摘要:本文在分析沥青路面损坏的现象及原因方面进行了总结,重点介绍了路面水损害形成原因及防止路面水损害的防治措施。 关键词: 沥青路面;水损害;防治 1、前言
我国的高速公路近几年取得了引人注目的成就,山东省的高速公路更是发展迅猛,但随着交通量的不断增加和轴载的明显增大,沥青路面出现了不同程度的早期破坏,严重影响了路面的使用功能和寿命,因此目前需对沥青路面的损坏现象,应结合实际特点,并提出不同的防治措施,来延长道路的使用寿命和周期。
从我省沥青路面的破坏现象分析,主要存在四类破坏:(1)纵向或横向的永久变形,夏季高温期在重载车的作用下造成流动性车辙;(2)冬季沥青路面的横向开裂(3)雨季或春融季节出现的坑槽,即水损害破坏;(4)沥青路面由于泛油、石料磨光引起的表面功能降低或丧失。 2、沥青路面的车辙
在四类破坏现象中,车辙问题尤其重要。它除了影响行车舒适外,还对行车安全有直接影响。
在正常情况下,沥青路面的车辙有三种类型:
2.1于荷载作用超过路面各层的强度,发生在沥青面层以下包括路基在内各结构层的变形,
叫做结构性车辙。这种车辙的宽度较大,两侧没有隆起现象,横断面成V字形(凹形)。
2.2青混凝土的侧向流动变形。在高温条件下,车轮碾压的反复作用,荷载应力超过沥青
混合料的流动性车辙或失稳性车辙。一方面是车轮作用部位下凹,另一方面车轮作用甚少的车道两侧反而向上隆起,在弯道处还明显向外推挤,车道线及停车线因此可能成为变形的曲线。无疑这部分车辙将主要取决于沥青混合料的流动特性。这种车辙一般都有两侧隆起现象,对主要行驶双轮车的路段,车辙断面成W形,对主要行车宽幅单轮车的路段,车辙成非对称形状。它尤其容易发生在上坡路段、交叉口附近,即车速慢、轮胎接地产生的横向应力大的地方。
2.3季埋钉轮胎形成的磨损性车辙。在我国,由于基层基本上是半刚性基层,车辙基本上
都属于沥青混合料的流动性车辙。对这种车辙,可以说没有有效的维修方法,只有采用新的材料或将原材料再生改造以更换车辙的层次。
通常情况下,沥青路面的车辙防治都是指流动性车辙。为防治车辙,必须从开发抗车辙能力强的沥青混合料和改进施工工艺两方面入手。 2.3.1沥青混合料的影响
提高沥青混合料的抗车辙能力是防治车辙的途径。沥青混合料是一种粘弹性材料,对密级配
沥青混凝土来说,尤其在较高路面温度条件下,它可以看成是一种单纯的热流变形材料,完成适用于沥青的流变学原理。对密级配沥青混凝土来,提高沥青高温粘度是防治车辙最有效的措施。提高沥青高温粘度有两条途经。
其一是选用高粘度的沥青;其二是在沥青中掺加各种类型的改性剂。选择好的原油,采用合理的工艺则对抗车辙能力和抗裂性能都将产生很好的效果。在选
用重交通道路沥青时,除了软化点和含石蜡量外,还必须重视沥青的粘度指标。选用低针入度、高软化点、低含蜡量的高粘度沥青对减小车辙显然是非常有效的,感温性好的沥青抗车辙能力也强。 2.3.2适当增大粉胶比
在沥青数量一定时,矿粉用量对矿粉的表面影响最大,因而直接影响沥青膜厚度,矿料之间的滑动变形将因粉胶比增大而减少。一般认为,粉胶比不小于1—1.2。另一方面,适当增加矿料在混合料中体积百分数,减少沥青用量,亦是重要的。沥青用量过多,超过最佳用量的0.3%--0.5%以上对车辙将会有很大影响,所以施工时必须控制在规范允许的限度以内。 2.3.3合理调整级配
为了充分发挥粗集料的嵌挤作用,可用SMA间断级配。基层做大粒径沥青混合料(LSAM),对密级配沥青混合土而言,增大集料粒径对提高抗车辙能力有一定效果,但同时必须保证有较好的级配,以增大密度。实验室数据证明,空隙率对车辙的影响非常大,增大混合料中粗集料的粒径和数量后,如果级配不好,空隙率增大,将同样使混合料变得不稳定,容易造成车辙。 2.3.4关于沥青面得厚度
