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沥青路面结构设计论文样例十一篇

时间:2023-03-10 15:03:59

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沥青路面结构设计论文

篇1

当前许多沥青路面在通车时间不长就出现裂缝、车辙等早期损坏,而车辆严重超载是造成早期破坏的重要原因。为此,有必要深入研究重载交通沥青路面结构设计。本文先从重载沥青路面设计存在的问题入手,研究了重载沥青路面标准轴载、轴载换算方法,并提出适用于重载道路的沥青路面设计。

1 重载交通沥青路面设计存在的问题

我国现行路面设计方法均以常规荷载为依据,仅适用于轴重 以下的情况,而大于 时尚未提及,将现行方法用于超载路面设计,从工程结构的安全性而言是不能容许的。目前沥青路面的设计存在以下差异:

(1)轴载等效换算。规范规定,轴载等效换算公式适用 以下轴载。(2)设计标准。普通沥青路面以路表弯沉为设计指标,以层底拉应力为验算指标,并没有车辙指标。(3)材料性质。当轴载很大时,材料非线性的影响非常显著。

2 重载交通沥青路面标准轴载

2.1 重载交通标准轴重

根据重载交通调查,大部分超载车辆在12~13t之间,双联轴一般超载达到20~30t,按单轴计算,轴重在10~15t范围内,所以建议设计标准轴重取13t。

2.2 重载交通沥青路面设计标准

对于超重载道路,其半刚性基层为承重层,多采用二灰碎石或水泥稳定碎石等材料。重载沥青路面上车辙也是主要的破坏形式。建议对于重载交通,采用沥青面层的车辙和土基顶面压应变作为预防车辙破坏的设计指标。

3 重载交通沥青路面轴载换算方法研究

3.1 轴载换算方法的基本原则

不同轴载作用次数的换算应遵循等效破坏原则,即同一路面结构在不同轴载作用下达到相同的疲劳损坏。因此,以弯沉为设计指标时,应遵循弯沉等效原则。

3.2 以路表弯沉值为设计指标的轴载换算方法

路表弯沉随轴重的增加呈幂函数增长。假设轴重 作用下,路表弯沉分别为 ,可以得出:

(3.1)

现行规范可以得到设计弯沉值 的计算公式如下:

(3.2)

式中, 为公路等级系数, 为面层类型系数, 为基层类型系数。

式3.2为设计弯沉的寿命为 ,故可以得到不同轴载的设计弯沉值比为:

(3.3)

由式3.1得到不同轴载的设计弯沉值比为:

(3.4)

联立式3.3和式3.4得到:

(3.5)

式中 为弯沉等效轴载换算指数。当轴载大于 时,等效换算指数取 ;而小于 时,仍按规范取值为 。

4 重载交通沥青路面结构设计方法研究

对于超重载车辆较多的道路,按额定荷载进行路面设计,很难满足使用寿命的要求。若按最大超载设计,会使路面过厚而不经济。因此有必要在交通特性及轴载换算方法研究的基础上,系统地提出适合于重载道路的沥青路面设计方法。

4.1 设计指标

重载沥青路面设计应采用多指标体系,包括路表弯沉、整体性基层和底基层的层底拉应力。因此仍以设计弯沉值作为路面厚度设计的控制指标,以半刚性基层和底基层层底弯拉应力、土基顶面压应变和沥青面层的车辙作为检验指标,对最大轴载进行半刚性基层和底基层极限弯拉应力验算。设计弯沉仍采用下式:

(4.1)

4.2 交通参数

路面设计时,需采集交通量和轴载等数据,进行标准轴载作用次数计算。

(1)交通资料:设计使用期内设计车道的标准轴载累计作用次数 ,则有:

(4.2)

(2)使用期内年平均当量轴次增长率:首先估计一般车辆和重载车辆的增长率,来计算年平均当量轴次增长率 。

(3)标准轴载及轴载换算:对于 以下轴载,按照规范进行弯沉和弯拉应力等效轴载换算。对于 以上轴载,通过等效轴载换算公式:

(4.3)

土基顶面压应变等效轴载换算公式为:

(4.4)

弯拉应力等效轴载换算公式为:

(4.5)

车辙等效轴载换算公式为:

(4.6)

式中, 为标准轴载累计当量轴次, 为换算车型各级轴载作用次数, 为标准轴载, 为换算车型各级轴载, 和 为轴数系数, 和 为轮组系数。

4.4 重载沥青路面结构组合设计和厚度计算

需要测定土基回弹模量,对土基回弹模量乘以0.8~0.9的折减系数。通过对重载道交通特性、材料性能及使用状况分析,拟定几种结构组合供重载路面设计参考。利用弹性层状体系理论确定路面厚度,进行重载沥青路面设计。

重载路面推荐结构

4.5 设计步骤

根据前文的研究并参考规范,可归纳出重载沥青路面设计步骤为:

(1)交通资料的收集。交通资料包括:初始年日平均交通量和轴载谱、超载方式和超载规律、历年交通量及交通组成、方向分配系数、车道分配系数、轴载年平均增长率等,判断是否适用于重载路面设计方法。若适用,利用研究结果进行轴载换算及使用年限内累计标准轴次的计算,最后计算设计弯沉。

(2)收集资料,并结合原有路面的使用及破坏情况,选择适于重载道路的材料并初拟路面结构。试验测定各结构层的抗压回弹模量、劈裂强度等设计参数。

(3)根据设计弯沉值计算路面厚度,并进行半刚性基层、底基层容许弯拉应力、极限弯拉应力验算及土基顶面容许压应变和沥青面层车辙验算。若不满足要求,或调整路面结构层厚度,或变更路面结构组合,然后重新进行计算。

5 结论

我国现行路面设计方法是以常规荷载为依据的,对于超重载交通,规范尚未提及,以致造成路面结构的早期破坏。在重载沥青路面结构设计中,可采用多指标体系,包括路表弯沉、整体性基层和底基层的层底拉应力等。通过重载交通路面设计方法研究,延长路面的使用寿命,大大提高通行能力。

参考文献

[1] 刘颖.重载道路路面设计方法研究.[D].[硕士论文].西安:长安大学.2001

[2] 胡昌斌,黄晓明.重载交通沥青路面典型早期破损与成因分析.[J].福建建筑.2005

[3] 王新忠.重载交通沥青路面设计方法研究.[D].[硕士论文].西安:长安大学.2005

[4] 王冀蓉.重载长寿命沥青路面设计轴载分析.[D].[硕士论文].长沙:湖南大学.2007

篇2

路面设计的目标是通过合理的设计方法使得道路在设计使用年限内能够提供安全、舒适、快捷的服务。然而,目前我国高速公路沥青路面普遍存在着初、早期破坏,且主要破坏型式同上个世纪90年代以前轻交通状况下相比已发生了一定的变化。过去,沥青路面损坏主要包括龟裂、车辙、低温开裂等,这也是路面设计时重点控制的损坏类型。但是,随着路面结构强度的提高和路面损坏期的提前,这些传统损坏出现得越来越少,有些已经不再出现,而目前出现的损坏,不论是其形态还是原因都十分不同。所以,按照传统理论来加强路面结构是没有效果的,甚至有时还适得其反。

一、公路沥青路面结构设计的影响因素

在柔性基层、半刚性基层上,进行相应厚度沥青混合料的铺筑,这种面层路面结构为沥青路面。沥青路面设计中应严格遵循施工要求及当地地质、水文及气候等情况进行施工,同时与当地实践经验密切结合,确保路面结构设计具有经济性与合理性,进而对交通荷载及环境因素进行有效承受,在预定使用期限内对各级公路的承载能力、耐久性、舒适性及安全性要求加以满足。按照当地实际情况与规范要求与各种材料的具体特性,在设计过程中面层选用沥青混凝土材料,选用水泥煤灰碎石、水泥稳定碎石、天然砂砾等材料作为基层与底基层施工材料。

1、平整度

根据公路养护技术规范,不的道路等级对平整度有不同的要求。但本次调查结果表明:各路段的平整度与结构层组合与施工组织状况有关。由于选择路段路面结构使用了沥青贯入式,沥青贯入式是一种多孔隙结构,整体性较差,在行车荷载的重复作用下被再压实,导致纵向出现不平整现象。同时施工时各层纵向平整度的严格控制对路面表面平整度控制有十分重要的意义。

2、车辙

沥青路面车辙是高等级公路重要病害之一。国外设计方法中AⅠ法以控制土基顶面压应变为指标,shell设计方法则通过分层总和法直接从沥青面层厚度及面层材料诸方面控制车辙。我国还没有采用车辙指标,作为设计控制值,而是通过材料动稳定度或其它指标达到减少车辙的目的。对半刚性基层沥青路面,由于土基顶面压应力较小,在重复荷载作用下土基产生的再压实的剪切流动引起的。在调查路段,沥青贯入式结构由于其级配较差,在重复荷载作用下极易产生剪切流动和再压实,同时其高温稳定性较差,调查路段车辙量较大。

3、抗滑能力

沥青路面抗滑性能评价方法主要是测定面层的摩擦系数和纹理(构造)深度。沥青面层纹理深度与矿料的抗磨能力(磨光值指标)和沥青混合料高温时的内摩阻力和粘聚力有关。纹理深度达到要求必须合理选定矿料级配、沥青材料满足高等级道路石油沥青技术标准。

二、公路沥青路面结构设计的应用

作为整个公路工程建设的重要组成部分,路面设计是否合理将直接影响到公路工程施工的整体质量。路面结构设计中其核心参数为路面材料的回弹模量、劈裂强度等,这些参数的选用将对路面设计的成败造成直接的影响,为此必须严格遵循相关设计要求,进行各个参数的选用。

1、设计指标。设计指标是以弯沉值为控制指标,弯拉应力进行验算校核。整体强度的设计控制指标用路表容许弯沉值来设计,确定设计弯沉指标。对于高速公路、一二级公路、沥青面层等必须进行层底的抗拉验算,沥青混合面料层的城市道路还需进行抗剪验算。

