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篇1

①合理連接瀝青路面的不同施工結(jié)構(gòu)層。按照高速公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各結(jié)構(gòu)層之間的接觸面應(yīng)為安全性連接系統(tǒng)。因此，借助瀝青透層的應(yīng)用，原本粘結(jié)力不強(qiáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)瀝青層與非瀝青層之間將建立更緊密的結(jié)合，極大地改善了路面各結(jié)構(gòu)層的整體性，也可有力避免各結(jié)構(gòu)層之間出現(xiàn)的滑移安全隱患。②液體瀝青的在結(jié)構(gòu)表層出現(xiàn)程度不一的滲入作用后，將直接填充基層結(jié)構(gòu)中的孔隙或集料間隙，使得各空隙直接封閉，避免雨水滲入存留加重基層侵蝕軟化，可有效提升基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。③高速公路的半剛性基層常要經(jīng)碾壓、灑水養(yǎng)生等處理，其間可致大量粉塵飛揚(yáng)，可能加重細(xì)集料與粗骨料之間的不結(jié)合問題。透層的應(yīng)用能夠穩(wěn)定浮塵，并加強(qiáng)粉塵與粗骨料層間的結(jié)合，降低軟弱結(jié)構(gòu)層的出現(xiàn)。④瀝青透層的應(yīng)用，可在基層均勻鋪就防塵保護(hù)瀝青層，在提高基層表面強(qiáng)度的同時(shí)增加抗摩擦力，避免基層結(jié)構(gòu)的開裂等事故發(fā)生。

2高速公路的瀝青透層施工技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵要點(diǎn)

（1）設(shè)施準(zhǔn)備透層施工要按工藝要求來(lái)準(zhǔn)備合理的施工設(shè)備，提前備好試驗(yàn)檢測(cè)儀器、液態(tài)瀝青調(diào)制設(shè)備、灑布設(shè)備等物品，并對(duì)所有設(shè)施設(shè)備進(jìn)行試用檢驗(yàn)，確保設(shè)備的性能良好。（2）材料選擇常規(guī)以透層油為透層材料，液體石油瀝青、煤瀝青、乳化瀝青等都能作為透層材料，透層油的選擇需參考基層類型，同時(shí)還應(yīng)掌握不同透層油的性能優(yōu)缺點(diǎn)。液體石油瀝青即汽油、柴油、煤油等石油產(chǎn)品，經(jīng)必要處理并混合瀝青材料而成，屬于目前瀝青路面應(yīng)用最廣的透層油。大量理論研究與工程實(shí)踐證實(shí)，只有混合瀝青與石油兩種化學(xué)物質(zhì)才能發(fā)揮更好的滲透效果，滲透深度越大則瀝青路面的生命周期越長(zhǎng)。乳化瀝青顧名思義就是固態(tài)瀝青經(jīng)高溫乳化后形成，整個(gè)生產(chǎn)過程涉及更多化學(xué)原理與機(jī)械操作，因而更加復(fù)雜。煤瀝青在日常工程中并不多見，原因在于煤瀝青毒性較重?？偟膩?lái)看，三種透層油的滲透效果由高到低排位依次為：煤瀝青、液體石油瀝青、乳化瀝青。（3）澆灑操作高速公路的路基施工完成后，路面瀝青透層可選在基層上表面養(yǎng)護(hù)水分變干后，以計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)瀝青機(jī)對(duì)接。當(dāng)然，基層上表面的養(yǎng)護(hù)水分不能過于蒸發(fā)干燥，否則還需認(rèn)真清掃和擦拭表面。公路路基若短時(shí)間內(nèi)完成，需要積極完成異物清掃并淋灑水分進(jìn)行濕潤(rùn)，等水分晾干后再予以透層施工。透層澆灑工作前，各種建筑構(gòu)造物應(yīng)要求施工人員加強(qiáng)安全保護(hù)。瀝青路面的瀝青透層灑布后，理想狀態(tài)就是保持液態(tài)物質(zhì)不隨意流淌，且應(yīng)直至滲透基層深處。

3瀝青路面的透層技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分析

3.1工程實(shí)例基本情況。某高速公路第二標(biāo)段全長(zhǎng)23Km，其中公路施工工程量設(shè)計(jì)為：上面層為改性瀝青馬蹄脂施工；中面層為改性瀝青混凝土施工；下面層為瀝青混凝土施工；底基層為水泥穩(wěn)定碎石施工，并設(shè)計(jì)有低劑量的水泥碎石處治層。該路段路基以整體、分離式相互結(jié)合來(lái)完成設(shè)計(jì)施工，整體路基26m寬，分離路基單幅寬13m。整條高速公路的設(shè)計(jì)車速達(dá)到100km/h。在某施工樁號(hào)處，要求在20cm水泥穩(wěn)定碎石基層上表面頂面組織開展透層技術(shù)施工。該工程中所用到的瀝青透層材料中，以高滲透乳化瀝青作透層油，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，該透層油完全滿足JTGF40-2004規(guī)范中的質(zhì)量要求。下表即為技術(shù)指標(biāo)：3.2瀝青路面透層施工的方法要求。（1）施工前的準(zhǔn)備工作完成各材料的入場(chǎng)試驗(yàn)，嚴(yán)格落實(shí)材料的達(dá)標(biāo)合規(guī)；完成施工設(shè)施設(shè)備以及機(jī)械裝置的檢查保養(yǎng)與試運(yùn)行，確保配件充足、性能良好，認(rèn)真確認(rèn)瀝青灑布車的整體情況，標(biāo)定噴灑量；完成水泥穩(wěn)定碎石基層上表面的清洗，先用竹帚整體清掃，后用鼓風(fēng)機(jī)吹盡浮灰，最后以高壓水完成沖洗。（2）透層乳化瀝青的噴灑噴灑前應(yīng)指定專人測(cè)定乳化瀝青用量，調(diào)用智能型瀝青灑布車完成一次性液態(tài)瀝青的澆灑，并以人工方式補(bǔ)噴遺漏點(diǎn)，控制噴灑量，一旦出現(xiàn)過量情況則需要以碎石屑或砂灰粉吸油并做好碾壓；噴灑透層油后注意加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，避免有車輛等機(jī)械設(shè)備行動(dòng)所造成的油皮現(xiàn)象，而對(duì)透層油滲透深度不達(dá)標(biāo)處，還需積極采取措施進(jìn)行整改。（3）加強(qiáng)行動(dòng)管制提高透層穩(wěn)定性透層施工完成后的養(yǎng)護(hù)成型期間，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格的行動(dòng)管制，特別要求車輛與行人不得入內(nèi)破壞。行動(dòng)管制需要施工人員與項(xiàng)目管理的經(jīng)理部門進(jìn)行溝通并緊急協(xié)商出臺(tái)行動(dòng)管制方案，重點(diǎn)限制交通，以確保施工養(yǎng)護(hù)成型時(shí)間足夠。施工方應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)斷道通知，并設(shè)反光標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)識(shí)。3.3瀝青路面透層技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量檢查檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)束語(yǔ)

高速公路每日所承受的車輛荷載量十分巨大，因而需要不斷提升公路整體性能，需要增加路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。瀝青路面透層施工技術(shù)的設(shè)計(jì)與施工應(yīng)用，應(yīng)靈活挖掘透層結(jié)構(gòu)之功用，正確認(rèn)清透層瀝青材料的技術(shù)性能，不斷由專業(yè)人員研究和探索在選材、施工應(yīng)用等方面的方法，才能創(chuàng)造更可靠的高速公路系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]王劍英.高速公路瀝青路面透層技術(shù)功能與材料應(yīng)用[J].北方經(jīng)貿(mào),2015(3):65-65.

篇2

【關(guān)鍵詞】瀝青路面 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分析

瀝青路面早期損害，除個(gè)別是由于路基的原因引起的不均勻沉陷外，絕大部分是由于瀝青面層本身引起的：坑槽、泛油、車轍、網(wǎng)裂、松散等。因此，瀝青的層面的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)，必須確定路面結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)，路面結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)主要包括路面結(jié)構(gòu)層的幾何參數(shù)、力學(xué)參數(shù)，如泊松比、模量等，以確保路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。

一、交通荷載

1.輪壓和標(biāo)準(zhǔn)軸載

利用氣壓表對(duì)車輛現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)貨車壓力普遍超過0.7MPa，對(duì)于軸載超過10t 的輪胎，胎壓一般在0.8～1.1MPa 范圍內(nèi)，而且隨著軸重增加，胎壓也增大。交通部公路科研所《重載交通瀝青路面軸載換算研究總報(bào)告》表明，根據(jù)實(shí)際接地面積計(jì)算出來(lái)的輪胎接地壓力與輪胎內(nèi)壓并不相等。當(dāng)輪胎內(nèi)壓較低時(shí)，接地壓力比輪胎內(nèi)壓高；當(dāng)輪胎內(nèi)壓較高時(shí)，接地壓力低于輪胎內(nèi)壓。隨著輪胎荷載的提高，在輪胎內(nèi)壓大于0.7MPa 時(shí)，試驗(yàn)的各級(jí)荷載作用下的輪胎內(nèi)壓均比接地壓力大。輪胎內(nèi)壓與接地壓力的差值和輪胎的剛度有關(guān)，而輪胎剛度與輪胎的材料和其構(gòu)造有關(guān)，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為安全起見，一般以輪胎內(nèi)壓代替接地壓力。

由于作用在路面的設(shè)計(jì)荷載千變?nèi)f化，一般選用一種軸載作為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)車載，其他各種車載按照一定的原則換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載。而標(biāo)準(zhǔn)軸載一般要求對(duì)路面的響應(yīng)較大、同時(shí)又能反映本國(guó)公路運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)車輛的總體軸載水平。為了統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和便于交通管理，各個(gè)國(guó)家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)軸載均有明確的規(guī)定。我國(guó)根據(jù)公路運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)車輛的實(shí)際，公路與城市道路有關(guān)路面設(shè)計(jì)規(guī)范中均以100kN作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸重。

2. 車道系數(shù)

輪跡橫向分布系數(shù)應(yīng)用到路面設(shè)計(jì)以前，還應(yīng)分析一下荷載作用下，輪跡以外一定范圍內(nèi)的路面結(jié)構(gòu)中所引起的不同程度的疲勞損壞。計(jì)算表明，對(duì)于國(guó)內(nèi)典型瀝青路面結(jié)構(gòu)，在輪跡外50cm 距離內(nèi)，該荷載產(chǎn)生的破壞作用，最大相當(dāng)于增加10%作用次數(shù)的影響，更遠(yuǎn)距離處則可以不計(jì)；對(duì)于剛性路面板，相鄰條帶上的荷載要為該條帶計(jì)算值最大增加6%的影響。可見輪跡范圍外雖有影響但并不大。

根據(jù)典型路段輪跡橫向分布的規(guī)律，可把輪跡橫向分布系數(shù)劃分為五個(gè)類別，可相應(yīng)地列出各個(gè)類別的輪跡橫向分布系數(shù)值。雙向單車道1.0，雙向兩車道0.6～0.7，雙向四車道0.4～0.5，雙向六車道0.3～0.4，雙向八車道0.25～0.35。

