瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)耐久性分析及改善措施

1、<p>　　瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)耐久性分析及改善措施</p><p>　　摘要：瀝青是公路施工中最常用的一種路面材料，具有獲得容易、價(jià)格低廉、防水防潮等優(yōu)點(diǎn)，瀝青路面施工質(zhì)量控制不當(dāng)，極易引起路面裂縫、破損、唧漿等質(zhì)量問題，影響了道路的正常行車，縮短了道路的使用壽命，增加了道路的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用。本文就瀝青路面施工中的機(jī)構(gòu)耐久性作了分析與探討，并提出了相應(yīng)的解決措施。 </p><p>

2、;　　關(guān)鍵詞：瀝青；混凝土；路面；結(jié)構(gòu)耐久性；措施 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　當(dāng)前，市政道路瀝青路面的使用壽命偏短，早期損壞現(xiàn)象普遍，在某些地方甚至很嚴(yán)重，大多數(shù)瀝青路面在未達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命的情況下就已出現(xiàn)了各種早期病害：車轍、擁

3、包、松散、剝落、推移、裂縫等。就我國(guó)高速公路建設(shè)現(xiàn)狀而言，集料總體質(zhì)量水平較高，建設(shè)過程中，也越來越多的采用高質(zhì)量瀝青或改性瀝青，施工機(jī)械技術(shù)也很高，但瀝青路面早期破壞的問題仍然存在。[喬利紅. 高等級(jí)公路瀝青路面施工質(zhì)量過程監(jiān)控技術(shù)研究[D]. 河北工業(yè)大學(xué),2006年。]本文以某高速公路擴(kuò)建工程先導(dǎo)試驗(yàn)段和主體工程四種路面結(jié)構(gòu)為例，采用力學(xué)分析、室內(nèi)足尺環(huán)道試驗(yàn)和室內(nèi)小型實(shí)驗(yàn)等手段，從抗疲勞能力、抗車轍能力和抗水損害能力三方面著手，

4、對(duì)四種較厚的瀝青路面結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行了分析，以引起讀者的思考。 </p><p><b>　　2 耐久性分析 </b></p><p>　　目前，評(píng)價(jià)路面使用性能的耐久性，往往采用抗水損害能力、抗車轍能力、抗疲勞能力三項(xiàng)指標(biāo)。[賈紹強(qiáng)等. 瀝青路面耐久性影響因素及改善措施[J]. 交通世界（建養(yǎng)機(jī)械）,2012年。] </p><p>　　2.

5、1 路面結(jié)構(gòu)的抗疲勞能力 </p><p>　　路面結(jié)構(gòu)的抗疲勞能力是評(píng)價(jià)路面使用性能的重要指標(biāo)。如何提高路面結(jié)構(gòu)的抗疲勞能力，筆者研究過程中倍受關(guān)注，采取了多項(xiàng)措施提高該項(xiàng)性能。為了進(jìn)行力學(xué)分析，采用彈性層狀體系(BISAR程序)和有限元法(ANSYS通用有限元軟件)，計(jì)算了15℃時(shí)下面層和基層底面在不同荷載p作用下的最大拉應(yīng)力。結(jié)果列于表1。 </p><p>　　表1：路面結(jié)構(gòu)下面層

6、和基層底面的最大拉應(yīng)力 </p><p>　　在分析四種結(jié)構(gòu)在不同荷載作用下的耐久性時(shí)，利用我國(guó)現(xiàn)行5公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范6(JTJ014)97)的容許拉應(yīng)力指標(biāo)，即瀝青層或半剛性基層底面在不同荷載作用下的實(shí)際拉應(yīng)力Rm必須小于等于其容許拉應(yīng)力RR，即Rm≤RR。 </p><p>　　力學(xué)分析中的相關(guān)材料設(shè)計(jì)參數(shù)，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所用材料試驗(yàn)確定。 </p><p>　

7、　在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，一個(gè)方向、一個(gè)車道的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次，根據(jù)調(diào)查分析確定。分析如下三種情況：①不考慮超載；②超載率60%，考慮超載幅度30%；③超載率60%，不考慮超載幅度30%。對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全系數(shù)分別為：瀝青層為2.65，4.04，4.42；半剛性基層為2.25，2.84，2.98。[李淑明等. 瀝青路面結(jié)構(gòu)的耐久性分析[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2007年。] </p><p>　　根據(jù)上述