2、参数的选取和确定。计算分析中的标准轴载采用上述理论基础中的BZZ-100为标准值,换算公式采用林绣贤《轴载换算公式的研究》成果中表述的以轴载比表达的公式进行轴载换算,该公式的提出是以弯沉等效和底层拉应力等效为基本原则,以多层弹性理论为基础,分析轴载和弯沉、拉应力之间的关系,并结合实际的实测情况(弯沉、疲劳试验、直槽测试等)进行对比、验证而提出的。表征材料刚度和强度的指标分别是材料模量和抗拉应力,弯沉值、拉应力指标均用静态抗压回弹模量计算,抗拉强度由圆柱的劈裂试验确定,静态抗压回弹模量通过抗拉强度来确定。完善设计控制指标。针对出现的一些设计指标问题,相关的研究已经非常成熟,可以通过引进相关控制指标来完善设计。例如,车辙问题,相关研究表明,路基垂直压应变与重复荷载作用次数的关系可以控制车辙问题;水平拉应变可以很恰当的反映沥青表层开裂的问题。另外,多考虑温度、湿度等环境因素和经济因素的影响,引入相应的控制指标。通过建立设计控制指标体系,来不断完善设计。

3、面层剪应力与抗剪强度。选用沥青路面,可以有效提升面层的剪应力,但将严重影响面层的抗剪强度。如选用较大空隙的级配沥青混合料,并将水泥浆渗透到空隙内形成的半刚性面层材料时,可以有效降低低温中的胀缩系数,并避免温度缩裂等情况的出现,同时在高温中可以有效提升其凝聚力,进而起到高温剪切抵抗的作用,并能对面层材料的作用进行充分发挥,由此可见,沥青路面的应用有利于减少面层厚度、剪应力降低及提升抗车辙能力等。

4、路表弯沉指标。经过长时间的研究,维姆(Hveem)于1955年发表了《路面弯沉和疲劳破坏》一文,这篇被Monismith誉为路面领域内最重要的论文阐述了路面弯沉和路面疲劳损坏间的关系,对后来采用分析方法预测路面疲劳开裂的研究产生了非常重要的影响。路表弯沉遂成为路面设计的一个重要指标,受到各国研究人员的青睐,甚至得到了不恰当的延拓。在我国的沥青路面规范中路表弯沉也成为路面设计的一个关键性控制指标。路表弯沉指标主要具有以下优点:

(1) 弯沉指标的突出优点是其直观性和可操作性,它建立在大量实测数据统计回归的基础上,对于交通不太繁重,结构层较薄情况(控制沉陷为主)是较适用的,但对繁重交通,路面结构较厚情况(控制疲劳和开裂为主)下其适用性降低;

(2) 在路面结构单一的中、轻交通时代,该指标既可表征路面结构的整体变形,也可用于表征路面结构的整体刚度。

三、结束语

综上所述,沥青路面设计是一项复杂的过程,为了确保沥青路面设计质量,杜绝后续引发相关问题的产生,就必须做到各项程序选择层层把关,严格控制。我国的沥青路面设计方法虽有长足的发展和不断完善,但是在设计指标运用控制、参数选取、及时更新方面仍然需要进一步完善,减少设计的随意性和盲目性,通过不断的总结设计经验来完善设计、指导施工。

参考文献:

[1] 叶巧玲,杜铭. 公路沥青路面结构设计研究[J].山西建筑,2009(25)

[2] 姚祖康. 沥青路面设计指标的探讨[J]. 中国公路学会2005年学术年会论文集,2005,08

[3] 申爱琴,孙增智,王小明. 陕西沥青路面典型结构设计参数敏感性分析[J]. 内蒙古公路与运输. 2001(01)

篇3

关键词:沥青路面;水损害;结构设计;施工质量;路面养护

Keywords: asphalt pavement, water damage, structural design, construction quality,pavement maintenance

中图分类号:U41文献标识码:A 文章编号:

一 引言

近年来,沥青混凝土路面因具有强度高、平整性能好、耐久性好等优点,广泛应用于我国各等级公路。但是,沥青路面发生早期破坏的情况屡见不鲜,以雨季出现的水损害最为常见。因此,深入了解沥青路面水损害机理,提出相应的水损害防治措施,对于提高沥青路面使用性能,延长路面使用寿命具有重要的意义。

二 沥青路面水损害类型及成因分析

(一) 沥青路面水损害类型

水损害的位置是局部的,多发生在透水较严重且排水又不畅的部位,主要表现为以下几种情况:路面坑洞、局部表面网裂和形变、唧浆、松散剥落、辙槽。

(二)沥青路面水损害成因分析

2.1 水损害的作用机理

水损害的作用机理,主要依据粘附理论。沥青与矿料之间的粘附性取决于两个条件:水和交通荷载。水是产生水损害的先决条件。沥青混合料一旦长时间处于水的包围中,水分很容易浸润到沥青与集料的界面,使集料和沥青间的粘结力变弱甚至失效,最终导致水损害。交通荷载是产生水损害的重要条件。一方面在交通荷载的反复作用下,沥青与矿料的界面上就要发生剪切作用、矿料间也要发生剪切作用,界面一旦造成剪切破坏,水分就很快浸入,使得粘结力丧失而产生水损害。另一方面在交通荷载的作用下,进入路面的水变为动水,动水不但加速水分浸入沥青和矿料界面,而且加速界面间的剪切破坏,使路面出现卿浆、松散、掉粒、坑槽等病害。因此,水损害的产生是在水和荷载的共同作用下,裹覆在集料表面沥青膜的粘聚强度和劲度的损失以及集料和沥青间的粘附作用变弱失效造成的[1-2]。

2.2 产生水损害的外因

沥青路面产生水损害的外因主要是降水量、交通量、交通组成以及行车速度。降水次数多、降水量大、延续时间长,自由水进入沥青面层的机会就多,产生水损害的可能就大。自由水渗透进沥青面层的量也越大,水损害就可能更严重。

车辆高速通过时,轮下的压力会将结构层中的水向下压挤,车轮驶离时又产生相当大的抽吸力,这两种力的瞬时先后作用能将滞留在基层顶面的浆水唧出表面。压力和抽吸力的反复作用还会使沥青混凝土孔隙中的自由水往复运动并促使沥青首先从较大颗粒上剥落,面层向下变形并形成网裂或很快形成坑洞,逐渐使沥青混凝土强度大幅下降直至松散损坏。同时调查发现,雨量大、重载车辆多的路段出现水损害的情况较雨量少、重载车辆少的地区严重。

2.3产生水损害的内因

(1)沥青混合料空隙率过大

据研究,沥青路面的空隙率在8%(相当于设计空隙率4%、压实度96%)以下时,沥青层中的水在荷载的作用下一般不会产生动水压力,不容易造成水损害破坏。排水性混合料的路面空隙率大于15%时,一般都采用改性沥青,且水能够在空隙中自由流动,也不容易造成水损害破坏。而当路面实际空隙率在8%-15%的范围内时,水容易进入混合料内部,且在荷载作用下易产生较大的毛细压力成为动力水,造成沥青混合料的水损害破坏。

(2) 沥青混凝土的不均匀性大

由于矿料质量、施工技术要求和工程管理等多方面的原因,在面层表面随机分布着数量不一的薄弱点位。在降雨过程中,行车的压入和吸出作用使得薄弱点附近沥青混凝土产生沥青剥落,继而变得松散,并形成圆形积水坑洞而致破坏。

(3)沥青混凝土面层的裂缝

由于沥青混凝土的温缩系数与半刚性基层材料不同,在冬季大风降温过程中,沥青混凝土面层就会产生低温裂缝。降雨过程中,雨水会自由流入并充满裂缝直到面层底面并滞留在基层顶面,同时向缝的两侧扩散,在行车荷载的反复作用下,使得裂缝两侧碎裂损坏。

三 沥青路面水损害防治措施

虽然水损害根本原因是水的作用,但是在损坏过程中涉及到了路面设计、施工、养护等多个方面的作用,因此解决沥青路面的水损害问题,必须各方协调分工、共同协作。

(一)防治水损害沥青路面结构设计

1.1 防水路面结构设计

(1) 沥青面层设计

表面层在满足基本性能要求的基础上应突出空隙率小、抗渗水性能好、水稳定性好、低温抗开裂能力较高的特点,中面层重点要体现出良好的抗渗性和抗剪强度,底面层在保证基本性能要求的同时,重点要体现良好的抗弯拉强度和抗渗性能,故面层结构宜选择悬浮密实型的AC或Superpave沥青混合料。

(2) 防水基层设计

半刚性基层具有较高的抗压强度、回弹模量及一定的抗弯拉强度等优良的力学性能、较好的板体性及整体性得到了广泛的应用。但同时半刚性基层作为一种散粒体材料,很容易在温度变化及水分散失时产生很大的收缩变形,进而会形成基层的收缩裂缝并进而反射到面层,易造成水损害。因此,为避免或减少半刚性基层的不利因素,以防水为主要目的的路面结构设计主要考虑模量较低、弯拉性能以及收缩性能较好的沥青稳定碎石(ATB)。

采用沥青稳定碎石基层的沥青路面具有半刚性基层沥青路面所不具备的许多优越性:沥青稳定碎石基层沥青路面,由于面层和基层材料结构的相似性,路面结构受力、变形更加协调;设计优良的沥青稳定碎石基层混合料能保证一定的空隙率,使水分顺畅地通过基层排出,不会滞留在路面结构中造成路面的水损害;沥青混合料对于水分的变化不敏感,受水和冰冻影响较小,不存在因为干缩裂缝而导致面层出现反射裂缝;沥青稳定碎石基层可以同沥青面层一起构成全厚式沥青面层,从而使得整个沥青面层的修筑时间减少。

(二)防治沥青路面水损害材料设计

1.1 面层混合料设计

从水稳定性的角度出发,选择SiO2含量低、碱值高的集料,可与沥青有较好的粘附性,对防水起到很好的效果。

沥青中的沥青酸和酸酐等极性较大的成分,对于沥青的表面活性具有非常大的影响,沥青的酸性越大,则沥青与集料的粘附性越强,沥青混合料的水稳定性也越好。在普通沥青不能满足粘附性要求时,有必要选择使用改性沥青。

1.2沥青稳定碎石基层混合料设计

沥青稳定碎石排水层混合料结构上属于骨架空隙结构,由矿料骨架和沥青砂浆构成的一种多相分散体系,力学强度主要是矿料之间的内摩阻力和嵌挤力,以及沥青砂浆与矿料之间的粘结力。这种结构对粗集料的强度要求比较高,而且要求有棱角,接近立方体,细长扁平粒料很少,必须具有完全的破碎面。这样粗集料间可形成良好的嵌挤作用,达到了足够的嵌挤力与内摩阻力,使得矿料骨架具有高度的稳定性以及抵抗外力的能力。对行车造成的水损害有很好的防范作用。