二、土基回彈模量

回彈模量能較好地反映地基所具有的部分彈性性質(zhì)，所以，在以彈性半空間體地基模型表征土基的受力特性時(shí)，可以用回彈模量表示土基在瞬時(shí)荷載作用下的可恢復(fù)變形性質(zhì)。我國(guó)公路水泥混凝土路面、瀝青路面設(shè)計(jì)方法中，都以回彈模量E作為地基的剛度指標(biāo)，為了模擬車輪印跡的作用，通常都以圓形承載板壓入土基的方法測(cè)定回彈模量。

路基回彈模量E0 的確定方法大致有以下幾種：

1. 應(yīng)用直徑30.4cm 的剛性承載板在現(xiàn)有道路的土基頂面進(jìn)行試驗(yàn)經(jīng)修正后確定；

2.應(yīng)用落錘式彎沉儀（FwD）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，然后根據(jù)試驗(yàn)確定的FWD 測(cè)定的回彈模量與承載板測(cè)定的回彈量回歸公式換算；

3.根據(jù)室內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)CBR 試驗(yàn)結(jié)果，利用CBR 與回彈模量的相關(guān)關(guān)系推算；

4.根據(jù)路基頂面的回彈彎沉推算；

5.根據(jù)路基土的稠度與壓實(shí)度，利用事先得到的回彈模量與稠度（或相對(duì)含水量）和壓實(shí)度的關(guān)系式確定。

由第1與第2 方法得到的土基回彈模量與實(shí)際比較吻合，但需要根據(jù)土基不利季節(jié)含水量進(jìn)行修正；第3種方法是國(guó)外經(jīng)常采用的方法之一；其他方法可以間接推算土基回彈模量，但事先應(yīng)進(jìn)行一系列試驗(yàn)，得到所需的關(guān)系式，而且，推算的回彈模量的準(zhǔn)確度和精度均較差。

三.路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)

路面結(jié)構(gòu)由不同的材料逐層鋪筑而成，不同的材料有不同的力學(xué)強(qiáng)度特性和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，路面力學(xué)計(jì)算理論一般建立在彈性力學(xué)基礎(chǔ)上，除結(jié)構(gòu)參數(shù)外，還有路面結(jié)構(gòu)的材料類數(shù)、材料的計(jì)算參數(shù)包括模量和泊松比。泊松比一般比較穩(wěn)定，在路面設(shè)計(jì)時(shí)一般對(duì)特定的材料選用一定的泊松比，如土基和無(wú)黏結(jié)材料的泊松比取0.35、無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的泊松比取0.25、瀝青混凝土材料的泊松比取0.25、水泥混凝土材料的泊松比取0.15 等。

1.無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無(wú)側(cè)限抗壓回彈模量

無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料（包括穩(wěn)定細(xì)粒土、中粒土和粗粒土） 的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度是按照預(yù)定干密度和壓實(shí)度用靜力壓實(shí)法制備試件，試件高：直徑=1：1的圓柱體、養(yǎng)生時(shí)間為設(shè)計(jì)齡期、側(cè)向沒有圍壓時(shí)，通過逐級(jí)加載和卸載試驗(yàn)計(jì)算得到抗壓回彈模量。

無(wú)機(jī)結(jié)合穩(wěn)定材料室內(nèi)制件與現(xiàn)場(chǎng)制件設(shè)計(jì)參數(shù)比值隨材料不同及施工條件而異。一般情況下，現(xiàn)場(chǎng)制件的模量與強(qiáng)度均比室內(nèi)制件低，其降低的幅度不等，抗壓強(qiáng)度降低幅度較小為10%～20%，抗壓模量下降30%～40%，劈裂強(qiáng)度下降20%～60%，劈裂模量下降50%左右。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)是根據(jù)大量試驗(yàn)結(jié)果取95%的保證率后（均值-1.645×標(biāo)準(zhǔn)差）得到代表值。在進(jìn)行拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，半剛性基層材料的疲勞方程由劈裂疲勞試驗(yàn)得到，半剛性基層材料的容許拉應(yīng)力按下式計(jì)算：

σA=σSP/KS

式中：KS ――結(jié)構(gòu)系數(shù)，對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料KS=0.35e0.11/Ac；

對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土KS=0.45e0.11/Ac。

2.瀝青材料的設(shè)計(jì)參數(shù)

瀝青混凝土的抗壓試驗(yàn)采用圓柱體試件，試件成型采用靜壓法、輪碾法、搓揉法和旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型法，試件的密度應(yīng)符合馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)密度100%，用于抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試件個(gè)數(shù)不少于3個(gè)，用于抗壓回彈試驗(yàn)的試件個(gè)數(shù)不少于3～6個(gè)。

瀝青混凝土的劈裂試驗(yàn)既可以為瀝青路面設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參數(shù)，也可以評(píng)價(jià)瀝青混凝土的低溫特性。我國(guó)瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)參數(shù)采用靜參數(shù)，采用的試驗(yàn)溫度為15℃ ，試驗(yàn)加載速率為50mm/min，計(jì)算時(shí)相應(yīng)的泊松比采用0.30。試件采用馬歇爾擊實(shí)成型的方法、輪碾機(jī)成型的板體試件和道路現(xiàn)場(chǎng)鉆孔試件。采用馬歇爾擊實(shí)成型的試件尺寸要求直徑101.6mm，高為63.5mm；輪碾機(jī)成型的板體試件和道路現(xiàn)場(chǎng)鉆孔試件的尺寸要求直徑為100mm 或150mm，高為40mm。

瀝青混凝土材料的設(shè)計(jì)參數(shù)也是根據(jù)室內(nèi)大量試驗(yàn)結(jié)果取95%的保證率后（均值一1.645×標(biāo)準(zhǔn)差）得到其代表值。再考慮現(xiàn)場(chǎng)大規(guī)模施工、質(zhì)量變化較大的情況，將代表值給予適當(dāng)?shù)恼蹨p得到推薦值。

四.結(jié)語(yǔ)

要想提高瀝青混凝土路面質(zhì)量，降低病害的發(fā)生機(jī)率，必須深入了解路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各個(gè)參數(shù)的試驗(yàn)原理、參數(shù)自身的特性及在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的控制作用，對(duì)于路面的設(shè)計(jì)、施工和管理都有很重要的意義。

篇3

中圖分類號(hào)：U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

目前，新建成的城市道路出現(xiàn)松散、坑槽等路面表面損壞的現(xiàn)象明顯，這嚴(yán)重影響了駕駛者的行車舒適性與路面使用功能性。研究表明，水損害問題是造成城市瀝青路面表面破壞的主要原因[1]。因此，本文結(jié)合筆者的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)對(duì)城市道路水損害原因及防治對(duì)策進(jìn)行深入分析。

1.城市道路水損害產(chǎn)生的原因分析

1.1水損害產(chǎn)生的外因

城市道路路面結(jié)構(gòu)直接與外界環(huán)境接觸，如圖1所示，來(lái)自外界環(huán)境的雨水、雪水等極易通過瀝青道路表面的連通孔隙滲入到結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，同時(shí)伴隨著行車荷載產(chǎn)生的動(dòng)水壓力的反復(fù)沖刷作用，使瀝青路面出現(xiàn)水損害的問題。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市的交通量逐年增加，促進(jìn)了行車荷載產(chǎn)生動(dòng)水壓力的沖刷及泵吸作用。過量的車輛尾氣排放，使大氣降水中的酸性物質(zhì)增加[2]以及降雪后大量融雪劑的使用等因素，使瀝青材料與集料間的粘附力降低并產(chǎn)生剝落、松散等城市道路水損害現(xiàn)象。

1.2水損害產(chǎn)生的內(nèi)因

不合理的瀝青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)、瀝青混合料攤鋪施工時(shí)產(chǎn)生的材料離析以及溫度離析等因素導(dǎo)致的攤鋪成型后瀝青混合料空隙率過大，使外界水滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的問題加?。粸r青材料與集料選擇不當(dāng)，出現(xiàn)材料間的粘附性不足，使瀝青材料和集料遇水剝落；結(jié)構(gòu)層自身的排水性能較差（如半剛性基層結(jié)構(gòu)）、結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的排水系統(tǒng)、防水結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)不當(dāng)或缺失等原因是城市道路路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)水損害的內(nèi)在因素。

2.城市道路水損害預(yù)防和治理對(duì)策分析

采取有效措施減輕并從根本上預(yù)防和治理城市道路水損害是十分重要的，對(duì)于城市道路的水損害預(yù)防和治理，主要應(yīng)該從合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與良好施工工藝兩方面入手加以解決。

2.1合理選擇原材料，提高瀝青與集料間的粘附能力

要保證瀝青材料與集料間的粘附力，首先應(yīng)使集料表面有良好的清潔狀況，必要時(shí)應(yīng)對(duì)所使用的集料進(jìn)行清洗，避免集料表面附著有灰塵，降低材料間的粘附性。

集料的物理性質(zhì)對(duì)瀝青與集料間的粘附能力起關(guān)鍵作用。研究證明，通常堿性集料與瀝青的粘附能力明顯優(yōu)于中性和酸性石料[3]，如圖2所示，在城市道路的建設(shè)中，用做瀝青面層的石料通常有石灰?guī)r、玄武巖、安山巖三種，玄武巖與石灰?guī)r石料都與瀝青材料有較好的粘附性，玄武巖材料硬度好常用在瀝青道路上面層中，石灰?guī)r硬度稍差常用在中、下面層中。安山巖碎石硬度雖然好，但與瀝青的粘附性較差，當(dāng)受料源供應(yīng)的限制時(shí)，安山巖碎石可通過復(fù)合使用的方法，將其破碎成細(xì)集料與玄武巖材料組成復(fù)合集料在上面層中使用。

2.2合理選擇結(jié)構(gòu)類型與配合比設(shè)計(jì)方案

城市道路的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)各層的功能要求合理選擇瀝青混合料類型。通常上面層應(yīng)具有抗車轍、抗裂、抗水損害能力；中面層應(yīng)具有抗車轍和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的能力；下面層應(yīng)具有抗疲勞的能力。由于上面層直接與車輪接觸，同時(shí)受行車荷載、環(huán)境因素（溫度、降水）等作用，因此，對(duì)上面層混合料的原材料的技術(shù)指標(biāo)、級(jí)配設(shè)計(jì)等質(zhì)量控制要更為嚴(yán)格。就防治水損害而言，上面層應(yīng)采用密級(jí)配瀝青混凝土，同時(shí)在瀝青混合料設(shè)計(jì)中嚴(yán)格控制其設(shè)計(jì)空隙率指標(biāo)，研究表明，設(shè)計(jì)空隙率不大于5%時(shí)，水基本無(wú)法深入瀝青混合料面層，當(dāng)空隙率達(dá)到8%時(shí)，路面滲水效果明顯，但過小空隙率的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能將變差。綜上考慮，表面層瀝青混合料的空隙率控制在3%～5%較為適宜[4]。另外，瀝青路面的施工攤鋪壓實(shí)質(zhì)量也將影響路面的抗水損害能力，如壓實(shí)程度不均勻、混合料攤鋪過程中的離析現(xiàn)象（攤鋪離析、溫度離析）等，都將使現(xiàn)場(chǎng)的空隙率與設(shè)計(jì)空隙率產(chǎn)生偏差，壓實(shí)度不足將使瀝青路面抗水損害能力下降，而壓實(shí)過密則易使瀝青路面高溫穩(wěn)定性能變差。