8、參數(shù)，計(jì)算出不同荷載情況下四種結(jié)構(gòu)瀝青層底面或半剛性基層底面的容許拉應(yīng)力值RR，并與該層底面實(shí)際拉應(yīng)力Rm比較結(jié)果見表2。 </p><p>　　表2：RR 與Rm比較 </p><p>　　由表2中數(shù)據(jù)可以看出，四種結(jié)構(gòu)，各層底面的容許拉應(yīng)力不僅大于不同荷載作用下層底產(chǎn)生的拉應(yīng)力，而且有相當(dāng)?shù)陌踩珒?chǔ)備。其安全儲(chǔ)備情況見表3。 </p><p>　　表3：各種荷載情

9、況下的安全儲(chǔ)備 </p><p>　　上述分析，對(duì)于方案C和主體工程，比較的是水泥穩(wěn)定碎石基層底面應(yīng)力情況。因?yàn)檫@兩種結(jié)構(gòu)的瀝青混凝土層底面均處于受壓狀態(tài)，沒有產(chǎn)生拉應(yīng)力.而對(duì)于方案A和B，則是針對(duì)瀝青層底面(指下面層底面)。因此，從結(jié)構(gòu)受力狀況來分析，四種結(jié)構(gòu)均是耐久的。 </p><p>　　2.2 路面結(jié)構(gòu)的抗車轍能力 </p><p>　　路面結(jié)構(gòu)的抗車轍能

10、力是評(píng)價(jià)路面使用性能的重要指標(biāo)。如何提高路面結(jié)構(gòu)的抗車轍能力在本課題研究過程中倍受關(guān)注：對(duì)瀝青結(jié)合料、礦料、瀝青混合料類型、瀝青混合料組成設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)組合以及基層和路基等，都提出了嚴(yán)格的要求并進(jìn)行了精心的選擇。 </p><p>　?。?）瀝青混合料穩(wěn)定度 </p><p>　　對(duì)試驗(yàn)路段所用中面層改性瀝青Sup- 19和上面層SMA -13，采用現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定的方法，分別在60℃和70℃

11、進(jìn)行了動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)。結(jié)果見表4。 </p><p>　　表4：不同溫度時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度 </p><p>　　從表中數(shù)據(jù)可以看出，上、中面層所采用的改性瀝青混合料，動(dòng)穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范的要求，高溫抗車轍能力沒有問題。 </p><p>　　（2）環(huán)道試驗(yàn)結(jié)果 </p><p>　　加載50萬次，從環(huán)道中取52個(gè)斷面(斷面間距50 cm)，用斷面儀

12、測(cè)各方案車轍.結(jié)果見表5。 </p><p>　　表5：各方案的車轍深度 </p><p>　　根據(jù)環(huán)道各結(jié)構(gòu)方案的車轍發(fā)展規(guī)律計(jì)算，A方案在通車后第12年，車轍深度將達(dá)到15.32 mm，須進(jìn)行第一次銑刨、重鋪面層；B方案在通車22年后車轍深13.7 mm；C方案在通車15年后車轍深14.84 mm，無須銑刨。按照國(guó)外耐久性路面的概念及實(shí)體工程的設(shè)計(jì)目標(biāo)，使用15年左右，無須對(duì)瀝青路面進(jìn)

13、行結(jié)構(gòu)性改建或重建，路面的損壞現(xiàn)象僅發(fā)生在瀝青層上部4~7 cm范圍內(nèi)。因此，對(duì)于車轍指標(biāo)而言，本研究的路面結(jié)構(gòu)符合耐久性要求。[徐棟良. 高性能瀝青混合料水穩(wěn)定性研究[D]. 重慶交通大學(xué),2008年。] </p><p>　　2.3 路面結(jié)構(gòu)的抗水損害能力 </p><p>　　瀝青路面早期水損害(小塊網(wǎng)裂、冒白漿、松散、坑槽)是我國(guó)近年來高速公路較為普遍存在的現(xiàn)象，引起了廣泛關(guān)注。大

14、量調(diào)查研究表明，造成瀝青路面早期水損害的原因可歸結(jié)為：瀝青混合料空隙率過大，路面滲水，排水設(shè)施不完善，壓實(shí)度不足，瀝青混合料抗水損害能力不足，厚度偏薄等。 </p><p>　　3瀝青路面質(zhì)量問題的解決措施 </p><p>　　3.1 改進(jìn)結(jié)構(gòu)組合 </p><p>　　將半剛性路面的組合方式變成復(fù)合式路面的組合方式，在半剛性基層和柔性瀝青路面之間增加一個(gè)級(jí)配碎石