1.3抗水损害路面合理结构

通过对结构层及各层材料的充分研究与试验路现实论证,得出防水损害路面合理结构:面层采用Superpave沥青混合料防水结构层,此种材料能够有效的阻止水分进入路面结构,很好的保护了结构内部不受水分的损害;基层结构采用沥青稳定碎石基层混合料排水结构,能够将进入结构内部的水分顺利排出,防止水分的长期浸泡造成路面损坏。通过铺筑试验路对比验证,此类结构可有效降低沥青路面早期水损害。

(三)防治沥青路面水损害施工措施

1.1 提高沥青路面压实度与平整度

沥青混合料温度过低是路面压实度不足以及出现路面内部存水的主要原因。避免雨天、夜间以及低温施工,现场不得出现摊铺机等运料车的现象,也不得出现多辆运料车现场长时间等待,以保证摊铺及碾压温度。采用轮胎压路机,以增加路面的密实性。

1.2 防止沥青路面混合料离析

在沥青混合料正式拌和时,应严格控制混合料的矿料级配,使其在规定的级配范围内,并接近标准配合比。混合料运输过程中,不论气温高低均应用棉被覆盖,防止混合料表面温度降低、结壳,造成温度离析。

(四)防治沥青路面水损害养护措施

雨季要巡视排水设施的状况,及时清理堵塞的边沟和排水设施。对已经发生的路基沉降、开裂、坑槽立即采取补救措施;对路面排水不畅的应迅速疏导。

路面的损坏往往是由点到面,由局部到较大面积,因此采取预防性养护手段,可以将路面的损坏控制在早期和初期。采用热拌沥青混合料或者冷补材料及时补坑。对渗水严重的路段立即采用微表处全面封水[3-4]。

四 结论

在分析沥青混凝土路面水损害的类型及成因的基础上,通过试验路验证,提出防止沥青混凝土路面水损害的防治措施:采用合理的路面结构及适宜的材料,严把施工质量关和加强道路竣工后的养护工作。只要做到以上几个环节,既能防止沥青路面早期水损害的出现,延长道路使用寿命,又可带来较大的经济和社会效益。

五 参考文献

[1]钟建新,罗志刚.沥青路面水损害的影响因素和发展过程[J]. 北方交通,2009(1):4~7.

[2]石晓莉.浅析沥青路面水损害及防治[J].青海交通科技,2008(5):16~17.

篇4

 

沥青路面以造价低、工期短、行车舒适等优点,占据着我国公路建设的重要位置。但是由于原材料质量较差,施工设备及施工工艺落后等原因,是造成沥青路面施工质量较差的现象,往往今年铺,明年补,新建公路路面不到一年又再成为“万补路”,为此,在群众心目中,沥青路面成为一种等级较低的路面结构,而往往选择用水泥混凝土路面来代替沥青混凝土路面。其实沥青混凝土路面和水泥混凝土路面,同样属于“高等级路面”,沥青混凝土路面与水泥混凝土路面相比较,还具有以下优点:

(1)沥青混凝土路面属于柔性路面,耐磨、振动小、有良好的抗滑性能、行车舒适性好。

(2)对汽车噪音减少效果比较理想。

(3)路面平整,无接缝。

(4)工期短,养护维修简便,适宜分期修建。

为了贯彻沥青路面“精心施工,质量第一”的方针,使铺筑的沥青混凝土路面更坚实、平整、稳定、耐久、有良好的抗滑性,确保沥青混凝土路面的施工质量,我想和大家谈谈我的几点体会。

1 沥青混凝土路面施工准备工作

1.1 沥青混凝土所选用粗细集料、填料以及沥青均应符合合同技术规范要求,确定矿料配合比,进行马歇尔试验。

1.2 路缘石、路沟、检查井和其他结构物的接触面上应均匀地涂上一薄层沥青。

1.3 要检查两侧路缘石完好情况,位置高程不符要求应纠正,如有扰动或损坏须及时更换,尤其要注意背面夯实情况,保证在摊铺碾压时,不被挤压、移动。

1.4 施工测量放样:恢复中线:在直线每10m设一钢筋桩,平曲线每5m设一桩,桩的位置在中央隔离带所摊铺结构层的宽度外20cm处。水平测量:对设立好的钢筋桩进行水平测量,并标出摊铺层的设计标高,挂好钢筋,作为摊铺机的自动找平基线。

2 沥青混凝土路面的质量控制

以往的沥青路面,混合料的拌和设备、摊铺设备和碾压设备都较为落后,拌和机普遍都是直排式和滚筒式,不具备二次筛分和不能严格按配合比进行生产,甚至有时采用人工拌合,导致混合料的质量难以保证。摊铺设备相对比较落后,有时仅限于人工摊铺,造成混合料路面离析、路面不平整、横坡度等质量难以保证。

2.1 沥青混合料的拌合

2.1.1 拌和设备。为保证沥青混合料的质量,应选用先进的拌和设备,如帕克(parker英制)、柏拉希(burladi意制)、巴布格林(babgeen德制)和我国西安生产的LB-2000型拌和站等等。论文写作,沥青混凝土。

2.1.2 拌和质量控制。

2.1.2.1 确定生产用配合比 。 根据马歇尔试验结果,并结合实际经验通过现场试铺试验段进行碾压实验论证确定施工用配合比,并投入批量生产。

2.1.2.2 经常检查混合料出料时的温度,出料温度应控制在160±5℃为宜.

2.1.2.3 出料时应检查混合料是否均匀一致、有无白花结团等现象,并及时调整.

2.1.2.4 拌好的热拌沥青混合料不立即铺筑时,可放入保温的成品储料仓储存,存储时间不得超过72h,贮料仓无保温设备时,允许的储料时间应以符合摊铺温度要求为准。

2.2 混合料的运输。

从拌和机向运料车放料时,应自卸一斗混合料挪动一下汽车位置,以减少粗细集料的离析现象。运输时宜采用大吨位的汽车,以利于保温,同时车厢应该上帆布,起保温、防雨、防污染作用,运输中混合料温度降低不少于5℃。论文写作,沥青混凝土。

混合料的运输车辆应满足摊铺能力,在摊铺机前形成不间断的车流,具体可按以下公式计算:

N=1+T1+T2+T3/T+d

T--每辆车容量的沥青混合料拌和,装车所需时间min。论文写作,沥青混凝土。

t1t2--运输到现场和返回拌和站的时间。

t3--现场卸料和其他时间。

d--备用汽车数量。

2.2.1 除了进口摊铺机外,我国近几年也有比较先进的摊铺设备,包括陕建ABG系列,镇江华通WLTL系列,徐工集团的摊铺机等。

2.2.1 摊铺质量控制

2.2.2.1 摊铺时必须缓慢、均匀、连续不断的摊铺。

2.2.2.2 当摊铺机不能全幅路面施工时,应考虑用两台或三台摊铺机排列成梯队进行摊铺。相邻两幅之间应有重叠,重叠宽度宜为5-10cm,相邻的摊铺机宜相距10-30m,且不得造成前面摊铺的混合料冷却。

2.2.2.3 用机械摊铺的混合料,不应用人工反复修整。

2.2.2.4 当高速公路和一级公路施工温度低于10℃,其他等级公路施工气温低于5℃时,不易摊铺,当施工中遇雨时应立即停止施工,雨季施工时应采取路面排水措施。

2.2.2.5 及时检查路面的厚度,平整度,横坡度等指标。

2.3 碾压

沥青混合料的碾压分为初压、复压、终压三个阶段,初压时宜采用6-8T的双轮压路机,沥青混合料温度不低于120℃,从外侧向中心碾压,复压宜用8-12T的三轮压路机或轮胎压路机,,也可用振动压路机代替,沥青混合料温度不低于90℃,终压宜采用6-8T的双轮压路机,沥青混合料温度不低于70℃,使路面达到要求的压实度并且无显著轮迹,整个过程为“轻-重-轻”。为防止压路机碾压过程中沥青混合料沾轮现象发生,可向碾压轮洒少量水、混有极少量洗涤剂的水或其他认可的材料,把碾轮适当保湿。

2.4 接缝、修边和清场

沥青混合料的摊铺应尽量连续作业,压路机不得驶过新铺混合料的无保护端部,横缝应在前一次行程端部切成,以暴露出铺层的全面。接铺新混合料时,应在上次行程的末端涂刷适量粘层沥青,然后紧贴着先前压好的材料加铺混合料,并注意调置整平板的高度,为碾压留出充分的预留量。相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1m以上。论文写作,沥青混凝土。横缝的碾压采用横向碾压后再进行常规碾压。修边切下的材料及其他的废弃沥青混合料均应从路上清除。

3 结构组合

3.1 沥青路面层宜采用双层或三层式结构,至少有一层是I型密实级配,以防止雨水下渗。三层式宜在中面层采用I型密实级配,下面层根据气候,交通量采用I型或II型沥青混凝土。

3.2 不宜采用沥青碎石作为路面结构层,因为沥青碎石空隙率不具备具体指标,且混合料不加入矿粉,对沥青路面的质量控制较困难。

3.3 不宜采用一层罩面形式,特别是对旧混凝土路面铺筑沥青混凝土路面进行改造过程中,经过各个例子证明,采用单层罩面或沥青路面总厚度过薄,极易出现反射裂缝,因此,沥青路面结构层不宜太薄,根据路基情况交通量等因素,对结构层进行合理设计。

3.4 在裂缝较多和路基强度不理想的情况下,可考虑在底层加铺一层土工布或土工格栅。论文写作,沥青混凝土。论文写作,沥青混凝土。

3.5 为减少路基或旧水泥路对沥青路面的影响,可在路基面或水泥路面设一层应力吸水膜。

4 其他控制

4.1为提高沥青路面抗老化、高温稳定性等指标,可在沥青中掺入改性剂生产的改性沥青,或者直接购买厂家出口的改性沥青。

4.2沥青材料的选择根据路面型、施工条件、地区气候、施工季节和矿料性质因素决定,一般热区宜采用AH-70,温区宜用AH-90。

4.3 矿粉宜选用石灰石,白云石等磨细的石粉,并检查其颗粒组成、比重、含水量、亲水系数等。

4.4沥青混合料的沥青用量应严格控制,按目标配合比的用量加减0.3%,进行马歇尔试验,确定生产配合比的沥青最终用量,同时,应注意油石比接近低限为宜,并避免出现泛油等病害。