2.3控制及改善半剛性基層開裂現(xiàn)象

以水泥、石灰等穩(wěn)定類材料為混合料作為基層或底基層在城市道路中應(yīng)用廣泛，但半剛性基層易開裂，受干濕作用明顯，開裂后半剛性結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性將被積水所弱化，嚴(yán)重影響使用壽命，因此，采取合理措施控制及改善半剛性基層開裂現(xiàn)象是必要的。

研究認(rèn)為，半剛性基層的開裂是其本身的固有屬性，無(wú)法從根本上消除，但可以通過相應(yīng)的技術(shù)措施減少裂縫的產(chǎn)生[5]，具體措施有：

1）控制水泥劑量。過多的水泥劑量將使基層表面出現(xiàn)裂縫，通常認(rèn)為水泥的劑量應(yīng)不大于6%。

2）選用骨架-密實(shí)型結(jié)構(gòu)。在工程應(yīng)用中證明，骨架-密實(shí)型水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石具有良好的抗裂性能，同時(shí)還可以有效緩解路面的橫向開裂現(xiàn)象。

3）采用土工合成材料以及應(yīng)力吸收層等措施防止反射裂縫的產(chǎn)生。

2.4嚴(yán)格控制路面攤鋪壓實(shí)質(zhì)量

如圖3所示，除一些成規(guī)模的市政主干道路工程外，很多市政新建和養(yǎng)護(hù)工程施工地點(diǎn)相對(duì)分散，工程規(guī)模較小，單次攤鋪使用瀝青混合料數(shù)量較小且運(yùn)距較遠(yuǎn)，這些因素都將影響路面攤鋪壓實(shí)質(zhì)量，而路面攤鋪質(zhì)量不佳，壓實(shí)度不足將引起道路的水損害。

為保證瀝青路面攤鋪后的壓實(shí)度，無(wú)論新建工程或是養(yǎng)護(hù)工程，都應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青混合料的到場(chǎng)溫度以及攤鋪中的瀝青混合料溫度，并配套相應(yīng)的壓實(shí)設(shè)備；同時(shí)應(yīng)注意環(huán)境條件對(duì)攤鋪的影響，如基層雨后潮濕未干不得攤鋪，更不得冒雨攤鋪等。在一些無(wú)法滿足瀝青混合料到場(chǎng)溫度的施工工點(diǎn)，可在熱拌瀝青混合料中摻入溫拌劑或直接采用低溫瀝青混合料的辦法，以保證攤鋪成型后的瀝青混合料達(dá)到基本不滲水的要求。

3.結(jié)論

本文從產(chǎn)生機(jī)理以及防治對(duì)策兩方面入手，對(duì)引起城市瀝青道路表面破壞的水損害問題進(jìn)行了詳細(xì)介紹?？茖W(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與良好施工工藝是預(yù)防和治理水損害的關(guān)鍵，合理的材料選擇和規(guī)范的施工管理才是從根本上克服水損病害出現(xiàn)的途徑。

參考文獻(xiàn)

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篇4

1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論

1.1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)就是在道路的使用壽命期限內(nèi)不發(fā)生損壞，這個(gè)目標(biāo)看似簡(jiǎn)單，實(shí)則很難做到，這就需要在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮多個(gè)方面的因素，比如環(huán)境因素、材料因素、荷載因素、結(jié)構(gòu)因素以及經(jīng)濟(jì)因素等等，通過這些因素的綜合分析和評(píng)判，最終才可能選擇一個(gè)符合實(shí)際、性價(jià)比較高的設(shè)計(jì)方案。具體而言，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有抗滑性、平整性和耐用性三個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，抗滑性從傳統(tǒng)意義上而言并不屬于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，但是隨著高等級(jí)公路的日益增多，汽車行使速度的不斷提高，抗滑性越來(lái)越受到重視，抗滑性可以通過表層材料的選擇和設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)；平整性可以減少因?yàn)楹奢d沖擊而給道路帶來(lái)的破壞性，同時(shí)可以提高行使的舒適性，由于平整性可以降低對(duì)道路的破壞，所以也間接地提高了道路的使用壽命；耐用性是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的核心性能，所有的設(shè)計(jì)方法都是以此為中心展開設(shè)計(jì)的，耐用性要求路面有足夠的強(qiáng)度已達(dá)到抗變形的目的，耐用性代表了道路的設(shè)計(jì)使用壽命。

1.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法根據(jù)設(shè)計(jì)機(jī)理不同分為三類：基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法、基于力學(xué)的設(shè)計(jì)方法和基于性能的設(shè)計(jì)方法：（1）經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法：包括CBR設(shè)計(jì)法與AASHTO設(shè)計(jì)法，CBR的設(shè)計(jì)思想認(rèn)為路面應(yīng)提供足夠的質(zhì)量和厚度從而防止路面層內(nèi)產(chǎn)生壓力變形，CBR的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明確，適用于低等級(jí)公路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；AASHTO方法引入了PSI概念，PSI是指路面現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)，反映了道路使用者對(duì)路面質(zhì)量的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)值在0到5之間；（2）力學(xué)設(shè)計(jì)法：主要包括SHELL設(shè)計(jì)法和AI設(shè)計(jì)法，SHELL設(shè)計(jì)法把路面看做路基、基層與瀝青層三層結(jié)構(gòu)，以厚度、彈性模量和泊松分別表示各層的特征；AI法把路面看成多層彈性體系，各層材料采用彈性模量和泊松比來(lái)表征；（3）性能設(shè)計(jì)法：包括SUPERPAVE設(shè)計(jì)法和OPAC設(shè)計(jì)法，SUPERPAVE設(shè)計(jì)法根據(jù)道路的使用性能進(jìn)行路面和材料的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到抗低溫、抗疲勞、抗車轍的目的；OPAC法主要考慮了環(huán)境因素和交通荷載因素對(duì)路面性能的影響。

2 瀝青路面層間狀態(tài)的影響因素

2.1 結(jié)構(gòu)及材料類型影響

當(dāng)混合料施工不當(dāng)時(shí)容易發(fā)生離析現(xiàn)象，特別是混合料最大粒徑較粗、瀝青層總厚度較薄并三層鋪筑時(shí)更容易發(fā)生這種情況，離析后由于形成了較大的空隙率，從而無(wú)法防止路表水下滲情況的發(fā)生，而且由于其他原因產(chǎn)生的裂縫無(wú)法避免（特別是半剛性基層收縮殘生的瀝青路面反射縫），所以加大了雨水滲入路面的可能性。冰凍地區(qū)的路面，冬季毛細(xì)管聚冰導(dǎo)致了在春融期水分過于飽和，加上半剛性基層的透油層效果較差，水分將向上移動(dòng)積存在基層表面，由于半剛性基層不透水，會(huì)導(dǎo)致水分無(wú)法從基層排走，如果瀝青路面較薄，作用到瀝青層底部的荷載壓力較大，基層表面機(jī)會(huì)越容易破壞成灰漿，會(huì)影響瀝青層的疲勞壽命。

2.2 施工管理的影響

施工管理對(duì)間層的影響也不應(yīng)忽視，有些施工單位施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格，在進(jìn)行基層表面清掃時(shí)清掃得不干凈、不徹底，導(dǎo)致了間層的粘結(jié)不好，造成了層間容易產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，另外由于在施工期間施工車輛通行的隨意性以及不禁止外來(lái)車輛的通行，也會(huì)對(duì)間層造成嚴(yán)重的破壞。有些施工單位為了降低工程造價(jià)，在進(jìn)行面層攤鋪前不對(duì)基層進(jìn)行灑粘層油的工藝處理，或者在灑粘油層的施工中計(jì)量不夠、油膜不均勻等都會(huì)造成層間的粘結(jié)出現(xiàn)問題。要解決上述問題，首先要確保加強(qiáng)對(duì)基層表面嚴(yán)格的清掃工作，對(duì)基層表面粗糙度不合格的局部路段要進(jìn)行相應(yīng)的處理，達(dá)到技術(shù)要求之后，才可以進(jìn)行粘結(jié)層的施工，另外在施工過程中嚴(yán)格進(jìn)行車輛管理，禁止車輛通行。

2.3 溫度和水的影響

瀝青對(duì)溫度的敏感度很高，所以溫度對(duì)層間材料的影響很大，在夏季高溫時(shí)期，瀝青路面的溫度可以高達(dá)60攝氏度，在60度高溫下進(jìn)行剪切試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)層間材料此時(shí)的抗剪強(qiáng)度已經(jīng)很小了，所以在夏季高溫情況下，層間材料在重力的作用下就容易發(fā)生損壞，因此在路面層間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中要注意溫度對(duì)層間材料的影響。另外，水的影響也不能夠被忽視，半剛性基層具有不透水的特點(diǎn)，水分在基層上方無(wú)法擴(kuò)散而只能滯留聚積，而瀝青表面層下面往往設(shè)置的是空隙率較大的瀝青混合料，其空隙間充滿了水分，在車輛行駛荷載的反復(fù)重壓之下，水動(dòng)壓力會(huì)讓基層沖刷破壞而軟化，瀝青層與基層之間會(huì)從連續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成半滑動(dòng)或滑動(dòng)狀態(tài)。

3 瀝青路面層間處理技術(shù)探討

3.1 粘結(jié)層材料功能分析

基層與面層之間的粘結(jié)層材料受力情況比較復(fù)雜，主要包括壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力三類受力，另外，由于道路處于自然環(huán)境中，不可避免的受到日照、溫度、水等因素的影響，所以粘結(jié)層材料應(yīng)該具有以下兩個(gè)重要功能：（1）抗拔能力，由于汽車輪胎在行駛過程中與路面的摩擦?xí)绊憣娱g的粘結(jié)效果，另外啟程行駛中的后輪產(chǎn)生的真空泵吸作用也會(huì)造成層間粘結(jié)的減弱，所以在粘結(jié)層材料選擇時(shí)要注意材料的抗拔能力，否則很容易產(chǎn)生層間分離現(xiàn)象；（2）抗剪能力，如果抗剪能力不足，基層和面層之間往往會(huì)出現(xiàn)推移、擁包、兩層皮等病害，輕者會(huì)影響路面的使用性能，嚴(yán)重的話會(huì)威脅到路面使用者的行車安全，所以粘結(jié)層材料還要具有較高的抗剪能力。

