面的研究还很匮乏。为此，本文利用室内剪切摩擦试验的方法，探究了不同温度、法向力影响下设置沥青隔离层对机场道面层间力学特性的影响，以及不同类型隔离层对机场道面层间力学特性的影响。

2. 剪切摩擦试验方法 2.1. 试验仪器 试验仪器由固定支架、试件槽、切向力加载平面和法向加载系统组成。仪器的固定支架和试件槽由高强度钢材构成。试件槽由可移动的环形槽和固定的U 型槽组成，允许放入直径为150 mm 的试件，切向力加载平面受力后带动环形槽向下剪切整个试件。法向加载系统包括加载金属圆盘、压力传感器和液压传动装置。

2.2. 试件制取 实验室内铺设5 cm 厚的水稳碎石，利用塑料膜覆盖并每天进行适当洒水养生。养生龄期到达7 天后在水稳碎石上铺设隔离层结构或直接浇筑水泥混凝土。

隔离层铺设完成后在模具中一次性浇筑5 cm 的水泥混凝土，洒水养生28 天后利用装配有直径为150 mm 钻头的钻芯机在所铺设区域内进行钻芯，获取剪切摩擦试验所需的试件。