5 结束语

5.1 沥青路面结构设计是路面设计的一项重要工作,做出正确的设计,可保证沥青路面的使用年限,提高路面的使用年限。

5.2 先进的施工工艺和设备,严格的质量控制是保证沥青路面施工质量的重要措施。

参考文献

[1]JTJ 014-1997《公路沥青路面设计规范》

[2]JTJ 052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》

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前言:沥青路面的早期破坏是指在沥青路面使用前期,即在沥青路面设计寿命的前期发生的过早的各种形成的破坏。论文参考网。随着公路交通事业的迅速发展,交通量的不断增长,交通车辆吨位的增长,荷载等级的提高及车辆超载等对沥青路面的破坏日益严重,并极大的影响公路使用质量和公路使用寿命,影响交通运输上网发展,分析沥青路面早期破坏的原因,提出预防破坏的措施方法,对公路质量及公路运输是有重要意义。

(一)沥青路面早期破坏原因

(1)结构设计不合理。沥青面层结构选用不当,混合料类型不合理,根据沥青路面设计规范,沥青面层除应满足车辆的使用要求外,还应满足雨水不渗等要求,宜选用粒径较小,空隙也小的级配混合料,尽量采用小粒沥青砼,以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面,必须在沥青面层下设下封层,防止雨水渗水。

(2)油路补强段的路面厚度考虑不足。路面改造过程中,为充分利用老路并节约土地及投资,利用旧路的线位及结构层,按照公路补强设计的一般要求和科学态度,宜先对所用的路段状况进行客观评估,根据旧路的状况(特别是强度弯沉指标)确定利用旧路的方案及补强厚度,但实际上,一些设计单位往往没有认真细致的调查,大致给出一个补强厚度及路段桩号就草草了事,结果导致许多补强路段补强后弯沉值大于设计值,造成新路强度不足,早期破坏严重。

(3)岩石路段石质类型确定有误,在路基设计中,由于没有足够的地质钻探资料,仅靠地表情况判断石质类型,容易出错。如有的公路,原设计为石方路段,仅用15㎝水稳砂砾做整平层,未设置半刚性基层。实际开挖后,路基为泥质页岩及风化岩,施工单位照图施工后,由于雨水渗入,导致泥质页岩及风化岩软化,沥青路面结构强度不足,出现大面积风裂。

(4)路面厚度设计问题。论文参考网。路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次,设计单位为了计算方便,一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量与另一定型的非标准车交通量,然后将确定车型的非标准车的轴次,换算成标准车轴载的当量轴次,最后用设计年限内的当量轴次,计算路面设计弯沉及结构厚度。

(二)施工质量问题可能造成沥青路面早期损坏

(1)土基尤其是是粘性土路基施工中,要加强对土的粉碎和翻晒,尽量保证碾压路段土体含水量的均匀,力求土体固结后路基模量不出现大的差异,要防止对过干的土(低于重型击实标准最佳含水量3%)采取超压方式进行压实。

(2)目前,我国高等级公路路堤普遍比较高,而施工周期又相对较短,这对路基沉降非常不利,施工中,应优先安排高填土路段路基施工,并尽量快速施工,让路基完成后有尽量长的时间固结,桥梁工程的台背填土往往是高填土路段。也要尽早施工,不能有“重桥轻路”的思想。

(3)使用石灰材料的基层(如二灰碎石基层等)既要对购进石灰的品质把关,更要防止石灰的活性损失。活性损失越多,其基层强度就越低。因此,施工控制中,石灰消解时间的确定和对消石灰的保管(特别是雨季保管)应纳入施工管理的重要内容。

(4)我国目前对半刚性基层(如二灰碎石或水泥或水泥稳定碎石基层)内在质量控制的主要方法是密实度检查,后期强度则主要通过弯沉检测量为确定。基层集料级配控制往往在实际施工时被忽视,二灰碎石或水泥稳定碎石基层均属于嵌挤密实型结构,其集料级配对基层强度形成有很大影响。若级配不连续或结构内级配不均匀,在剪应力作用下,局部易碎裂,造成松散,甚至损坏整个路面。

(5)基层养护不到位也易造成路面早期损坏。我国现行路面结构设计多在半刚性基层加铺沥青面层,基层完成后采用洒水车配以人工铺助洒水来进行养生,受主、客观因素的影响,这种养生方法常常不到位,目前机械化程度较高,基层施工速度较快,因为洒小汽车配备不足,或施工取水困难,或气侯干燥等,路基养生工作往往不到位。洒水车或施工车辆轮胎通过造成基层顶面产生浮灰或表面松散。“保湿养生法”或许是解决这一问题的有效途径。

(6)沥青混合料的品质无疑是沥青路面良好使用性能的重要保证,施工中对沥青面层集料的相对稳定、沥青拌和楼的粗量系统及矿粉控制、沥青混合料的拌和和碾压温度混合料的表面离析等予以足够的重视。

(三)车辙原因分析

车辙的形成原因主要是沥青混合料以及交通条件环境系统的影响,车辙变形主要来源于沥青混合料的粘滞流动和一定的压实作用,沥青混合料在高温下由于车轮反复碾压,产生机横向剪流动造成车辙,另外施工中用油偏高,沥青稠度偏高,矿料级配中细了过高,矿粉掺量过大也会产生车辙。论文参考网。

(四)养护方面

沥青路面的质量好坏,与设计,施工有着很主要的关系,同时与养护也有着重要联系,沥青路面设计施工的再好,如养护不当,也会对路面造成损坏,当沥青路面出现沉降裂缝、车辙、坑槽等破坏时,应及时发现分析成因,采用适当的方法进行处理,修复以免损坏进一步的蔓延。

二、路面病害的防治措施

(一)优化设计

提高长期使用性能的重点应该从优化结构组合设计,按每一条路的实际情况得到的数据去设计路面面层,这样的数据才能更合理、更适合。对各油面层沥青混合料进行优化设计,矿质混合料设计时应采用骨架密实结构,最佳沥青用量应根据不同层油面层需要的功能谨慎选定。为提高沥青路面的高温稳定性,黑龙港流域施工采用的沥青用量应按最佳沥青用量OAC的±0.3%选用,中、下油面层宜取低限。重载道路或高速公路沥青路面建议对中、上面层使用沥青进行SBS改性。

(二)原材料质量控制

(1)沥青应选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低,高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下,可在沥青中掺和各种类型的改性剂,以提高基性能指标。

(2)集料选用的骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。

(3)混合料的级配确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性,路面表面特性的耐久性是两对矛盾,相互制约,照顾了某一方面性能,可能会降低另一方面性能。

(4)混合料配合比设计,实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优设计,根据当地的气侯条件和交通性况做具体分析,尽量互相兼顾,当然为提高沥青路面使用性能还可以考虑以下两个途径:第一是改善矿料级配,采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA):第二是改善沥青结合料,采用改性沥青。

(三)路基的强度

首先压实度是反映路基强度的重要指标,也是提高路基强度和稳定性的最经济、最有效的技术措施,施工中必须严格检测控制,使其达到规定值。填土层的厚度对压实度有直接的影响,每层的松铺厚度不应大于30㎝。必须严格控制路基的填筑工艺,确保路基强度。

(四)施工过程中质量的控制

(1)沥青的选用十分关键,要挑选符合规范各项要求的沥青,特别是沥青针入度、软化点、延度指标必须严格把关。由于近些年的气侯偏暖,因此,沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青。此外,透层油,粘层油沥青应采用与沥青混凝土用同一种沥青,特别是油石比的选择应考虑粘层油,透层油返油时对其影响。

(2)在沥青混合料配合比设计上要特别重视

(3)沥青混合料拌合时间、出厂温度、摊铺温度、碾压成型等温度控制必须严格按规范要求进行,合理安排工期,避开不利天气施工。

(4)摊铺机应选用熟练的摊铺机操作手,并选择两台前后错开同时施工,而少采用伞断面摊铺机,在摊铺过程中,应尽量避免停机,注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。]

结束语

路面早期破损已为沥青路面的主要危害之一,各级交通管理部门都应引起足够的重视。并根据其成因从路面设计,原材料进场到具体施工,有针对性采取一系列预防和改善措施。同时,必须建立健全质量保证体系,从管理部门、设计部门到施工部门,层层重视,层层控制,层层落实。只有这样,才能从根本上减少对沥青路面的早期破损现象的确发生,使公路建设质量全面提高,更上新台阶。

参考文献

[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社.

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中图分类号: U416.217文献标识码:A 文章编号:

0.引言

重庆内环快速路1995年动工,2002年交付使用。分别由兰海高速公路南环至北环段,包茂高速公路南环至童家院子段,沪渝高速公路北环至东环段组成,全长78.44千米,立交匝道全长45.10千米,路基宽31.5米,双向六车道,全封闭全立交,设计时速80公里/小时。

2010年1月1日,随着重庆绕城高速公路建成通车,原属于高速公路封闭运营性质内环高速公路整体调整为城市快速道路,实行开放式通行,定名为“内环快速路”。目前,内环快速路已成为重庆主城区重要的城市主干道,而城市核心区的转型和重庆快速发展的城市交通又赋予了内环快速路新的诉求,由此承担着重大的交通压力。

1.重庆内环快速路沥青路面损坏的主要因素

内环快速路沥青路面病害的产生,除自身存在的技术因素外,主要还存在以下主要因素。

1.1 交通流量因素

近年来,重庆作为国家重要的现代制造业基地和西南地区综合交通枢纽,城乡综合实力和可持续发展能力日趋增强。内环快速路作为重要的城市基础设施,一直是截流、疏导过境交通的主干道,担负着主城区现状中长距离、跨行政区、跨组团出行和货运的重任。按照重庆市城乡总体规划的设想,重庆将实施“交通引导城市发展”及“交通促进区域协调发展”的城市发展理念和策略,快速路周边区域已融入城市。然而,受城市空间结构和地形特点约束,重庆主城区道路网仍存在系统不完善、级配不合理,流量分配不均衡等问题,促使快速路利用率极高。据交通管理部门的不完全统计,内环快速路通行量已由接管时的约16.1万pcu/d,聚增到现在的约48.8万pcu/d,远远超出设计流量水平。