3.2 透層油的作用機(jī)理

透油層主要起到過渡偶合作用，當(dāng)透油層撒布到基層之后，會(huì)在基層上形成一定深度的滲透，這種滲透填充了半剛性基層的表面空隙，形成了一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)層，即偶合層，偶合層本身屬于基層的一部分，降低了基層材料的模量，從而解決了有機(jī)結(jié)合料到無(wú)機(jī)結(jié)合料之間的粘結(jié)問題。透油層的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先提高了路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的連續(xù)性，從多層組合體系轉(zhuǎn)變成連續(xù)組合體系；其次，透油層的作用相當(dāng)于增加了柔性材料結(jié)構(gòu)層的厚度，從而提高了路面結(jié)構(gòu)的抗變形能力；第三，透油層滲入基層后閉合了基層混合料的開口孔隙，增強(qiáng)了基層抵御水破壞的能力；最后，透油層可以避免基層內(nèi)部水分的蒸發(fā)，省去了灑水養(yǎng)護(hù)的成本。

篇5

目前我國(guó)半剛性公路路面的早期破壞很嚴(yán)重。造成這種情況的主要原因包括超載、交通事故、有害化學(xué)物品的污染、異常氣候、設(shè)計(jì)、施工、材料的選取以及對(duì)其的不合理養(yǎng)護(hù)等等。其中最主要的原因是對(duì)路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不夠合理。在我國(guó)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范下，如果設(shè)計(jì)10t負(fù)荷的承載力，超載負(fù)荷達(dá)到16t時(shí)，相當(dāng)于10t負(fù)荷的車壓過半剛性路面42.9次，瀝青路面7.7次。當(dāng)前，我國(guó)高等公路半剛性基層瀝青路面占據(jù)絕大多數(shù)，所以很有必要對(duì)路面的早期破壞進(jìn)行研究。

1 半剛性路面早期的破壞形式和原因

半剛性基層上鋪筑瀝青的路面就是半剛性路面。半剛性路面的早期破壞形式主要有水損壞、裂縫、路面變形、路表?yè)p壞等。其中水損壞包括松散、凍脹和坑槽等；裂縫有橫向裂縫、網(wǎng)裂以及縱向裂縫等；路面變形的形式有車轍、擁抱、沉陷等；路表?yè)p壞形式有剝落和泛油等。路面早期破壞最為關(guān)鍵的因素是半剛性基層本身。原因體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

⑴剛性路面不可能避免開裂。因?yàn)樵诎雱傂曰鶎又?，半剛性材料具有干裂收縮、溫度收縮的特性，容易造成路面開裂，由此也會(huì)引起瀝青路面裂縫的產(chǎn)生，無(wú)法完全避免。

⑵半剛性路面的排水性能很差。半剛性材料透水性差，對(duì)水很敏感，由于降水或者人為原因，瀝青層面進(jìn)水避免不了，水從瀝青面層到達(dá)半剛性基層后不能及時(shí)的排走，造成在瀝青面層和半剛性基層之間聚集、滯留的局面。在車輛荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生巨大的動(dòng)水壓力，沖刷基層表面，長(zhǎng)期下去會(huì)造成基層與面層的斷裂，導(dǎo)致基層的受壓能力下降。同時(shí)由于部分水分也可能由基層向下滲入，進(jìn)而軟化土基，使得路面各個(gè)結(jié)構(gòu)都受到水的破壞，導(dǎo)致路面的整體承載能力下降，造成各種路面病害。

⑶半剛性基層沒有自我愈合的能力，破壞之后修補(bǔ)十分困難，只能重建。

⑷路面設(shè)計(jì)方面的原因。我國(guó)瀝青路面的發(fā)展研究是近10年來(lái)隨高速公路建設(shè)發(fā)展起來(lái)的，對(duì)其設(shè)計(jì)問題方向還需要研究?！豆窞r青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ014--97)也需要結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行不斷的改進(jìn)與完善，也應(yīng)當(dāng)根據(jù)各地區(qū)的氣候、水文等情況對(duì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)研究并且通過實(shí)際的鋪筑試驗(yàn)路，來(lái)積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。但是，近年來(lái)公路建設(shè)發(fā)展迅速，設(shè)計(jì)施工時(shí)間倉(cāng)促，對(duì)設(shè)計(jì)的調(diào)查以及研究力度底，導(dǎo)致瀝青路面設(shè)計(jì)的合理性不強(qiáng)，直接是公路遭到早期破壞。其中設(shè)計(jì)時(shí)主要存在以下幾個(gè)問題。

1．路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性低。如基層厚度達(dá)不到規(guī)格要求，面層分層及材料配合比設(shè)計(jì)不符合規(guī)范，面層厚度不合理。

2．設(shè)計(jì)中路面、基層以及底基層的排水設(shè)計(jì)考慮不周全。

3．路面所處地段的實(shí)際土質(zhì)和水文勘察的情況與實(shí)際嚴(yán)重不符，致使路面設(shè)計(jì)參數(shù)嚴(yán)重不符合實(shí)際。

4．對(duì)公路的地基設(shè)計(jì)不合理，致使地基沉降不能夠達(dá)到允許的工后沉降等。

2 半剛性路面早期破壞的防治措施

針對(duì)以上所敘述的半剛性路面的早期破壞形式，采取的措施主要包括：增加瀝青路面的厚度；提升公路的排水性能，防治水破壞；選用干燥、溫度收縮系數(shù)小的材料鋪筑半剛性基層；加強(qiáng)瀝青路面的抗裂設(shè)計(jì)；采取預(yù)切裂縫以及預(yù)開裂的措施；設(shè)計(jì)應(yīng)力吸收層用來(lái)減小路面應(yīng)力。除此之外，還需要采取以下措施。

1．提高路面承載力，以此適應(yīng)超重車的現(xiàn)象，主要是通過增加下面層的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，建議下面層厚度在10cm以上。

2．瀝青混凝土面層內(nèi)適當(dāng)鋪設(shè)土工合成材料，這樣不但可以提高面層的抗裂、防滲性能，還能提高基層或路基承載能力，提高面層抗疲勞強(qiáng)度，以及增強(qiáng)抗車轍和抗鼓包能力，與此同時(shí)也能夠降低彎沉值。

3．在粘層使用高性能的粘結(jié)材料，增強(qiáng)路面的層間結(jié)合，這樣使路面具有好的防水能力，又提高了路面的整體強(qiáng)度。在高速公路工程上，粘層可采用改性瀝青或者橡膠乳液預(yù)處理等新技術(shù)。

4．為防止水對(duì)路面的損壞，必須加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的防滲以及排水功能的設(shè)計(jì)。實(shí)際情況中，無(wú)法避免雨水透入瀝青面層，關(guān)鍵問題是，一旦雨水透入瀝青層后，如何將其及時(shí)排出使其不滯留在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，如果是在多雨潮濕地區(qū)這個(gè)步驟尤其重要。除了在路面結(jié)構(gòu)層中采取設(shè)置防水層、在路面各層間設(shè)置粘油層、在半剛性基層頂面設(shè)封層等措施來(lái)利于層間粘結(jié)和防水，還要在路面的半剛性基層間以及面層設(shè)置級(jí)配碎石排水層。

5．采取一定措施提高瀝青面層的壓實(shí)度，并且嚴(yán)格控制瀝青混合料空隙率，以此來(lái)增強(qiáng)瀝青混凝土面層的不透水性能。

6．相關(guān)部門加強(qiáng)對(duì)施工質(zhì)量的監(jiān)督控制。要組織相關(guān)技術(shù)人員對(duì)原材料檢驗(yàn)和混合料配合比進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)一步完善瀝青混合料攤鋪、拌和以及壓實(shí)工藝。與此同時(shí)，公路管理部門要加強(qiáng)對(duì)超限、超載運(yùn)輸現(xiàn)象的家督力度，嚴(yán)格限制超載、超限車在公路上形式。

7．研究和探索先進(jìn)的路面結(jié)構(gòu)，并將這些先進(jìn)的路面結(jié)構(gòu)應(yīng)用于實(shí)際工程之中，如采用SMA面層或者改性瀝青，來(lái)提高路面的抗磨耗能力和抗永久變形能力；為了增強(qiáng)公路路面的抗車轍能力和抗疲勞性能，在路面結(jié)構(gòu)的下面層以及中面層采用FAC—20結(jié)構(gòu)；通過采用大粒徑碎石，改善基層的類型，使路面的反射裂縫等大大減少。

8．對(duì)一些先進(jìn)的路面設(shè)計(jì)成果進(jìn)行推廣和使用。如目前對(duì)高性能瀝青路面的研究成果中就有新的發(fā)現(xiàn)，即使用性能作為基礎(chǔ)的瀝青分等的方法，用新試驗(yàn)設(shè)備、新指標(biāo)的試驗(yàn)方案檢測(cè)瀝青；使用體積配合比法對(duì)混合料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

9．在對(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)，要積極參照國(guó)外比較成功的路面設(shè)計(jì)理論以及實(shí)際情況。國(guó)外公路大多數(shù)采用永久性路面結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的路面層的不透水、抗車轍以及抗磨耗的能力很強(qiáng)，公路路面中間層也有好的耐久性能，路面基層的抗疲勞以及耐久能力也很強(qiáng)。所以，實(shí)際工程中，可通過增加路面結(jié)構(gòu)的總厚度來(lái)降低拉應(yīng)變能力或者提高基層的瀝青含量等措施來(lái)提高路面結(jié)構(gòu)的抗疲勞能力。

3 結(jié)論

目前我國(guó)高級(jí)公路路面基本上都是半剛性的，但是路面容易出現(xiàn)各種病害，使道路的服務(wù)水平大大降低，也造成比較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。以上討論中，首先從半剛性路面的早期破壞形式著手，分析了半剛性路面早期破壞的原因，進(jìn)而提出了解決半剛性路面早期破壞的措施，要做以下工作：對(duì)已經(jīng)提出的瀝青和瀝青混合料的性能指標(biāo)以及標(biāo)準(zhǔn)做標(biāo)做準(zhǔn)進(jìn)一步驗(yàn)證和完善；研究新的瀝青和瀝青混合料的新型改性劑和改性工藝；加大對(duì)新型瀝青路面結(jié)構(gòu)與鋪筑工藝的研究，進(jìn)一步提高瀝青路面的使用品質(zhì)；研究改善瀝青混合料設(shè)計(jì)方法，使其在不同環(huán)境下滿足瀝青路面的使用要求；對(duì)瀝青路面使用性能的評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)方法進(jìn)行進(jìn)一步的研究和完善，在此基礎(chǔ)上提出比較合理的維修養(yǎng)護(hù)方式。

參考文獻(xiàn)

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[3]沙愛民 半剛性基層的材料特性[期刊論文]-中國(guó)公路學(xué)報(bào) 2008(01)

篇6

中圖分類號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

前言

半剛性基層被廣泛用于修建公路瀝青路面的基層或底基層。在我國(guó)已建成的高速公路路面中就有90%以上是半剛性基層瀝青路面,在今后的國(guó)道主干線建設(shè)中,半剛性基層瀝青路面仍將是主要的路面結(jié)構(gòu)形式。半剛性基層瀝青路面其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在:強(qiáng)度高、承載力大、整體性好、剛性大。但半剛性基層也有自身不足之處,其抗溫、抗?jié)褡冃文芰^差,易形成干縮裂縫及濕縮裂縫,進(jìn)而使路面產(chǎn)生反射裂縫,導(dǎo)致瀝青面層開裂,影響路面使用質(zhì)量,縮短路面使用壽命。