很显然,沥青层厚度是影响车辙的重要因素。 2.3.5交通条件和环境条件
交通量、轴载、轮胎气压是影响车辙的重要因素,气候特点对车辙也有重要影响。
2.3.6超重车辆对沥青路面的影响
从目前营运情况来分析,超重车辆对沥青路面的车辙、水动力破坏扩散影响最大。 3、沥青路面的水损害
所谓沥青路面的水损害破坏,是指沥青路面在水分的条件下,经受交通荷载和温度膨缩的反复作用,一方面水分逐步侵入到沥青与集料的表面上,同时由于水动力的作用,沥青膜渐渐地从集料表面剥离,并导致集料集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。沥青路面的水损害破坏的机理和特征,可以从破坏的发展历程看出:
3.1在开始阶段,水分侵入沥青与集料的界面,以水膜或水气的形式存在,影响沥青与集料的粘附性。
3.2在反复荷载的情况下,沥青膜与集料开始剥离; 3.3渐渐的集料开始松散、掉粒。 3.4最后形成坑槽。
应该注意的是,水损害破坏有可能是从沥青面层的下面层开始的,由于水分进入沥青路面,滞
留在基层上面,沥青面层的下面层又往往是空隙率较大的沥青碎石或II型沥青混合料,空隙中充满水分,给水损害造成了潜在的威胁。所以在集料与沥青膜剥离、发生松散后,沥青混合料不再成一整体。集料在载荷再作用下对基层表面产生撞击,基层的粉质部分如水泥、石灰、粉煤灰以及土质部分便成为稀浆,通过路面的缝隙向上拥出,在沥青路面上可以见到白色唧浆,面层可见局部的龟甲状网状裂缝,这是水损害最明显的标志,当路面上出现一块块泛白的网状裂缝区的时候,实际上下面层已成为沥青膜完全脱落的松散集料,坑槽几乎是不可避免的。 既然沥青路面的水损坏是来源于沥青膜从集料表面的剥离,其条件是水分介入到沥青与集料界
面上,改变了沥青、集料与水分的关系所造成的。那么,预防水损坏的关键就是要通过两个途径来解决:
3.4.1防止或减少水分进入沥青混合料内部,不致侵入到沥青与集料的界面中去。 3.4.2提高沥青与集料的粘附性,提高集料之间的粘结力。
对第一个途径,沥青混合料的级配是最主要的因素,尤其是减少空隙率。但是它是有一定限度的。对普通的密级配沥青混凝土来说,粗集料基本上是悬浮在沥青砂浆中的,空隙率小于极限空隙率(一般为2%--4%)时,沥青在夏季受热膨胀时无适当得空隙可去,便容易上浮(泛油),混合料产生推移、车辙等流动性变形。
第二个方面,随着高速公路的建设,沥青路面对集料的要求越来越高,尤其是表面层集料的来源更是困难。在通常情况下,石灰岩等碱性石料,与沥青的粘附性很好,但耐磨性能很差,不能适应沥青路面表面层抗滑及耐磨耗的需要,采用石灰岩石料铺筑的沥青马蹄脂碎石混合料(SMA)路面,所期望的石料之间的嵌挤能力不能很好的形成。 3.5结构层厚度
3.5.1基层与底基层的合理厚度
结构层厚度的确定,设计时考虑最多的是层厚是否满足强度的要求,设计大厚度以18CM(即4+7+8)为易。 3.5.2面层厚度与集料粒径的确定
一般来说,沥青混合料的最大粒径与层厚的比值越大越容易出现离析,而且越不容易碾压密实,通常层厚取最大粒径的2.5倍左右、公称最大粒径的3倍左右。
3.6层间连接
目前,习惯上对层间连接没有引起足够的重视。路面裂缝处出现唧浆,主要是层间连接不紧密,有缝隙可供水浸入,或者说层间夹有浮灰或松散颗粒,水进入层间缝隙后,缝隙中的水在行车荷载重复作用下,对裂缝产生重复冲刷,形成唧浆,使裂缝处结构层强度响应降低,以致形成空洞,造成路面破坏。 参考文献:
1<<高等级公路沥青混凝土路面新技术>. 人民交通出版社 2<<公路工程养护规范>>.人民交通出版社
3<<沥青混凝土路面施工技术规范>>.人民交通出版社
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