1.2 超载超限因素

因物流需要,迄今为止内环快速路未实施货运车辆的限行,每天约有3.0万辆次各种超限超载货运车辆上路行驶,使之成为快速路交通事故第一杀手。这些车辆超限通行,不断冲击和渠化路面,严重破坏了道路及附属设施,引发沥青路面各结构层永久变形,形成线性凹槽、车辙、松散、拥包、裂缝、坑凼和伸缩缝破损等病害,缩短道路使用寿命。

1.3 交通事故因素

内环快速路不均衡通分布特点和开放式运营,各种交通事故频发,仅2011年就发生各类交通事故4056起,这些交通事故不仅造成人民群众的人身财产严重损失,也对内环快速路道路设施安全带来极大威胁。交通事故带来的路面冲击痕迹,尤其是各种油污流入路面渗入沥青,使沥青混合料强度逐渐丧失松散变形,叠加荷载作用极易诱发结构层不均匀沉降,逐渐形成坑凼、裂缝等多种病害。

1.4 水损害因素

重庆是典型的夏长酷热,秋凉阴雨气候。加之道路排水系统不完善,雨水、道路冲洗和绿化用水,都会经路面缝隙或破损处渗入,直接威胁基础结构层的稳定性,使沥青面层集料之间黏结变异软化直至破坏脱落,加之车辆荷载的反复作用,导致沥青路面整体强度和承载能力下降,出现病害。

1.5 设计因素

设计是工程建设的灵魂,是工程质量的龙头。重庆内环快速路建设之初,国家对于高速公路沥青路面设计标准和技术规范尚不健全存在瑕疵。竣工资料显示,内环快速路设计时,采用的是高速公路水泥砼结构设计规范,缺乏对运营多年后加铺沥青面层的前瞻性,而加铺沥青柔性面层与刚性水泥砼基层结合的不充分,也是目前造成快速路沥青路面破坏的重要原因。

2.内环快速路沥青路面破损的修补方法

针对内环快速路沥青路面病害,我们的养护工作,追求的不是暂时性平坦,而是长久性使用寿命和安全质量。应对出现病害体质路面,仅靠传统铣刨重铺的施工工艺,往往存在治标不治本的现象,无法从根本上解决各种病害。

在进行内环快速路沥青路面各种病害整治前,我们对路面沥青各项指标进行了详细分析,并根据路面结构类型、设计使用年限、气温等实际情况,采取了相应的修复措施。

2.1 裂缝

内环快速路沥青路面的温缩型裂缝和疲劳型裂缝往往伴随路面纵向裂缝和反射型裂缝、沉陷等病害。沥青粘弹性混合材料对温度变化较敏感,如果道路基层密实度不均匀,各结构层连接不牢固,路面不均匀沉陷,或面层分幅摊铺时,基层施工与面层接泊未妥善处理等,在荷载严重超标或极端气候条件下,沥青应力松驰赶不上温度应力增长,面层温度收缩和基层反射劲度急剧增大,超过混合料极限强度或极限拉伸应变就会引发各种类型裂缝。

在实际工作中,机械化热再生材料对功能性病害热补,专业灌缝机预防性封堵灌缝等较为先进的养护手段,能有效防止病害的发展。(1)对于轻微且无变形的裂缝,多采用灌缝机直接填实沥青填充料,用压力式方法进行处理和封层。(2)对于较大面积基层收缩引起的反射裂缝以及面层的温度收缩性裂缝,采用清除尘土后,用灌缝机热沥青或乳化沥青填缝,贯穿切割、开槽、凿打、出渣、高压除尘、冲洗、除潮、加热等工序。其中加热能使灌缝材料与路面形成热接触效应,增加路面与材料之间的粘接性,最后用灌缝机使用专用路面橡胶沥青灌缝胶,对开好的裂缝进行压力注射式填料浇灌,降温后开放交通。(3)对于因沥青材料性能缺失、路面结构设计瑕疵、施工质量欠佳、年久失修等原因出现的大范围裂缝区,如果各结构基础层强度没有超出技术规范限定值,采用机械化热再生材料技术进行加热、耙松、恢复沥青性能,喷洒乳化沥青,添加少量新料压实的方法取代铣刨、破碎等传统方式进行修补。

值得注意的是,在应用就地热再生材料进行大面积道路病害整治时,对于中央分隔带的绿化,施工前应对其进行洒水,并采取覆盖隔热材料等方式进行保护。

2.2 车辙

车辙是内环快速路最常见,也是较难彻底治理的沥青路面病害,车辙对车辆行驶舒适度和安全性均有较大影响。鉴于内环快速路特殊的交通模式,传统的铣刨摊铺工艺往往需要封道施工,造成交通堵塞,故对于小范围初期车辙病害,多采用早发现、早预防、早治理的方式进行机械化热再生材料处理。施工前,根据路面结构,针对问题层面细集料偏多,含有一定水泥砂浆成分的特点,对其进行先期治理,施工时除了再生混合料性能须满足《公路沥青路面施工技术规范》要求外,还适当提高面层级配,降低粗集料与细集料的比例,形成嵌挤式和密实型级配,并适当控制沥青用量,提高沥青混合料稳定性,满足路面实际使用需求,提升抗车辙能力,有效延缓车辙复发,延长养护周期。

对于较为严重的横向、纵向、水稳层不稳定等大范围车辙病害,仍采用封闭交通,半幅施工和传统的铣刨摊铺工艺进行治理,根据病害区域大小和形成的原因,对面层进行铣刨、清除,对病害基层进行处治,按与道路原结构相同的沥青混合料铺就,最后摊铺新型沥青面层。

2.3 沉陷

内环快速路沥青路面出现的道路沉陷,表现范围区域较少,对通行舒适度有一定的影响。针对一般沉陷,多采用在沉陷处粗略凿面,喷洒或涂刷粘层沥青,沥青混合料将沉陷部分填补,施与小型压路机压实平整。如果遇见因土基或基层结构遭到破坏,而引起的一定范畴路面沉陷,按照原有道路结构形式进行处理。对于因地质因素导致的一定范围的路面沉降,采取挖除沥青面层,在沉陷部分加铺基层,重新作压实处理,摊铺面层的方式进行处理。

2.4 松散

快速路沥青路面松散病害,主要由沥青老化、沥青混合物渗水剥离、结构层骨料与沥青粘接性下降而产生的结合不紧密、结构层整体发生变化,再经过荷载作用造成的。当然,也不排除加铺沥青面层施工过程中,使用的沥青稠度偏低、用量偏少或沥青加热时温度过高、矿料粘附力不足、嵌缝料不规格,或在雨季施工等因素。

对于由沥青面层所引起的较大范围松散,多采用将松散面层料进行清除,重铺沥青面层。对于轻微松散,采用喷洒热沥青封面的方法处治,以达到消除松散的病害的效果和目的。对于局部严重松散或沥青失去黏性造成的松散,多采用挖补法处理。

2.5 坑凼

内环快速路沥青路面坑凼,是由于路面松散深度加大、龟裂等破损或水损坏性,在重力荷载作用下不断扩展恶化而形成的一种常见的病害现象。从病理分析,根源在于道路原有基层强度不足,局部基层强度和密水性缺陷,或施工过程中作业面积尘清理不干净、水侵蚀严重,混凝土层填充粗料或粗料多于细料,造成空隙率达不到设计要求。它严重影响路面平整度和美观度,对行车安全造成威胁,如果不及时修补,还会造成道路各结构层损坏。

对于坑凼的修补,多采用矩形呈阶梯状切割清凿至水稳层,清渣后进行填补沥青混合料,要求新填补部分碾压后略高于原有路面,待重力荷载压实稳定后保持与原路面相平。施工时新旧路面结合良好,开凿处槽边密封,增强抗水损能力,整体性能未有大的改变,填补用混合料级配类型,须与原路面结构层次相一致。

2.6伸缩缝

内环快速路桥梁伸缩缝破损,除各结构层出现病害情况外,路面积尘使伸缩缝堵塞,缝隙填充橡胶条未及时清掏,都将导致伸缩缝功能减弱破损。伸缩缝破损严重时会产生较强的颠簸性冲击,直接影响到行车的安全和舒适性,影响桥面铺装系和桥梁上部结构设施安全。

对于桥梁伸缩缝破损病害的整治前提,是必须保证和满足桥梁使用年限和行车舒适。一般采用切缝开槽、确定安装缝隙宽度、清理预留槽、拆除原伸缩缝、将基底清理干净,用泡沫将缝隙填实,埋筋部位钢构件进行植筋、焊接,浇筑及振捣专用快凝快硬干混砂浆“修复王”,进行1小时养护后,开放交通的方式进行修复。

2.7水损害

内环快速路沥青路面水损害修复和预防的目的,在于通过对路面的各种表面病害进行整治,提升抗水损害性能,防止和减少雨水、保洁用水、绿化用水等下渗,增加路面结构强度,延长道路使用寿命。对其进行整治和改造时,我们一般是结合路面其它病害一并整治,配合性改变原有的沥青混凝土级配,采用结构密实、设计空隙率小,对封水性起到一定作用的沥青混合料,配以机械化热再生技术,增强石料与沥青的粘附性,增强路面封水性。

3.结束语

综上所述,重庆内环快速路沥青路面病害的产生,除与本身的设计、施工质量、车流量、气候等因素有关外,更多的是与道路形成后的使用、养护和管理有关,一般来说,在路面病害形成初期,能够及时进行维护和预防,是防止病害进一步发展的根本措施。因此,如果要从根本上治理沥青路面破坏的质量通病,延长沥青路面的使用周期,提高投资效益,应该更多的从实际工作中,高度重视对已有病害病理特征的研究,在有明确的整治措施的前提下,做到养护和管理及时、高效。

参考文献

[1] JTJ0731-2001.公路水泥混凝土路面养护技术规范.