由于國(guó)內(nèi)高等級(jí)的公路基本上都采用半剛性基層瀝青路面，而對(duì)柔性基層瀝青路面采用較少。但是從世界各國(guó)高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)來(lái)看，以柔性基層瀝青路面為主，對(duì)路面基層要求較高，一般用瀝青穩(wěn)定碎石做基層的上層，而且用瀝青做結(jié)合料的結(jié)構(gòu)層的總厚度常大于 20cm。國(guó)外的使用經(jīng)驗(yàn)表明，柔性基層瀝青路面使用性能良好。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外使用經(jīng)驗(yàn)，柔性基層瀝青路面主要病害有疲勞開裂、車轍和低溫開裂，其中車轍和低溫開裂均可以通過選擇合適的瀝青結(jié)合料和合理的混合料設(shè)計(jì)加以解決。疲勞開裂是唯一可以通過路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行控制的破壞模式。

綜上所述，對(duì)兩種不同基層瀝青路面的疲勞性能差異的分析，對(duì)我們進(jìn)行路面設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用都具有相當(dāng)大益處。

1.瀝青路面面層疲勞損傷機(jī)理

瀝青路面的疲勞性是指在汽車輪載作用下，路面在長(zhǎng)期使用過程中均存在壓應(yīng)力、拉應(yīng)力,且處于兩種應(yīng)力交迭變化狀態(tài),當(dāng)荷載重復(fù)作用超過路面面層材料所能承受的疲勞次數(shù)后,就會(huì)使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度抵抗力下降,產(chǎn)生疲勞破壞的性能。

在行駛車輪的荷載作用下,路面結(jié)構(gòu)內(nèi)各點(diǎn)均處于復(fù)雜的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)中,圖1中面層底部B點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變隨著車輪滾動(dòng)而變化。當(dāng)車輪作用于B點(diǎn)正上方時(shí),B點(diǎn)受到三向拉應(yīng)力作用;當(dāng)車輪行駛過后B點(diǎn)應(yīng)力方向轉(zhuǎn)變,數(shù)值變小,并有剪應(yīng)力產(chǎn)生;當(dāng)車輪駛過一定距離后,B點(diǎn)則承受主壓應(yīng)力作用。路面表面A點(diǎn)則相反,車輪駛近時(shí)受拉,車輛直接作用時(shí)受壓,長(zhǎng)期處于應(yīng)力(應(yīng)變)交替循環(huán)變化的狀態(tài)。

路面材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度,而且B點(diǎn)在車輪下所受的拉應(yīng)力遠(yuǎn)大于A點(diǎn)在車輪駛近或駛過后產(chǎn)生的拉應(yīng)力,因此路面疲勞裂縫通常從面層底部開始。所以路面疲勞設(shè)計(jì)也應(yīng)該以面層底部的拉應(yīng)力、拉應(yīng)變作為控制指標(biāo)。

2.采取兩種不同基層對(duì)瀝青路面的水平應(yīng)力分析

本文將以彈性層狀體系為基礎(chǔ)，分析在標(biāo)準(zhǔn)荷載（BZZ-100）作用下，兩種基層瀝青路面在水平應(yīng)力方面的不同。

表1 兩種基層的路面結(jié)構(gòu)參數(shù)

計(jì)算的軸載采用現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)軸載為雙輪組單軸重P—100kN，輪胎接地壓強(qiáng)p—0.7MPa，單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d—21.3 cm，兩輪中心距為1.5 d。

由于水平應(yīng)力在當(dāng)量圓中心比雙輪論析中心處大，考慮水平應(yīng)力的顯著性，本文取當(dāng)量圓中心處點(diǎn)厚度0，2，5，8，10，15，20，25，30，40cm時(shí)，利用BISAR 3.0程序計(jì)算出相應(yīng)點(diǎn)的水平應(yīng)力如表2。

表2 兩種基層在不同厚度的水平應(yīng)力值

由BISAR 3.0程序所得的數(shù)據(jù)得出各深度的水平應(yīng)力分布圖 圖3

從圖3可知，柔性基層的水平應(yīng)力隨深度的變化率比半剛性基層的要大，即柔性基層的水平應(yīng)力對(duì)路面厚度的敏感性更高。柔性基層在層底拉應(yīng)力取得最大值。

對(duì)于半剛性基層瀝青路面，瀝青面層處于受壓狀態(tài)，因此可以不考慮瀝青面層的彎拉疲勞，只考慮半剛性基層層底受拉，在汽車荷載反復(fù)作用下，可能產(chǎn)生疲勞斷裂，且在基層斷裂后，裂縫逐漸向?yàn)r青層擴(kuò)展直至路表。

對(duì)于柔性基層瀝青路面， 瀝青混凝土面層和瀝青穩(wěn)定基層的上部受壓， 瀝青穩(wěn)定基層下部受拉，且層底承受最大的彎拉應(yīng)力，因此在重復(fù)荷載作用下，瀝青層層底可能首先產(chǎn)生疲勞開裂，裂縫逐漸向上延伸，直至路面出現(xiàn)疲勞裂縫。

3.柔性基層與半剛性基層瀝青路面疲勞設(shè)計(jì)方法

我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范采用層底拉應(yīng)力指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)算,充分考慮結(jié)構(gòu)層材料的疲勞性,利用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)Ks與材料的劈裂強(qiáng)度得出結(jié)構(gòu)層底面的容許拉應(yīng)力,具體如下:層底拉應(yīng)力≤容許拉應(yīng)力,則滿足要求。

其中,為瀝青穩(wěn)定基層材料的容許拉應(yīng)力;為瀝青穩(wěn)定基層材料的劈裂強(qiáng)度;為抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù); Ac為公路等級(jí)系數(shù);Ag為瀝青混合料級(jí)配系數(shù);為標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次。

根據(jù)我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范,在計(jì)算瀝青混合料與半剛性材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)KS=B0Nc時(shí),采用的系數(shù)c分別為0.22和0.11。

瀝青混合料疲勞壽命為:

半剛性材料疲勞壽命為:

根據(jù)此公式可以得到由各層層底拉應(yīng)力值來(lái)確定不同基層瀝青路面的疲勞壽命。

4.不同基層瀝青路面疲勞壽命對(duì)軸重的敏感性分析

由路基路面設(shè)計(jì)理論分析得知,單后軸雙輪組不同軸載應(yīng)力比的簡(jiǎn)化公式為:

其中,、均為基層底面拉應(yīng)力; P1,P2均為軸載重量。

聯(lián)系基層材料的疲勞規(guī)律,其疲勞規(guī)律為:

其中, 為該材料的抗拉強(qiáng)度;σ為某軸載作用N次的疲勞拉應(yīng)力。B、c為材料常數(shù)。

由上面兩個(gè)式子可以得到以基層底面拉應(yīng)力等效時(shí)的軸載換算公式為：

對(duì)瀝青穩(wěn)定基層中b=0.84,c=0.22；半剛性基層中b=0.84,c=0.11,則有：

瀝青穩(wěn)定基層：

半剛性基層：

由以上計(jì)算公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軸載作用一次為1次,其他軸載重分別相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)N,其結(jié)果見表3

表3當(dāng)量軸載作用次數(shù)

由表3可以看出：半剛性基層的疲勞壽命較柔性基層對(duì)軸載更加敏感。即半剛性基層路面上的超載車輛增多,導(dǎo)致路面很快損壞;而瀝青穩(wěn)定基層路面軸載敏感性小,對(duì)超載車輛的適應(yīng)性較強(qiáng),適合于超載較多的道路。

結(jié)論

綜上所述，半剛性基層和柔性基層瀝青路面在抗疲勞性能方面存在著以下一些不同：

（1） 由于半剛性基層的水平應(yīng)力對(duì)路面厚度的敏感性較差，所以可以通過增加半剛性基層厚度來(lái)有效增加其疲勞壽命。而柔性基層厚度對(duì)路面厚度的敏感性較好，增加柔性基層厚度對(duì)其疲勞壽命的增加較小。

（2） 由于瀝青路面疲勞性能由層底拉應(yīng)力作為控制指標(biāo)，在基層材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)等不同的情況下，柔性基層與半剛性基層瀝青路面的疲勞壽命不同。

（3） 由于半剛性基層的疲勞壽命較柔性基層對(duì)軸載更加敏感，所以當(dāng)?shù)缆飞辖煌恳孕⌒蛙囕v為主時(shí)(占交通量80%以上),宜采用半剛性基層路面,其疲勞壽命更長(zhǎng)。相反，柔性基層路面則更適合超載較多的道路。

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作者簡(jiǎn)介：

篇7

[Abstract] Illustrates the types of damage of asphalt pavement and analyzes the seasons of damage of asphalt pavement from both internal and external factors. At the same time, this paper puts forward the prevention from three aspects of material selection, design and construction, and analyzes the disposal method of the damage of asphalt pavement.

[Key words] asphalt pavement；early damage；prevention

中圖分類號(hào)：U416文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

1 前言

據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，截止2012年底我國(guó)高速公路通車?yán)锍踢_(dá)9.56萬(wàn)公里，這其中瀝青路面所占的比重非常大，瀝青路面結(jié)構(gòu)的早期破壞問題也日益突出。調(diào)查表明，許多公路通車一至兩年以后，甚至不到一年，其瀝青面層就產(chǎn)生了大量麻面、松散、掉粒、唧漿、坑洞、網(wǎng)裂等破壞現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)內(nèi)部剝蝕程度相當(dāng)嚴(yán)重。

2 瀝青路面早期破損類型及產(chǎn)生原因

2.1裂縫類

裂縫主要表現(xiàn)為龜裂、網(wǎng)裂和各種形式的縱橫裂縫。路面裂縫使雨水很容易滲入瀝青混凝土路面的面層、基層甚至土基內(nèi)部，形成對(duì)路面的浸泡，降低了路基、基層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和面層的耐久性。

根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因，又可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩大類。荷載型裂縫主要是瀝青路面在行車荷載作用下而產(chǎn)生的裂縫。非荷載型裂縫主要是溫度收縮裂縫和溫度疲勞，溫度收縮裂縫一般起始于溫度變化率最大的表面并很快向下延伸, 且隨著時(shí)間的增長(zhǎng)、瀝青的老化, 瀝青面層的抗裂縫能力逐年降低, 溫度收縮裂縫也隨之增加；溫度疲勞裂縫由于環(huán)境氣溫反復(fù)升降，在瀝青面層中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力日復(fù)一日地反復(fù)作用在瀝青面層中，瀝青面層產(chǎn)生疲勞開裂。

2.2 變形類

瀝青路面變形類破損主要包括車轍、波浪、擁抱。車轍主要出現(xiàn)于行車輪帶處，是路面結(jié)構(gòu)及土基在行車荷載作用下的補(bǔ)充壓實(shí),以及結(jié)構(gòu)層中材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的積累所形成的永久變形。車轍的產(chǎn)生主要是在高溫和荷載的綜合作用下，荷載應(yīng)力超過瀝青混合料的穩(wěn)定度極限,使流動(dòng)性變形不斷積累,形成流動(dòng)變形和失穩(wěn)性變形。

