文档介绍：沥青路面结构耐久性分析及改善措施
摘要:沥青路面使用性能和耐久性受多方面因素的影响,故本文对影响沥青路面耐久性的相关因素进行了一般性的归类与分析,重点从沥青混合料类型、沥青混合料配合比设计、沥青路面的结构形式、沥青质量、施工工艺以及实际交通条件等内部因素和外部因素两方面分析了防治沥青路面早期病害的对策,以提高沥青路面耐久性。同时针对影响沥青路面耐久性的相关因素列举了一些对提高沥青路面使用寿命较有效的改善措施,如:对沥青混合料进行改性处理、优化沥青混合料的配合比设计等等。
关键词:路面耐久性;疾劳破坏;沥青改性;影响因素
引言
沥青路面以其连续性好、行车平稳舒适、开放交通早及维修方便等优点在我国得到广泛应用,但随着交通流量的增大、车辆的大型化及重载、超载等情况的出现,传统路面已难负重任,许多公路沥青路面建成不久,各种病害也随之而来。同事道路建设投资规模巨大,占用材料和土地的数量多,废弃的道路短时间内很难恢复或改变。我国尚不够发达,从节约成,本提高经济效益方面考虑,对于沥青路面的设计就尤为重要。而沥青路面耐久性直接影响沥青路面的使用寿命及使用性能,是决定沥青路面工程寿命周期成本的关键因素,故对沥青耐久性的研究有着重要意义。
1 绪论
问题的提出
在高速公路的路面结构中,沥青路面以其行车平稳舒适、连续性好、噪音小、抗震性好、开放交通早及维修方便等优点在我取得了长足的提高,但是不少高速公路的沥青路面使用不久就出现了各种早期病害。例如:炎热夏季在重载作用下形成推挤、拥包、车辙、波浪等永久性变形;在雨季及春融季节形成松散、坑槽、麻面、剥落等水损坏;路表抗滑性能的迅速下降以及局部龟裂等路面病害都在一些高速公路中陆续出现。对此,路面使用寿命受到普遍关注。
随着公路建设的发展,交通量及交通荷载的增加,沥青路面在车辆荷载作用下的疲劳破坏也成为沥青路面的主要破坏形式之一。沥青混合料的疲劳寿命直接影响沥青路面的使用寿命及使用性能,是决定沥青路面工程寿命周期成本的关键因素。
沥青路面应具有抵抗温度,阳光、空气和水等各种因素综合作用的能力,即在这些因素作用下路面使用性能不至于很快恶化。当沥青路面抵抗温度、阳光、空气作用的能力较差时,沥青路面易失去粘性、变脆,在行车荷载和其它因素的作用下混合料内聚力消失,乃至于沥青与矿料脱离,使路面松散破坏。因此,沥青路面抵抗各种人为或天然因素作用的能力(即抗老化能力),也是影响沥青路面使用寿命的重要方面。
沥青路面的使用寿命取决于沥青混合料的耐久性,沥青混合料的耐久性包括沥青在各种因素交互时作用的抗老化性质、混合料的抗水损害能力和汽车荷载及温度变化反复作用下的耐疲劳性能。
国内外研究现状
国外研究现状
第一条用沥青铺装的路面约在公元前600年在巴比伦出现,但这种技艺不久失传了,一直到19世纪,人们采用沥青来修路。1835年在巴黎首先用沥青铺筑人行道路面,约20年后,巴黎出现了碾压沥青路面,后来在全世界获得了广泛推广。中国上海在20世纪20年代开始铺设沥青路面。1949年以后随着中国自产路用沥青材料工业的发展,沥青路面已广泛应用于城市道路和公路干线,成为目前中国铺筑面积最多的一种高级路面
对沥青混合料沥青路面耐久性的研究始于上世纪,迄今已有半个多世纪,是沥青路面各种研究中最受关注、研究投入最多的课题之一。迄今,对沥青路面耐久性已进行了大量的试验研究,取得了深入的认识。1987~1992年期间曾美国开展了公路战略研究计划项目,意图对沥青和沥青混合料进行深入研究,以制定与使用性能相关联的沥青和沥青混合料技术规范。
国内研究现状
与国外相比,国内对沥青混合料改性技术的研究起步较晚。
对半刚性沥青路面而言,基层刚度大,在车辆荷载作用下半刚性材料层是不可压缩的。因此,通过厚的半刚性材料层作用在土基顶面的压应力很小,不会引起土基的压应变并反应到路表面上,当然其前提条件是基层质量要好,所以半刚性路面的抗破损能力主要取决于面层结构与材料的合理设计。然而目前国内对沥青路面的抗破损研究的成效不是很大,这主要是因为大量研究主要集中在面层混合料这方面。因为我国现行路面结构设计理论是建立在弹性层状体系理论基础上采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论,以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标,以设计年限内的换算当量轴载作为交通量指标,按照路面损伤等效的原理确定容许弯沉和破坏应力,利用疲劳破坏的模式设计结构层厚度,对沥青混凝土面层和整体性材料的基层、底基层应进行层底拉应力的验算。尽管在混合料设计上做了很多尝试,因其设计理念不是从路面产生破损原因和如何抗破损出发,为此效果不明显。混合料设计很重要,忽视了路面本身的力学特性而孤立地从材料入手,