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中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:

沥青路面的病害现象及产生原因

(一)裂缝

沥青路面在建成之后常会出现各种裂缝,裂缝最初产生的时候对沥青路面的使用性能并不会造成影响,但随着雨水对路面的侵蚀,就使得路面的强度大大降低,再受行车负荷的影响,就会对沥青路面的结构造成严重的破坏。

沥青路面的裂缝因为表现形式不同,主要分为横向裂缝、纵向裂缝以及网状裂缝三种形式。一般纵向裂缝由于地基与填土在横向分布不均匀造成的,一些旧路地基拓宽的地段,对土质台阶处理不规范、分层填筑时的厚度不严格等造成;横向裂缝则是因为温度应力的作用而导致的疲劳裂缝。

引起沥青路面裂缝的因素主要包括:沥青的等级和品种,组成沥青的混合料、面层的厚度、基层材料的收缩性以及土基和气候等。

车辙

由于行车的超负荷作用,使得路面结构层与土基等材料发生了侧向位移,长时间中造成的变形。一般对沥青路面车辙深度产生影响的因素主要包括内外两方面,内部因素是指沥青路面的结构与沥青混凝土本身,外部因素则是气候、交通量与交通组成等。

沥青路面的车辙生成的原因包括:沥青混合料过大的油石比;表面过度的磨损;雨水侵入了沥青路面混凝土的内部;基层夹层的不稳定。

松散

松散出现在沥青路面的表面,是沥青路面最常见的一种病害,因为路面磨损大、粗糙多坑,同时表层剥落,这样对行车安全也产生了极大的影响。

形成沥青路面松散的原因主要是因为沥青混合料中沥青的含量偏低,油石的比例偏低,从而沥青与集料的粘结性十分差;施工时气温低,影响压实度的大小,从而也在沥青面层留下了很大的空隙,在车辆负荷行驶是易造成沥青面层的松散;基层本身强度的松软,骨料材质的选择等。

(四)水损害

沥青路面本身存在水分,又长期受到交通与温度的作用,十分会逐渐进入到沥青和集料的层次中,同时受到水动力的影响,沥青摸住家从集料表面剥落,使得集料之间的粘结力大大的降低甚至丧失,这样就对路面造成了破会。

一般形成沥青路面水损害的原因主要包括:材料、设计、土基与基层、施工以及车辆超载等方面。

冻胀和翻浆

沥青路面的冻胀与翻浆,指的是路面在冻融时期,因为受到水的侵入以及路基土的土极差的稳定性,所以在速冻的作用之下,路基上层长时间积聚的水分就会出现冻结,从而引起路面胀起而开裂。

一般沥青路面的冻胀和翻浆主要受到五个因素的影响,其中水、土以及温度是三个自然因素,另外则是路面和行车荷载两个因素。

沉陷

沥青路面的沉陷,是最为普遍常见的一种病害,其特点主要是面积大,而且所涉及到的路面结构层次较深,一般在挖方段与填挖交界处比较常见。

引起沥青路面沉陷的原因主要是:1.土质路堑排水不通畅、路基湿润等原因造成的局部下沉;2.路面强度与交通量不能相适应而产生的疲劳破坏;3.路基或者基层迁都不足,以及填挖路基的强度也不相一致;4.桥头路面不均匀你的沉降。

沥青路面病害的解决对策

针对上述所述的沥青路面病害的产生原因,在解决问题时也主要从施工材料、设计、施工质量、养护以及交通管理等五个方面进行。

(一)施工材料的选择

在施工材料方面要根据沥青路面的结构进行合理的选择,例如多选择低温劲度小、温度敏感性差、优质沥青和矿料等。只有这些混合料的优良性能也才能有效的减少沥青路面的各种病害现象的产生。

(二)精心设计

一般而言,在公路工程中,设计的质量决定了工程的质量,因此在设计前需要从实际着手。一般要从气候、地质、水文、材料以及交通量等方面进行具体的调查和研究,将各种因素进行综合考虑,以此来决定路面结构、材料、结构层的厚度等。

沥青路面在设计过程中需要注意的问题指的有,结构层的类型、路面结构设计参数、隔层材料的组合设计、防水与排水的设计等。

(三)施工质量的管理

沥青路面施工过程中,要严格按照质量管理要求进行,对质量保障体系不断健全发展,旨在实现管理的目标性、条理性,将岗位责任制明确到位。同时对施工工程进行严格的检查、控制与评定,保证实现施工的质量。

在施工过程中,除了对施工工艺与使用机械设备的要求外,还需要制定相对完善的施工方案来指导,以确保沥青路面施工过程中的压实度能够达到规范的要求,并且施工人员也务必做到在软基处理时一定要严格按照设计执行,提高处理过程中的施工质量。除此之外,在施工结束之后还要注意路面的养护,从根本上对沥青路面病害进行防治。

(四)养护

对沥青路面的养护,不仅要加强管理,还要保证路面的清洁,保证排水性能的良好,能够及时的对各种病害现象进行科学的处理,防治病害的进一步发展。

对交通加强管理

一般而言,交通对沥青路面的影响比较大。因而在养护之外,对沥青路面的保护还要加强交通管理,这个时候要对大型的超载车限制通行。同时要在不同的季节,进行不用的管理。例如,夏季在一些持续高温的时段中,运营管理单位可以将重车的出行时间安排在夜间或者凌晨,这些时间段中气温比较低,因而对沥青路面的危害比较小。此外,还要禁止带钉的轮胎对沥青路面的磨损,甚至说也可以限制这种轮胎的使用。

结论

总而言之,在沥青路面中所存在的各种病害现象对于交通,将会带来各种隐患,从而这也必然成为一种不容忽视的问题。然而通过分析之后,我们得出的结论是解决沥青路面的病害现象,最有效的就绝对策就是要认真的选择材料、精心设计,同时对施工过程中环节严格对待,并做好养护工作,加强沥青路面的交通管理,这样就能极大的避免病害现象对沥青路面的破坏。

参考文献

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篇8

中图分类号U416.2 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)22-0043-02

0 引言

沥青混合料疲劳性能是指其在特定荷载环境与气候环境条件下抵抗重复加载作用而不产生破裂的能力。疲劳损坏是沥青混凝土路面最主要的破坏形式之一。为了保证沥青路面具有良好的使用性和耐久性,世界各国沥青路面设计方法均以路面疲劳特性作为基本设计原则,国内外研究和评价沥青混合料抗疲劳性能的方法有很多,其中控制应力弯曲疲劳试验是研究沥青混合料抗疲劳性能的最有效方法。

本文介绍控制应力弯曲疲劳试验,并采用该试验方法对AC-13沥青混合料的抗疲劳性能进行评价,提出沥青混合料抗疲劳性能的评价指标,分析AC-13沥青混合料其抗疲劳性能变化规律。

1 沥青混合料抗疲劳评价方法概述

国内外研究沥青混合料抗疲劳性能的方法有很多种,综合目前已有的研究成果,沥青路面疲劳特性试验方法主要包括:1)现场试验法;2)试槽法;3)试板试验法(也称为试块法);4) 试件法;5)槽口弯曲疲劳试验等。

如此繁多的试验方法,如何选择。本论文从试验的可操作性、试验结果的可直接应用性及国内对抗疲劳性能的相关规定要求考虑,采用控制应力简支梁弯曲疲劳试验法进行应力控制的疲劳试验,研究沥青混合料的疲劳性能,为沥青混合料的设计与施工提供指导。

2 简支梁弯曲疲劳试验原理

本文采用中点加载简支梁弯曲试验法,加载模式为控制应力方式。控制应力的疲劳试验是在重复加载的疲劳试验过程中,保持应力不变,疲劳破坏是以试件的疲劳断裂作为准则,达到疲劳破坏的荷载作用次数为疲劳寿命。

这种加载方式下疲劳寿命公式一般为:

Nf=k(σf /σ) n

式中:

Nf为疲劳寿命,采用试件破坏时的加载次数;

k,n为试验常数,其值取决于试验条件,加载方式和材料特性等,n 也称为坡度系数;

σ为每次施加于试件的常量应力的最大幅度,MPa;

σf为沥青混合料的弯拉强度。

3 沥青混合料抗疲劳性能评价

采用控制应力弯曲疲劳试验对AC-13沥青混合料进行抗疲劳性能评价,AC-13确定沥青混合料抗疲劳性能。

3.1 试验材料

3.1.1 集料

粗集料采用石灰岩碎石,细集料采用石灰岩机制砂,经过试验测试,所采用的集料均满足相关技术要求。

3.1.2 沥青

采用Shell Pen60/80沥青,对沥青按JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》要求的性能指标检测,经检测沥青性能指标满足相关技术要求。

3.2 沥青混合料配合比设计

分别对AC-13沥青混合料进行配合比设计,确定沥青混合料的集料用量比例和最佳油石比。

3.2.1 矿料级配设计

矿料级配设计采用马歇尔设计方法,设计时充分考虑到JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》要求,确定的AC-13沥青混合料的集料用量比例为:

10~15mm碎石:5~10mm碎石:机制砂= 35%:23%:42%

3.2.2 最佳油石比确定

按照JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》规定的沥青混合料最佳油石比确定方法,确定AC-13沥青混合料的最佳油石比为为5.0%。

3.3 抗疲劳试验结果及分析

3.3.1 Pen60/80的AC-13沥青混合料疲劳试验结果

采用PLS疲劳试验机以控制应力简支梁弯曲疲劳试验对Pen60/80的AC-13型沥青混合料抗疲劳性能进行评价。

试件尺寸:采用车辙成型仪成型300mm×300mm×50mm的板状试件,然后沿碾压成型方向切割出240mm×50mm×50mm的小梁试件。

试验条件:试验温度15℃,加载频率10Hz,跨径20cm,采用应力控制三点弯曲试验,根据不同应力比下的疲劳破坏数据,绘制加载次数和变形曲线。

AC-13沥青混合料小梁弯曲强度试验结果平均破坏荷载为2.63kN,抗弯拉强度为6.312 MPa;

AC-13沥青混合料的小梁疲劳试验结果如下:

疲劳作用次数:212、347、2188、3447、19935;

相应应力比:0.6、0.5、0.3、0.2;

相应对数:2.326、2.540、3.340、3.537、4.300。

AC-13沥青混合料的小梁疲劳弯曲疲劳方程如下:

疲劳方程:y = -0.1945x + 1.0241R2= 0.9633

疲劳方程参数及相关系数 :k=10.57n=0.1945R2= 0.9633

以疲劳次数的对数为横坐标,应力比为纵坐标,绘制AC-13沥青混合料的疲劳曲线图如下图1。

3.3.2 试验数据分析及结论

1) AC-13沥青混合料的疲劳次数服从标准疲劳方程模式,满足疲劳性能要求。疲劳次数都随着应力水平的增加而呈现明显下降趋势,说明车辆轮载的增加,对路面耐久性的破坏很明显,因此进行路面结构设计时,应充分考虑拟建道路的交通组成特点,尤其是对于重载车辆的破坏作用要有较准确的判断,防止路面由于超载而使疲劳寿命大大降低。