波浪和擁抱的產(chǎn)生主要是由于瀝青面層過厚、熱穩(wěn)定性差、面層與基層之間的粘結(jié)強(qiáng)度低，在車輛荷載水平作用下產(chǎn)生推移，形成高低不平的波浪形變形，嚴(yán)重時(shí)形成擁抱。

2.3 松散類

松散是由于瀝青混凝土表面層中的集料顆粒脫落, 從表面向下發(fā)展的漸進(jìn)過程。集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失黏結(jié)力是顆粒脫落的主要原因。

2.4 泛油類

泛油是瀝青從瀝青混凝土層的內(nèi)部和下部向上移動(dòng), 使表面有過多瀝青的現(xiàn)象。油石比偏大是出現(xiàn)泛油現(xiàn)象的主要原因，另外，高溫季節(jié)雨水侵入瀝青混凝土內(nèi)部后，如瀝青與礦料的黏結(jié)力不足, 瀝青很快就會(huì)從集料表面剝落并向上移動(dòng)，也會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的泛油現(xiàn)象。

3瀝青路面早期破損的預(yù)防

預(yù)防瀝青路面早期破損的出現(xiàn)，主要從材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工控制這三個(gè)環(huán)節(jié)入手。

3.1 材料的選擇

在寒冷、陰濕地區(qū)，要選用稠度小、針入度大和低溫延度大的瀝青，以提高混合料的低溫抗裂性；骨料優(yōu)先選用堿性石料，且級(jí)配良好、針片狀含量少，當(dāng)采用酸性石料時(shí)，必須摻入抗剝離劑等活性物質(zhì)，改善石料和瀝青的粘附性；在高等級(jí)公路施工中，盡量采用改性瀝青，提高瀝青的粘度和穩(wěn)定性。

3.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于瀝青面層的設(shè)計(jì)，最主要的是要選擇合理的瀝青面層級(jí)配類型。按照美國(guó)對(duì)Superpave和SMA的綜合研究，對(duì)瀝青混合料要求目標(biāo)空隙率控制在4%左右。但一般認(rèn)為，瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率控制在3%~5%的范圍內(nèi)是適宜的，這可同時(shí)兼顧混合料的高溫性能和水穩(wěn)定性。至于空隙率與構(gòu)造深度的矛盾,可以考慮同時(shí)采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)和改性瀝青。

3.3 路面施工要求

由于施工工藝和程序控制不嚴(yán)格造成的路面缺陷主要有以下幾方面：一是路面離析和不均勻嚴(yán)重，這樣容易造成局部滲水，使路面出現(xiàn)病害；二是施工中壓實(shí)不足，由于片面追求平整度，不能在溫度較高的時(shí)候及時(shí)壓實(shí)，不敢采用輪胎壓路機(jī)，這樣就造成了路面表層看起來(lái)很平整，通車不久就很快衰減；三是施工污染。瀝青面層一般分為二層或三層，施工中把路面底層弄臟了，造成了層與層之間形成不了一個(gè)有機(jī)的整體，從而降低了路面結(jié)構(gòu)層的承載能力。

因此，一定要嚴(yán)格控制施工工藝和程序，保證瀝青混合料壓實(shí)度、厚度及平整度達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；有條件的話可采用大動(dòng)力機(jī)械拌和設(shè)備，以便更好做到瀝青混合料拌和均勻、油石比控制準(zhǔn)確。

4 瀝青路面早期病害處治措施

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)瀝青路面小面積早期損壞的修補(bǔ)方法有：傳統(tǒng)修補(bǔ)方法、紅外輻射修補(bǔ)方法及熱輻射加熱修補(bǔ)方法。

4.1 傳統(tǒng)修補(bǔ)方法

傳統(tǒng)修補(bǔ)方法是先劃出所需修補(bǔ)坑槽的輪廓線，沿輪廓線用切割機(jī)切割至坑底穩(wěn)定部分。然后用風(fēng)鎬、液壓鎬或銑刨機(jī)去除瀝青路面的損壞部分, 將開挖后的瀝青塊、塵土、廢渣清掃，廢渣的清除要見到穩(wěn)定面為止，同時(shí)將坑邊四周的雜物清理干凈。接著，噴灑粘層油，采用的粘層油可用改性乳化瀝青或石油瀝青，用量一般為0.4kg/，用手工或小型機(jī)具噴灑進(jìn)坑槽及坑槽周邊。最后利用綜合養(yǎng)護(hù)車在現(xiàn)場(chǎng)拌制瀝青混合料并將其填入坑槽, 攤平后用壓路機(jī)壓實(shí)。

4.2 熱輻射加熱修補(bǔ)法

熱輻射加熱修補(bǔ)方法是利用輻射加熱技術(shù)來(lái)加熱損壞的瀝青路面，然后在補(bǔ)充些新的瀝青混合料、攤平、壓實(shí)。該方法類似于再生路面，這是因?yàn)閮煞N方法都會(huì)利用原路的廢舊瀝青混合料，不同于再生路面的是，熱輻射加熱修補(bǔ)法沒有將新的混合料與舊混合料混合，而是采用加熱的方法將二者結(jié)合在一起。

4.3 紅外加熱修補(bǔ)法

紅外加熱修補(bǔ)是以液化石油氣為燃料加熱紅外線輻射板, 利用紅外線輻射加熱損壞路面, 然后攤平并壓實(shí)。這種方法與熱輻射加熱修補(bǔ)方法相似，只是加熱的方式不同。

綜上三種處治方法，后兩種方法雖然無(wú)廢棄舊料, 環(huán)保性較好，但由于沒有對(duì)原路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行深層處治，不能對(duì)病害進(jìn)行較為徹底的處治。

5結(jié)語(yǔ)

瀝青路面技術(shù)及新材料日新月異，為解決我國(guó)瀝青路面早期破損問題，我們必須在學(xué)習(xí)新技術(shù)、應(yīng)用新材料、認(rèn)真總結(jié)自身經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上開拓進(jìn)取、深化研究。

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篇8

中圖分類號(hào)：S276 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

在早期破壞的諸多現(xiàn)象中，水損壞成為影響最深、危害最大的一類。利用已經(jīng)取得的研究成果，探討采用恰當(dāng)?shù)氖┕ご胧p少水損壞的影響，對(duì)提高施工質(zhì)量、延長(zhǎng)公路使用壽命、降低維護(hù)費(fèi)用具有十分長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。

一、層間自由水的形成

1．因各種原因形成的瀝青路面縱橫裂縫、網(wǎng)裂、松散、坑槽、沉陷是瀝青路面層間自由水來(lái)源的主要通道。

2．施工當(dāng)中存在一些工藝和程序問題，使瀝青混合料發(fā)生離析，粗集料和細(xì)集料分別集中于鋪筑層的某些位置，使瀝青混合料不均勻、空隙率大。

3．行車過程中，路面上的水大部分被高速行駛的汽車的輪胎濺到路邊，還有很少一部分被擠壓而進(jìn)入瀝青路面中。

4．因?yàn)r青路面組成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成透水現(xiàn)象，特別是粗粒徑表面層瀝青路面。

以上四種情況在下雨或雪融后，水會(huì)沿著裂縫浸入或滲透至瀝青路面中，而由于路肩阻水，雨過天晴數(shù)天后，瀝青路面中仍存有大量水份，并且不斷匯聚到裂縫處并沿裂縫下滲，由于路面基層強(qiáng)度大，很致密，水很難排出去，形成瀝青路面層間自由水，并多匯聚于路面邊緣。

二、層間自由水的危害

層間水主要的危害有：

1）浸濕瀝青路面各結(jié)構(gòu)層材料和路基土，使路面結(jié)構(gòu)層材料及路基土強(qiáng)度降低。

2）層間自由水在行車荷載作用下，會(huì)形成高壓水和高速水流，引起路面材料產(chǎn)生唧漿，使路面失去支撐。

3）在冰凍深度大于瀝青路面厚度的地方，層間自由水會(huì)造成凍脹，并在凍融期間形成翻漿，降低路面承載能力。

4）與層間水經(jīng)常接觸使瀝青混合料剝落，影響瀝青混合料耐久性并產(chǎn)生龜裂。

高速行車作用下，路面將承受很大的動(dòng)水壓力。雖然人們會(huì)意識(shí)到動(dòng)水壓力的存在，但并不了解壓力的大小，從而無(wú)法真正把握動(dòng)水壓力的危害。通過大量研究，我們掌握了動(dòng)水壓力的定量大小，如圖1所示。

可見，當(dāng)行車速度達(dá)到120km時(shí)，動(dòng)水壓力可達(dá)4.4m的水頭高度，這相當(dāng)于路面是在4.4米深的水下工作的，工作環(huán)境相當(dāng)惡劣。隨著作用次數(shù)的增加將直接導(dǎo)致路面的損壞。

我國(guó)高速公路路面的瀝青面層一般分為三層，最常見的就是 4cm 表面層+5cm 中面層+6cm 圖2瀝青面層各層間的薄弱帶。

圖1 瀝青面層各層間薄弱帶

圖2行車速度與動(dòng)水壓力的關(guān)系

在大量的重車荷載作用下，這些滯留在攤鋪層底部的水變?yōu)橛袎核挥袎核畬⒎磸?fù)侵蝕瀝青和集料的界面，導(dǎo)致瀝青膜的剝落。剝落的瀝青膜在輪胎后面真空吸力等因素的作用下移動(dòng)到路面的頂部。這種在高速行車-重車反復(fù)作用下造成的瀝青膜剝落并從下部向上部轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象叫做“瀝青的遷移”。瀝青遷移的結(jié)果造成了路面表面斑狀泛油和內(nèi)部松散，瀝青粘結(jié)力的下降，出現(xiàn)水損害。

如果路面的空隙率較大，動(dòng)水足以擊穿路面面層，這些水將滯留在基層的頂部，同樣，基層頂部的水在重載反復(fù)作用下將溶解基層中的結(jié)合料或細(xì)料，形成灰漿，并在荷載的壓縮作用下擠出至路面表面，導(dǎo)致瀝青面層的承載力降低，在路面薄弱處首先出現(xiàn)病害。

三、層間自由水的排除措施

層間自由水的存在, 嚴(yán)重加速了瀝青路面的破壞。近年來(lái),設(shè)計(jì)和施工人員都在不遺余力地進(jìn)行探索, 以減少層間水給路面帶來(lái)的損害。結(jié)合近幾年來(lái)對(duì)京石高速公路的養(yǎng)護(hù)工作, 對(duì)于高速公路路面層間自由水的防治工作總結(jié)了以下幾點(diǎn)防水和排水的經(jīng)驗(yàn), 在實(shí)際工作中也取得了令人滿意的效果:

1） 加強(qiáng)對(duì)路堤的防護(hù), 取消路面邊緣處的瀝青砂攔水帶, 采用漫排水的方式使路面積水及時(shí)排出路面范圍, 這樣就減少了雨水匯聚的集中排水、集中排出的過程, 使得雨水隨下隨排, 從而減少雨水在路面范圍內(nèi)的存留、滲透時(shí)間;

2） 做好中央分隔帶綠化的防水工作, 防止綠化用水進(jìn)入路面;

3）在瀝青路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)過程中, 上面層、中面層采用密實(shí)類級(jí)配瀝青混凝土, 以防止路表水下滲;

4) 在面層施工過程中, 應(yīng)加強(qiáng)對(duì)滲水系數(shù)的檢測(cè), 減少路面滲水的可能性;

5) 在路面使用階段, 對(duì)出現(xiàn)的橫縫、縱縫, 及時(shí)進(jìn)行灌縫處理。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 沙慶林． 高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防［M］． 人民交通出版社，2001.

