近年来 ，我 国水 泥混凝 土路面发 展很快 ，但
令人担忧 的是 ，许多路面使用时间不长就 出现 了
病害，大多数发生在接缝位 置¨ 】。混凝 土路 面
胀缝 的宽度 随气 温而变化 ，当气温上 升时，缝 中
的填料被挤 出，气温下降时性能较差的填缝料不
能恢复原状 ，这样 缝 中就 出现 了空隙 ，从 而使泥
砂、石屑等杂物 侵入缝 中，成 为板块伸胀 时的障
碍 _4 J。挤入的硬物将引起板边胀裂 ，雨雪水便沿
此空隙渗入 ，损坏基层 和垫层 ，造成路 面接缝处
的变形和破损 。因此 ，水泥混凝土路面接缝处理
的好坏 ，直接 影响水泥混凝 土路面 的使用 寿命 ，
要保证接缝处于 良好的使用状态 ，必须采用优 良
的密封 材料、合 理 的密封 结构 和正 确 的密封 施
工 [ - 。
将低模量和高位移 的硅酮胶材料应用于混凝
土路面嵌缝材料 ，在 接缝变形迫使密封胶受拉变
形时产生低的拉伸应力作用于混凝 土接缝壁 ，不
致产生粘接破坏…。高的位移 (变位)能力有利于
密封胶适应混凝土路面接缝的各种运动 (水平伸
缩 ，垂直于路 面的摆动剪切和路板翘 曲的拉伸压
缩 、路板在车辆轴载作用下产生 的高频振动)而自
身不被破坏。通过这样的材料性能设计，保证接
缝密封无论从粘接界面还是密封胶本体都不发生
破坏。但是嵌缝材料宽深 比的设计直接影响到路
面力学性能，有国外文献和数据表明宽深 比存在
一 个最优设计 ，如 图 1所示。因此本 文通过有 限
元分析寻求这一最优优化设计。
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卜叫
w 二 -l-， 王w S=O S=0 S=O
图 1 橡胶嵌缝材料的宽深 比设计
l 有限元模型
对宽深比分别为 2：1、1：1和 1：2的密封胶
体系建立轴对称有 限元模 型，由密封胶和刚性路
面组成，如图 2所示。密封胶 和路面 的单元属性
均选择二维轴对称实体单元。
(a)W／D =2：1 (b)W／D=1：1 (c)W／D=1：2
图 2 不 同宽深 比密封胶嵌缝路面有限元模型
由于密封胶材料在单 向拉伸和压缩时表现出
的力学性能有很大的不 同，因此选择拉伸和压缩
具有不同力学行为的本构模型来模拟橡胶材料的
力学 特 性是 非 常 关 键 的。为 此 ，笔者 利 用 IN．
STRON材料实验机对 尺寸为宽 19ram、厚 21mm、
标距 80mm的长效耐久密封橡胶材料进行了拉伸
和压缩试验 ，位移 一载荷曲线如图 3所示。
从图 3(a)可以看 出，橡胶材料在承受压缩载
荷 时 ，具有 明显 的弹性 阶段 ，表 现 出较低 的弹性模

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