2)疲劳方程的参数k值可以称为疲劳扩大系数,k值越大,说明疲劳寿命越长, n可以称为速度系数,该值越大,说明疲劳次数随着应力水平的增加衰减的速度越快,耐久性能良好的混合料的疲劳方程一般具有k值较大,n值较小的特点。

4 结论

通过研究现有的沥青混合料疲劳试验方法,本论文采用现象学法中的控制应力简支梁弯曲疲劳试验法,对AC-13沥青混合料进行抗疲劳性能进行评价,AC-13沥青混合料的疲劳次数服从标准疲劳方程模式,满足疲劳性能要求,提出应将疲劳破坏试验、指标作为路面结构设计的依据。

参考文献

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篇9

随着城市道路的迅速发展,近年来,我国城市道路的建设大多采用半刚性基层沥青路面。

与其他类型路面相比,沥青路面具有表面平整、无接缝、振动小、噪音低、行车平稳舒适,养护维修简便等优点。因此沥青路面较水泥混凝土路面更适用于城市道路。但沥青路面也存在着抗弯拉强度低、面层的温度稳定性较差等缺点。

1沥青路面裂缝的形式

沥青路面裂缝的形式按形状分:横向裂缝、纵向裂缝、龟状裂缝和网状裂缝:按有无荷载可分:荷载裂缝和非荷载裂缝;按路面有无沉陷分为:沉陷性、疲劳性裂缝和非沉陷性早期裂缝。

2沥青路面裂缝形成的原因

2.1设计原因

①路面结构设计不合理或厚度不足,路面强度无法满足行车要求或者对路面设计年限内交通量年均增长率估计偏小,以至沥青路面产生裂缝。

②地下管道设计深度不够,导致基层压实不平引起沥青路面的横向裂缝。

2.2材料因素

①沥青混合材料过细,其结合料过少(即石油必过低);炒制过火。

②沥青混合料中集料级配不佳,石料偏少。

③沥青材料配合比不正确。

④沥青原材料低温延性差或沥青混合料粘结力低,造成路面早期裂缝。

2.3气候因素

①路基或基层结构强度不足,路基局部下沉路面掰裂。

②半刚性基层在铺建时随着混合料水分的减少产生干缩应力,形成干缩裂缝。

③基层混合料的离析或辗压不密实及机械组合不合理,造成基层上部细粒料上浮,形成强度较弱的薄层,在行车荷载作用下,易产生龟状裂缝。

④半刚性基层养生不当直接影响干缩裂缝的产生。

⑤半刚性基层养生结束后,如果不及时洒铺封层或透层油,随着暴晒时间的增长产生干缩裂缝。

⑥施工填土未压实,路基产生不均匀沉陷,接缝处压实未达到要求,在行车作用下形成纵向裂缝。

⑦沥青混合料摊铺时间过长,其表面温度低,内部较热,用重型压路机碾压易引起路面表面切断。

⑧施工接缝处理不当、碾压方式不正确易产生横向裂缝。

2.4超载因素

①由于超载车辆引起累计轴次的增大,从而引起设计弯沉值减小。

②由于超载造成正常设计的路面基层或低基层抗拉强度不足,使其提前在层底产生拉裂。

③由于超载,加之车辆的振动冲击作用,可将路面压坏,即一次性破坏作用。

④由于超载,车辆在上下坡、刹车时将加速沥青路面层的剪切破坏。

3沥青路面裂缝预防措施

3.1设计措施

①在设计中,充分估计和预测远景交通量,适当考虑吧超载车辆的比列,适当提高路面结构层的标准。在设计半刚性路面结构时,优先选用抗压性能好,干缩系数和温缩系数小及抗拉强度高的半刚性材料做基层。

②设计地下管线的埋深不能高于路面以下30cm。

3.2材料措施

①选择适合的道路材料和面层材料,进行合理的结构组织设计,确定沥青路面厚度。

②在沥青混合料中添加石棉或木质纤维料或采用较厚的沥青面层减少或延缓由半刚性基层产生的反射裂缝。

③面层沥青尽量选择低稠度、髙延度、低含腊量的优质沥青,在满足稳定度要求的前提下,选择针入度较大的沥青,必要时可选用干性沥青。

3.3施工措施

填土中不得含有淤泥、腐殖土及有机物等,压实度达到规定值;严把沥青混合料质量关,使沥青混合料级配最佳,矿料拌合粗细均匀一致,严格按配合比控制油石比;控制沥青混合料所用沥青的延度,拌制沥青混合料时防止沥青混合料加热过度“烧焦”;混合料自加工厂运到现场气候较低时,应覆盖油布保温;严格控制沥青混合料施工温度;摊铺沥青混合料厚紧接着碾压,缩短碾压长度;严格按碾压操作规程作业,压路机在对沥青路面进行碾压时,车辆禁止在新压路面调头,碾压的速度不宜快;在半刚性基层施工中,控制压实的含水量;大风和降雨时停止摊铺和碾压;宜采用全路宽整幅摊铺,避免纵向分幅接茬;半刚性基层碾压后,应及时覆盖洒水养生,潮湿养护5—14d;刚性基层施工后,养生期内严禁车辆通行,并在养生期结束后及时浇面层。

3.4超载措施

①适当增加路面厚度,使用更优质材料提高路面整体强度。

②增加车辆的后轴,改善车辆对路面的作用发展双后轴及对后轴大型载货车辆,避免道路的早期破坏。

③执法从严,限制车辆超载运输,避免道路的早期破坏。

4裂缝的治理

第一,一经发现裂缝后应立即修补以免水通过缝渗透到基层,造成基层破坏而影响面层。对于较小的很像裂缝和纵向裂缝,缝宽在6mm以内,宜将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹去尘土后,可用灌入热沥青或乳化沥青材料加以封闭处理;缝宽大于6mm的,将裂缝内杂质处理干净后,用沥青砂或细粒式沥青混凝土填充、捣实,并用烙铁封口,撒砂,扫匀;也可以采用乳化沥青混合料填封。

第二,轻微龟裂可采用刷油法处治,或进行小面层喷油封面,防止渗水扩大裂缝;大面积龟裂、网裂采用加封层或沥青表面处理。严重龟裂、网裂应对基层进行补强。

第三,碾压中出现微裂缝,可在终碾前,用轮胎碾进行复压,消除裂缝。

篇10

引言

为了使路面能为交通车辆提供安全、舒适、稳定的服务,沥青路面必须具有良好的使用性能,即在夏季高温季节不产生车辙、冬季寒冷季节不开裂及在多雨季节不发生水损害等路面病害。因此,需要对橡胶沥青混合料的高低温性能及水稳性提出严格要求。

1 橡胶沥青混合料高温稳定性性能研究

通常所说的“高温稳定性”是指沥青路面在使用过程中受交通荷载的反复作用,容易产生车辙、推移、拥包及泛油等永久性变形的温度范围,一般指25℃~30℃环境温度;同时,长时间承受荷载与高温条件是等效的,且时间是积累的,所以,沥青路面高温稳定性能也包括了长时间荷载作用的情况。为了提高沥青路面的高温稳定性,需对沥青混合料的高温抗车辙能力做出严格要求。

通过对基质沥青SK70#、掺量为15%、18%、20%、22%和24%橡胶沥青制作车辙试件,并进行车辙试验,测试橡胶沥青混合料的动稳定度DS(单位:次/mm)如图1-1所示。

图1-1不同类型沥青混合料动稳定度

动稳定度是反映沥青混合料高温抵抗永久变形性能的一个指标,动稳定度越高,沥青混合料的抗车辙能力越强,高温稳定性越好。由图1-1可见,与基质沥青相比,橡胶沥青对混合料高温车辙的改善作用非常明显,且随着橡胶粉含量的增加,橡胶沥青混合料的动稳定度越大,车辙深度越小。

2 橡胶沥青混合料低温抗裂性性能研究

沥青路面的开裂是在寒冷地区非常普遍的路面主要病害之一,裂缝的产生不仅破坏了路面结构的连续性、整体性及美观,而且水分会从裂缝处不断进入结构内部使基层甚至路基软化,导致路面承载力下降,加速路面破坏,纵向无限长的路面开裂经过一个冬天的连续荷载后容易发生龟裂。裂缝的大量存在使路面平整度下降,降低了路面的使用寿命和质量。由于沥青路面的开裂与沥青混合料的低温抗裂性能直接相关,因而可以通过测试沥青混合料的低温性能来预估沥青路面的低温抗裂能力。

通过对基质沥青SK70#、橡胶粉掺量22%及15%、18%、20%、24%橡胶沥青制作小梁进行低温试验。测试在低温环境下橡胶改性沥青混合料小梁的最大抗弯拉强度RB(单位:MPa)、最大弯拉应变εB(单位:×103)如图2-1所示:

图2-1 不同类型沥青混合料低温弯曲试验结果

通过以上数据可以看出,橡胶沥青混合料的低温性能优于基质沥青混合料,这是由于基质沥青的温度敏感性较橡胶沥青差,同时基质沥青的低温延度,老化性能均比橡胶沥青差;同时,对橡胶沥青而言,在一定程度上,随着橡胶粉掺量的增加,橡胶沥青混合料的低温性能越好,这是以为随着橡胶粉的增加,橡胶沥青的针入度越大,延度越大且沥青的低温劲度也越小。但超过一定量时,随着橡胶粉掺量的增加,混合料的低温性能开始下滑。

3 橡胶沥青混合料水稳定性性能研究

水损害是沥青路面的主要病害之一。造成沥青路面水损害的原因,除了降雨及交通荷载的作用外,主要是由于路面排水结构设计不合理,以及沥青混合料的水稳定性差两个原因。

对橡胶沥青混合料的水稳定性采用马歇尔试验的残留温度和冻融劈裂试验的方法评价。

(1)浸水马歇尔试验

橡胶沥青浸水马歇尔试验结果如下表1所示:

由上表3.1可以看出,相比较基质沥青而言,橡胶沥青混合料的残留度有明显提高,说明添加橡胶粉后,混合料的抗水损害能力得到了加强。

(2)冻融劈裂试验

两种沥青冻融循环试验结果如下表2所示:

从表3.2的试验数据可以看出,橡胶沥青混合料冻融劈裂强度比远大于基质沥青混合料,说明橡胶沥青水稳定性能良好。这是由于橡胶沥青中橡胶粉的存在让其具有较好的高温稳定性和较大的黏聚力,提高了橡胶沥青混合料的黏聚能力,增强了其抗水损害能力。

4 结语

应用车辙试验、低温弯曲试验、混合料浸水马歇尔、冻融劈裂试验分别对橡胶沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及抗水损害性能进行了分析。主要结论如下:

(1)与基质沥青相比,橡胶沥青对混合料高温车辙的改善作用非常明显,且随着橡胶粉含量的增加,橡胶沥青混合料的动稳定度越大,车辙深度越小;

(2)橡胶粉的加入极大地改善了混合料的低温抗裂性能,提高了混合料的最大弯曲应变,使沥青混合料抵抗低温开裂的能力得到了提高,在一定范围内,橡胶粉掺量越大,混合料的低温性能越好;

(3)相对于基质沥青,橡胶沥青有更好的抗水损害能力,橡胶粉的加入提高了沥青与集料的粘附性等级,增大了沥青混合料的残留稳定度比和冻融劈裂强度比。

参考文献:

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中图分类号:U41 文献标识码:A 文章编号:

1问题的提出与意义

1-1概 述

公路运输在整个国民经济生活中一直发挥着重要的作用。近年来,随着我国道路交通事业的发展,将沥青混凝土路面应用于高等级公路显得愈来愈重要。在己建成的高速公路中,90%以上是以半刚性材料为基层,沥青混凝土为面层的路面(简称半刚性路面)。半刚性基层具有较高的强度与承载力、良好的整体稳定性和耐久性,为实现“强基薄面”的结构提供了可靠保证。然而,随着半刚性沥青路面的大量使用,逐步发现半刚性沥青路面也存在着一些严重的问题。其主要表现在:半刚性材料具有的干缩和温缩特性,使沥青路面不可避免要产生反射裂缝,并容易导致沥青面层的破坏。另外,半刚性基层的抗冲刷性能也较弱,易引起水损害等不利影响。

1-2 问题的提出

鉴于半刚性基层材料自身固有的特性,为了防止和减少半刚性沥青路面反射裂缝,国内外科研工作者进行了大量的研究工作,如采用调整结合料用量与比例,增加粗骨料含量并严格设计级配,以便尽可能的减小温缩和干缩效应,增加半刚性基层材料抗裂性能。或采用通过增加沥青面层厚度以防止基层反射裂缝及从结构本身入手防止和减少半刚性沥青路面基层的反射裂缝等。以上这些方法虽对抑制沥青路面反射裂缝起到了一定的作用,但仍没有从根本上解决沥青路面的开裂问题。故此,急需寻求一种其它的基层材料来克服半刚性基层的缺点,以提高沥青路面的使用品质。而以刚度相对较小的柔性材料作为沥青路面的基层,可以吸收部分层底拉应力,大大减少路面开裂的可能性。以解决沥青路面的反射裂缝问题。以沥青稳定级配碎石为基层的柔性基层沥青路面具有半刚性基层沥青路面所不具备的许多优越性。

(1)沥青混合料对于水分的变化不敏感,不易受水损害,不易产生收缩开裂而导致面层出现反射裂缝;

(2)由于面层和基层材料结构的相似性,路面结构受力、变形更为协调;

(3)同沥青面层一起构成全厚式沥青面层,从而使得整个沥青面层的修筑时间减少;

(4)刚度相对较小,减少裂缝产生的几率。

1-3 问题研究的意义

由于沥青稳定碎石柔性基层具有诸多优点,以其为基层的路面结构在国外已得到广泛应用,而国内的相关研究还不完善。因此,深入系统的研究沥青稳定碎石柔性基层的混合料设计方法,了解、分析沥青稳定碎石柔性基层的路用性能,找出适合实际情况的沥青稳定碎石柔性基层的施工工艺和方法去指导施工,对于避免沥青路面的过早开裂,提高沥青路面的服务年限和使用质量有着极为重要的意义。

2 沥青稳定碎石混合料的路用性能要求

路面基层是面层的基础,基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力,并扩散到下面的垫层和土基中去。实际上基层是路面结构中的承重层,它应具有足够的强度和刚度,并具有良好的扩散应力的能力。虽然基层遭受大气因素的影响比面层小,但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的浸湿,所以基层结构应具有足够的水稳定性。同时,基层表面要求有较好的平整度,这是保证面层平整性的基本条件。

沥青稳定碎石混合料作为路面的基层,必须具有上述基层材料所必需的工程特性。同时,作为沥青混合料,其强度、稳定性、破坏模式等,都与沥青稳定碎石基层的使用环境密切相关,特别是对于温度比较敏感,在不同温度区域的破坏模式有很大的不同。而我国的沥青路面面层大多数情况下厚度较薄(绝大多数在20cm以下),这样外界荷载和环境因素(温度、湿度等)的变化,就会对处于面层之下的基层材料——沥青稳定碎石混合料的性能产生剧烈的影响。

因此,主要从沥青稳定碎石基层混合料的使用条件,即:荷载因素、温度状况、结构功能,以及施工应用方便性的要求等方面,来研究沥青稳定碎石混合料的路用性能要求。

2-1高温稳定性

沥青稳定碎石混合料是一种典型的流变性材料,它的强度和劲度模量随着温度的升高而降低。为了保证沥青路面在高温季节不至于产生推移、波浪、车辙、泛油等病害,作为基层的沥青稳定碎石混合料必须进行高温稳定性研究,以确保高温时,其能够有足够的强度和劲度模量来支撑路面结构,保证路面的使用品质。

2-2低温抗裂性

沥青是一种温度敏感性材料,温度的变化会使其力学性能发生很大的变化。随着温度的降低,沥青混合料的强度和劲度都会明显增大,然而,其变形能力却会显著下降,并会出现脆性破坏。

沥青稳定碎石混合料作为基层材料,虽然所面临的低温状态不会很严重,但在冬季气温急剧降低时,也可能会因收缩而产生横向裂缝。基层的开裂不但会造成基层本身强度的降低,而且裂缝会反射到面层,造成面层的开裂,破坏路面结构完整性,进而在水分和行车荷载的综合作用下产生饱和。其结果是路面强度明显降低,在大量行车荷载的反复作用下,产生冲刷和卿浆现象,从而使裂缝发展成为网裂、龟裂而使路面很快产生结构破坏。

而应用沥青稳定碎石柔性基层的初衷之一,就是减少像半刚性基层路面那样的基层反射裂缝,因此必须要保证沥青稳定碎石基层混合料有良好的低温抗裂性能,已发挥其柔性基层的优点。

2-3强度和刚度

基层是路面面层的基础,是沥青路面的承重层。因此,沥青稳定碎石混合料作为基层材料必须具备足够的强度以支撑路面结构。另外在车辆荷载的作用下,路面内部的应力状态非常复杂,根据理论分析,在路面中有三个不同的应力区,即:(1)在路面的上层为三向受压区,既有压应力又有剪应力;(2)路面中层为受压区,该区内由于荷载产生的剪应力已经很小,处于一种竖向受压的状态;(3)路面下层为受拉区,在荷载的作用下会出现弯拉应力。沥青稳定碎石基层位于面层以下,处于受压区和受拉区。即沥青稳定碎石基层需要承受荷载的压实作用以及底面的弯拉作用。因此,要保证沥青稳定碎石基层混合料有足够的抗压强度和抗拉强度。

另一方面,为了防止在车辆荷载作用下产生过量的变形,从而造成路面结构的车辙、沉陷等破坏。也应该保证沥青稳定碎石基层有足够的刚度。

2-4耐久性

为了保证路面具有较长的使用年限,必须保证作为路面基础的沥青稳定碎石基层具有较好的耐久性。道路是一种是野外结构物,建成后要受到行车荷载和外界环境的因素(温度、湿度等)的反复作用,对于沥青稳定碎石基层,由于其层位的关系,它受恶劣环境影响的程度虽不象面层那样剧烈,但在路面使用期间,在环境影响下经受车轮荷载的反复作用,长期处于应力应变交迭变化状态,致使基层结构强度由于疲劳而逐渐下降。当荷载重复作用超过一定次数以后,在荷载作用下沥青稳定碎石基层内产生的应力就会超过强度下降后的结构抗力,产生疲劳破坏。因此沥青稳定碎石基层混合料应该有良好的抗疲劳性能。以保证路面结构的耐久性。

2-5施工和易性

要保证室内配料在现场施工条件下顺利的实现,沥青稳定碎石混合料除了应具备前述的技术要求外,还应具备适宜的施工和易性。影响沥青混合料施工和易性的因素很多,诸如当地气温、施工条件及混合料性质等。

单纯从混合料材料性质而言,影响沥青混合料施工和易性的首先是混合料的级配情况,如粗细集料的颗粒大小相距过大,缺乏中间尺寸,混合料容易分层层积(粗粒集中表面,细粒集中底部);如细集料太少,沥青层就不容易均匀地分布在粗颗粒表面;细集料过多,则使拌和困难。此外当沥青用量过少,或矿粉用量过多时,混合料容易产生疏松不易压实。反之,如沥青用量过多,或矿粉质量不好,则容易使混合料粘结成团块,不易摊铺。

沥青稳定碎石混合料柔性基层的应用研究,应该从级料集配设计和确定沥青最佳用量方面,确保基层混合料的施工和易性。

3 进一步研究的建议

为了更好地利用沥青稳定碎石基层,以解决半刚性基层所带来的反射裂缝和水损坏问题,应对沥青稳定碎石基层进行更广泛、更深入的研究。在今后的研究工作中,建议对以下问题作进一步的研究:

(1)尝试提出新的沥青稳定碎石基层混合料级配,对其进行试验研究,以期提出适合基层用的沥青混合料的级配范围;

(2)研究沥青稳定碎石基层沥青路面的结构设计方法,提出相应的设计指标及标准;

(3)对沥青稳定碎石柔性基层防止沥青路面反射裂缝的理论原理作出进一步研究推敲;

(4)碎沥青稳定碎石混合料的实验室成型方法作进一步研究,以期获得最符合实际的应用状态的试件成型方法和试验指标试验参数;

(5)对沥青稳定碎石基层混合料的施工技术应更一步研究,进一步探索沥青稳定碎石基层厚度和合理的压实机械组合对压实度的影响。

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