［2］ 沈金安． 解決高速公路瀝青路面水損害的技術(shù)途徑［J］． 公路，2000，(5) .

篇9

關(guān)鍵詞： 瀝青路面；Top-Down裂縫；開裂機(jī)理

Key words： asphalt pavement；Top-Down crack；cracking mechanism

中圖分類號(hào)：U41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）05-0071-02

0 引言

根據(jù)路面病害調(diào)查顯示，我國(guó)瀝青路面的早期破壞極為嚴(yán)重，一些高速公路的瀝青路面甚至在通車后1～3年內(nèi)就出現(xiàn)了較大面積的早期破壞。越來(lái)越多的研究證實(shí)了許多與荷載有關(guān)的疲勞裂縫發(fā)生在路面的表面且自上而下擴(kuò)展貫穿瀝青混凝土面層，并成為瀝青路面病害的主要形式，稱為瀝青路面Top-Down裂縫（簡(jiǎn)稱TDC）。這種荷載型表面裂縫是一種比傳統(tǒng)的疲勞裂縫更為嚴(yán)重的情況，盡管有些表面裂縫初期對(duì)路面結(jié)構(gòu)的承載能力沒有影響，但是它們對(duì)瀝青路面面層的使用性能和功能壽命有著強(qiáng)烈的影響。

國(guó)外已經(jīng)對(duì)瀝青路面TDC進(jìn)行了一定研究，但尚不完善，理論預(yù)估模型和設(shè)計(jì)方法尚沒有形成，開裂機(jī)理眾說紛紜，國(guó)內(nèi)對(duì)于TDC的研究很少，設(shè)計(jì)規(guī)范中尚缺乏控制該病害的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

本文綜合國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究，對(duì)TDC開裂研究進(jìn)行了全面的分析和評(píng)價(jià)。

1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

徐鷗明、郝培文[1]特別關(guān)注路表應(yīng)力及其對(duì)瀝青路面裂縫損壞機(jī)理的影響，認(rèn)為在路表一個(gè)相對(duì)小的、接近1cm深的拉應(yīng)力區(qū)域進(jìn)行研究，來(lái)定義損壞機(jī)理比較好。并采用應(yīng)力強(qiáng)度因子以及定義裂縫末端的響應(yīng)行為；發(fā)現(xiàn)拉應(yīng)力對(duì)損壞有至關(guān)重要的作用，大大超過了裂縫末端的剪應(yīng)力，且在裂縫增長(zhǎng)階段拉應(yīng)力大小的變化取決于裂縫長(zhǎng)度。

李清富、楊澤濤[2]認(rèn)為路面結(jié)構(gòu)最大剪應(yīng)力發(fā)生在路面表層，位置在輪跡邊緣，其大小接近或超過常溫下瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，是半剛性路面產(chǎn)生TDC的主要原因，進(jìn)而提出了剪應(yīng)力與面層和基層彈性模量比的關(guān)系，并分析了路面厚度對(duì)最大剪應(yīng)力的影響，這些因素的影響在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮。

孫路遙、邱俊、王春林等[3]從路面結(jié)構(gòu)受力分析的角度分析并詳細(xì)闡述溫縮（橫向）裂縫及表面（縱向）裂縫產(chǎn)生的原因。作者認(rèn)為表面裂縫可能是施工原因，由瀝青層的表面層或者中面層與下面層脫開所造成的，而之所以脫開是由于施工時(shí)的層間污染。

黃志濤[4]認(rèn)為Top-Down開裂的裂縫產(chǎn)生和擴(kuò)展模式是張開型裂縫即拉應(yīng)力損壞模式。他用應(yīng)力強(qiáng)度因子描述裂縫尖端的響應(yīng)行為。本文重點(diǎn)計(jì)算了環(huán)境、溫度引起的勁度梯度對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響，勁度梯度的影響得到準(zhǔn)確定位。

羅輝[5]等基于斷裂力學(xué)理論，利用無(wú)單元伽遼金-有限元耦合方法分析了瀝青路面的開裂問題，提出水平荷載對(duì)瀝青路面Top-Down裂紋（TDC）的擴(kuò)展不利。本文分析TDC的方法較為新穎，但是開裂判定準(zhǔn)則不夠完善。

趙延慶等采用移動(dòng)荷載模式，在有限元方法中利用動(dòng)態(tài)模量主曲線和時(shí)間-溫度位移因子來(lái)表征瀝青混合料的力學(xué)性質(zhì)，利用斷裂力學(xué)的方法分析了溫度、車速、裂縫長(zhǎng)度和基層類型等對(duì)瀝青路面Top-Down裂縫裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。相比其他文章對(duì)TDC考慮的因素更為全面。

2 國(guó)外研究現(xiàn)狀

E.Freitas[6]等通過加速輪軌試驗(yàn)和三維非線性粘彈有限元模型，研究了混合料設(shè)計(jì)參數(shù)以及施工質(zhì)量對(duì)Top-Down裂縫的影響。發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量是TDC一個(gè)主要成因。本文提出疲勞并不能引起Top-Down裂縫，但卻能加劇裂縫的發(fā)展。

Michael[7]認(rèn)為離析引起瀝青路面Top-Down裂縫，離析區(qū)域易表現(xiàn)為疲勞裂縫。通過調(diào)查研究，認(rèn)為路表面較差的疲勞性能是因?yàn)閴簩?shí)不足引起的高空隙率進(jìn)而加速老化。

Svasdisant[8]等研究認(rèn)為，Top-Down裂縫主要是由兩種原因引起的：①由輪載誘發(fā)的表面徑向拉應(yīng)力以及由施工、溫度和老化導(dǎo)致的勁度差異；②瀝青結(jié)合料的老化降低了混合料的拉伸強(qiáng)度和拉伸應(yīng)變。Elisabete Fraga.de Freitas[9]等人指出影響瀝青路面Top-Down裂縫最主要因素是空隙率（高空隙率）和骨料級(jí)配（粗集料）。試驗(yàn)表明TDC在高溫下易開裂，而且級(jí)配的影響不如溫度、空隙率影響大。Donna等認(rèn)為瀝青路面Top-Down裂縫是由瀝青混合料離析造成，該學(xué)者主要從施工因素進(jìn)行了分析。

HU Chunhua[10]采用有限元分析TDC，考慮了輪胎壓力和車輛軸重的變化，建立三維四層體系有限元模型得出輪載下強(qiáng)大的剪應(yīng)力是造成Top-Down開裂的主要原因的結(jié)論。

3 結(jié)論

目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)總結(jié)出Top-Down開裂成因主要有四個(gè)：①輪載附近局部應(yīng)力集中；②溫縮應(yīng)力；③瀝青混合料老化；④施工質(zhì)量問題導(dǎo)致的混合料離析，壓實(shí)不足等。國(guó)內(nèi)大部分文獻(xiàn)還是單方面將開裂起因歸咎于剪應(yīng)力或拉應(yīng)力，由于開裂準(zhǔn)則的限制，這種觀點(diǎn)并不完善。

瀝青路面Top-Down裂縫開裂起因的研究需要綜合考慮應(yīng)力集中、溫縮應(yīng)力、勁度梯度、施工質(zhì)量等多方面的影響因素，這就要求尋求一種新的開裂判斷準(zhǔn)則，可以綜合考慮多方面的因素，確定瀝青路面Top-Down裂縫起因、擴(kuò)展、影響因素，進(jìn)而優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)參數(shù)、施工工藝，不斷提高施工工藝與技術(shù)，提高瀝青路面質(zhì)量與使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐鷗明，郝培文.厚瀝青路面Top-Down裂縫分析及對(duì)路面設(shè)計(jì)的啟示[J].中外公路，2006，26（5）：133-137.

[2]李清富，楊澤濤，王鵬.半剛性路面TDC成因的有限元分析[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2007，28（3）：37-39.

[3]孫路遙，邱俊，王春林.瀝青路面“由上而下”型裂縫成因分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2008，（05）：38-41.

[4]黃志濤.瀝青路面Top-Down開裂評(píng)價(jià)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2008，（08）：63-66.

[5]羅輝，朱宏平，陳傳堯.有限元-無(wú)網(wǎng)格伽遼金耦合方法模擬瀝青路面裂紋擴(kuò)展[J]. 公路交通科技，2008， 25（9）：1-5.

[6]E.Freitas，P.Pereira， L.Picado-Santos. Assessment of Top-Down Cracking Causes in Asphalt Pavements [J].2000.

[7]Michael Schorsch. Effects of Segregation on the Initiation and Propagation of Top-Down Cracks [R].Washington D.C.82st Transportation Research Board Annual Meeting Washington D.C.2003.

篇10

中圖分類號(hào)：U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1前言

2003年以前，我國(guó)大部分的高速公路瀝青路面面層結(jié)構(gòu)厚度幾乎都是4cm的瀝青混凝土上面層加上5cm瀝青混凝土中面層再加上6cm瀝青混凝土下面層[1]。在執(zhí)行規(guī)范的時(shí)候，相關(guān)部門沒有根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，對(duì)技術(shù)要求進(jìn)行科學(xué)的、辯證的分析；沒有根據(jù)當(dāng)?shù)氐牟牧?、施工水平、?jīng)濟(jì)實(shí)力，尤其是使用多年的成功經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定更具體的指標(biāo)。當(dāng)然采用SBS、SBR、PE改性瀝青和PR顆粒改性劑或同時(shí)使用多種措施，提高瀝青混合料的高低溫性能，這些措施無(wú)疑是起到了一定的作用，但是，一噸改性瀝青的價(jià)格比普通重交瀝青高50%，抬高了高速公路的造價(jià)。因此，尋求一種經(jīng)濟(jì)合理技術(shù)上可行的方法，即立足當(dāng)?shù)夭牧?，從集料的?jí)配入手，就可提高瀝青混合料的高溫路用性能的方法是非常必要的。本文針對(duì)湖南省的氣候特點(diǎn)，通過計(jì)算分析，提出適合湖南省氣候區(qū)的集料級(jí)配建議范圍，以及經(jīng)過試驗(yàn)路段的驗(yàn)證結(jié)果，供設(shè)計(jì)和施工者參考。

2 集料組成的理論研究

2.1“I”法

該法是20世紀(jì)70年代國(guó)際上經(jīng)過研究提出的方法，其計(jì)算公式[1]為：

P=P0Ix

式中：P為不同粒徑d處的通過率（%）；P0為最大公稱粒徑D處的通過率（%）；I為通過率系數(shù)；x為級(jí)數(shù)，x=3.32Lg(D/d)，即粒徑每遞減1/2為一級(jí)。

2.2“貝雷法”

該法由美國(guó)伊利諾伊州交通部Robert D.Bailey先生發(fā)明，經(jīng)過Heritage Research Gyoup近十年的內(nèi)部使用和普渡大學(xué)進(jìn)一步研究、實(shí)踐和驗(yàn)證，認(rèn)為該方法設(shè)計(jì)的瀝青混合料具有良好的骨架結(jié)構(gòu)，同時(shí)可以達(dá)到密實(shí)的效果。 “貝雷法”設(shè)計(jì)依據(jù)的數(shù)學(xué)模型是平面模型。根據(jù)該數(shù)學(xué)模型，瀝青混合礦料組成中可分為形成骨架的粗骨料和形成填充的細(xì)集料。形成填充的粒徑與骨料直徑的關(guān)系根據(jù)圓形與片狀的不同，其系數(shù)大致為0.15~0.29；為了統(tǒng)一考慮，形成第一級(jí)填充的細(xì)集料平均直徑為公稱最大粒徑的0.22倍，即公稱最大粒徑乘以0.22為主要控制粒徑，其設(shè)計(jì)原理是級(jí)配要求細(xì)集料的體積數(shù)量等于粗集料空隙的體積。同樣，細(xì)集料也按照此原理分成細(xì)集料中的粗集料與細(xì)集料中的細(xì)集料，并形成依次的填充狀態(tài)。

為了約束粗集料部分的離析現(xiàn)象和壓實(shí)不穩(wěn)定性，對(duì)級(jí)配的粗集料部分組成提出按CA比控制，即CA比=（D/2粒徑處的通過率-F1粒徑處的通過率）/(100%-D/2粒徑處的通過率)。同樣，為了保證第二級(jí)和第三級(jí)形成嵌擠狀態(tài)，采用FAC比和FAF比對(duì)級(jí)配的細(xì)集料部分的嵌擠進(jìn)行約束，即FAC比=F2粒徑處的通過率/F1粒徑處的通過率；FAF比=F3粒徑處的通過率/F2粒徑處的通過率。

式中：D為公稱最大粒徑處，D/2為公稱最大粒徑的1/2處；F1為粗細(xì)集料的分界點(diǎn)，在公稱最大粒徑的0.22倍處，是形成嵌擠的第一級(jí)分界點(diǎn)；F2為第二級(jí)分界點(diǎn)，為F1的0.22倍處；F3為第三級(jí)分界點(diǎn)，為F2的0.22倍處。

2.3“I”法與“貝雷法”之間的聯(lián)系

由“I”法的通過率P=P0Ix，令x1為最大公稱粒徑1/2處的指數(shù)，x2為最大公稱粒徑0.25倍(采用林秀賢教授的建議值)F1處I的指數(shù)，x3為F2處I的指數(shù)，x4為F3處I的指數(shù)，代入公式x=3.32lg(D/d)，得x1=1,x2=2,x3=4,x4=8，代入“貝雷法”的粗細(xì)料率AC、FAC、FAF的計(jì)算公式，得

AC=(P0×I-P0×I2)/100%-P0×I)

FAC=I2

FAF=I2

通過上述推導(dǎo)建立了AC、FAC、FAF與“I”法之間的聯(lián)系，“I”法計(jì)算集料級(jí)配時(shí)，當(dāng)集料從中心控制點(diǎn)（最大公稱粒徑的0.22倍，實(shí)際上是最大公稱粒徑的0.25倍），上面通過時(shí)（細(xì)型），d＞2.36mm時(shí)，I=0.73~0.79；d＜2.36mm時(shí)，I=0.69；當(dāng)集料從中心控制點(diǎn)下面通過時(shí)（粗型），I=0.64~0.70（表1、2）

表1：集料在D處的通過率90%時(shí)的值

表2：集料在D處的通過率90%時(shí)的值

3湖南地區(qū)高速公路瀝青路面的集料級(jí)配和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

湖南省位于長(zhǎng)江以南,緯度偏低,為大陸性特征明顯的中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候。春季雨水較多，夏季高溫多雨，秋季秋高氣爽， 冬季比較寒冷。年降雨量偏大，瀝青混合料的水損害的可能性較大，在路面的集料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要應(yīng)考慮路面的高溫和低溫性能及抗水性能。高溫要求和低溫要求發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)以提高其高溫抗車轍能力為主，兼顧低溫抗裂性能的需要，在減少4.75mm及2.36mm的通過率的同時(shí)，適當(dāng)增加0.075mm的通過率，使其級(jí)配范圍成S型，并取中等或偏高水平的設(shè)計(jì)空隙率。Superpave要求設(shè)計(jì)空隙率為4%，當(dāng)施工壓實(shí)度達(dá)到97%時(shí)，竣工的空隙率≤7%，這是為防止?jié)B水的界限。大量資料已經(jīng)證明，當(dāng)空隙率＞8%，特別在8%～12%間，滲水嚴(yán)重，同時(shí)在空隙率＜5%時(shí)，瀝青老化很輕微，而空隙率>7%后，瀝青老化則急劇增大。如設(shè)計(jì)空隙率太小，例如＜3%，甚至2.5%，則在高溫時(shí)，由于瀝青膨脹而造成泛油或車轍，也已為實(shí)踐所證明。Superpave施工指南建議，瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)等于或大于集料最大公稱尺寸的3倍，對(duì)粗的混合料，結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)大于集料最大公稱尺寸的3倍。按此原則，AK-13最大公稱尺寸為13.2mm，則路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)大于等于4cm，AC-16Ⅰ最大公稱尺寸為16.0mm，則路面結(jié)構(gòu)層厚應(yīng)大于等于5cm，AC-20Ⅰ最大公稱尺寸為19mm，路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)大于等于6cm，AC-25Ⅰ最大公稱尺寸為26.5mm，則路面結(jié)構(gòu)層厚度應(yīng)大于等于8cm。這個(gè)原則正逐漸被認(rèn)可，按此原則確定的路面結(jié)構(gòu)層厚度在施工中更便于壓實(shí)，混合料離析程度減輕，使用效果也相對(duì)更好。從路面結(jié)構(gòu)的受力分析：上面層主要受剪應(yīng)力、壓應(yīng)力、彎拉應(yīng)力，中面層主要受壓應(yīng)力，下面層主要受彎拉應(yīng)力。 剪應(yīng)力不足容易形成瀝青路面的推移，壓應(yīng)力不足容易形成瀝青路面的壓密型車轍，彎拉應(yīng)力不足容易形成瀝青路面的彎拉疲勞裂縫。從結(jié)構(gòu)受力的角度考慮，結(jié)合湖南氣候的特點(diǎn)、集料的級(jí)配組成，設(shè)計(jì)上面層、中面層時(shí)應(yīng)采用集料從中心控制點(diǎn)下面通過的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，用I=0.70-0.79計(jì)算級(jí)配組成。根據(jù)林秀賢教授的研究，上面層I 為0.64~0.65 ，適用于大交通和高溫地區(qū)，要求的壓實(shí)功比較大；中面層和下面層采用集料從中心控制點(diǎn)上面通過的懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，抗拉強(qiáng)度大，較易壓實(shí)，I=0.79 時(shí)CA比接近0.8的極限，為防止推擠，粗集料盡量采用I的中值，即0.76附近為宜；厚度應(yīng)為最大公稱粒徑的3倍為宜（表3）。

表3：湖南地區(qū)瀝青路面面層集料級(jí)配和厚度表

4試驗(yàn)路段應(yīng)用檢驗(yàn)結(jié)果

2005年，湖南省高速公路工程指揮部經(jīng)申報(bào)批準(zhǔn)，成立了“湖南省高速公路路面早期車轍病害及耐久性研究”課題組，依托長(zhǎng)張高速公路未完成的10km路面工程，開展了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)路鋪筑制定了10cm、12cm、13cm的兩層結(jié)構(gòu)和15cm、18cm的三層結(jié)構(gòu)，不同瀝青膠結(jié)料（AH-90、AH-70、SBS、SBR改性瀝青），摻加纖維與不加纖維的比較，所有瀝青混合料用水泥和石灰代替部分礦粉，不摻加抗剝落劑；根據(jù)上述集料級(jí)配范圍，采用美國(guó)SHAP計(jì)劃提出的體積設(shè)計(jì)方法(2004規(guī)范已納入），用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型試件，用車轍試驗(yàn)儀測(cè)定瀝青混合料的高溫路用性能（動(dòng)穩(wěn)定度表示）,其室內(nèi)外部分試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4：瀝青混合料高溫穩(wěn)定性（車轍試驗(yàn)結(jié)果）統(tǒng)計(jì)表

5結(jié)論

由于集料級(jí)配采用“I”法設(shè)計(jì)，以貝雷法檢驗(yàn)集料的骨架形成，因此該集料級(jí)配滿足規(guī)范的級(jí)配范圍（比規(guī)范的級(jí)配范圍窄）。按該級(jí)配范圍設(shè)計(jì)的瀝青混合料形成一個(gè)多級(jí)嵌擠骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性（抗車轍能力），且表面粗糙，可滿足抗滑要求；同時(shí)，按4%的空隙率設(shè)計(jì)，施工時(shí)嚴(yán)格控制，剩余空隙率在大于3%、小于7%之間，不透水，增加了瀝青混合料的耐久性。試驗(yàn)表明：（1）一般上面層若采用改性瀝青，每噸瀝青膠結(jié)料的費(fèi)用比普通瀝青加50%，動(dòng)穩(wěn)定度比規(guī)范要求的SBS提高2.08倍，SBR提高1.08倍；而普通瀝青動(dòng)穩(wěn)定度比規(guī)范70#提高5.93倍、90#提高2.96倍，說明用增大投資來(lái)提高混合料的穩(wěn)定性，還不如優(yōu)化集料級(jí)配帶來(lái)的效果。因此，提高抗車轍能力要從集料的質(zhì)量和級(jí)配入手。

（2）級(jí)配一定的情況下，用于上面層的70%瀝青的抗車轍能力比90#瀝青高2倍，中面層高30%，下面層主要以抗彎拉設(shè)計(jì)，抗車轍能力幾乎相當(dāng)。

（3）如果摻加纖維，瀝青用量增加，瀝青混合料的拌和時(shí)間延長(zhǎng)10～15S，要求高溫碾壓完成，對(duì)施工要求較高，局限性比較大；但摻加纖維比不摻加纖維的混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提高不大—— 90#提高80%，70#提高17%。

參考文獻(xiàn)

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2 楊永順，房建果，王林, 多級(jí)嵌擠密級(jí)配瀝青混合料的設(shè)計(jì)【C】中國(guó)公路學(xué)會(huì), 第五屆全國(guó)路面材料及新技術(shù)研討會(huì)論文集, 上海：中國(guó)公路雜志社，2004：16。