15、或者瀝青穩(wěn)定碎石過渡層，用這層來吸收半剛性基層開裂引起的拉應(yīng)力，減少基層開裂對(duì)面層的影響。改善路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水設(shè)施和路面排水，采用透水層排水，也可以通過集水溝、出水管，利用過濾織物和透水性填料形成內(nèi)部排水體系，使停滯的自由水盡快排出各結(jié)構(gòu)層，減少結(jié)構(gòu)層的損壞。加強(qiáng)路面排水設(shè)施的維修養(yǎng)護(hù)，保持良好的排水功能，減少路面病害，延長(zhǎng)路面使用壽命。及時(shí)養(yǎng)護(hù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)路面發(fā)生開裂、坑槽等病害時(shí)，要及時(shí)地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，裂縫修補(bǔ)、稀漿封層等都可以很好的提高路

16、面的使用性能和耐久性。[李長(zhǎng)林等. 提高瀝青路面耐久性的措施[J]. 山西建筑,2010年。] </p><p>　　3.2 材料及組成設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施 </p><p>　　1）瀝青。瀝青與集料的粘附性和抗剝離性是防止路面剝離的基本條件。所以選用的瀝青應(yīng)具有較好的粘附性和抗老化性。采用改性瀝青是改善瀝青混合料水穩(wěn)性非常有效的途徑。眾多室內(nèi)試驗(yàn)和配合比試驗(yàn)表明，采用普通瀝青粘附性不符合要求時(shí)

17、，采用改性瀝青一般都能夠滿足要求，而且通常不需要添加抗剝落劑和摻加消石灰，與各種集料的粘附性基本上都能達(dá)到4級(jí)以上。另外，采用改性瀝青可以提高瀝青混凝土路面的抗車轍能力。[靳華春. 有效提高瀝青路面耐久性的技術(shù)措施探討[J]. 價(jià)值工程,2010年。]2)集料。粗集料盡量采用粒徑較大、接近立方形、有尖銳棱角和粗糙表面的碎石且碎石含量較多的礦料，以加大瀝青混合料的內(nèi)摩阻力，增強(qiáng)礦料顆粒間的嵌擠作用，阻止顆粒間的相互移動(dòng)，從而提高瀝青混合料

18、的抗變形能力。3)礦粉。適量的礦粉可以提高瀝青混凝土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，礦粉的用量對(duì)瀝青混凝土的性質(zhì)影響很大，一定量的礦粉可減少起潤(rùn)滑作用的游離瀝青、減小瀝青膜的厚度、調(diào)整礦料的級(jí)配，尤其是滿足0.075 mm篩孔的良好級(jí)配，可改善瀝青混凝土抗剝落能力；礦粉過多會(huì)造成瀝青混凝土脆性增加，降低了混凝土的韌性，降低瀝青混合料的低溫性能，控制合理的礦</p><p>　　3.3采取科學(xué)的養(yǎng)護(hù)與后期管理 </p>

19、<p>　　1)溫度控制。拌和運(yùn)輸、攤鋪碾壓過程中接處有無變形，所有零部件有無脫落、丟失、損壞，是否已在需要處加足潤(rùn)滑油脂等，然后進(jìn)行組裝。組裝順序?yàn)椋恨D(zhuǎn)向架y車體y1,2號(hào)柱油缸y機(jī)臂y電氣系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)y0號(hào)柱。2)架橋機(jī)調(diào)試。架橋機(jī)組裝完畢后必須進(jìn)行調(diào)試。3)運(yùn)行。運(yùn)行是將架橋機(jī)走行到架梁位置的過程。4)定位。定位是將架橋機(jī)準(zhǔn)確停止到架梁位置并固定的過程。5)機(jī)臂前伸。機(jī)臂前伸是將機(jī)臂向前拖行，使0號(hào)柱支撐到前方墩臺(tái)

20、相應(yīng)位置的過程。6)喂梁。喂梁是將運(yùn)梁車上的梁片拖拉到架橋機(jī)上，并用吊梁小車吊起梁片的過程。架橋機(jī)定位后，可進(jìn)行喂梁作業(yè)。7)出梁。出梁指吊梁小車吊梁前行到達(dá)架設(shè)位置的過程。8)落梁。落梁指吊梁小車將梁片下落到蓋梁墊石上的過程。9)微調(diào)、對(duì)位。微調(diào)、對(duì)位指將梁片上的支座準(zhǔn)確落在支承墊石上并緊固的過程。[桑勇等. 跨座式單軌交通系統(tǒng)PC軌道梁架設(shè)與安裝技術(shù)[J]. 山西建筑,2010年。]10)指形板安裝。梁片安裝調(diào)整到位后，成對(duì)進(jìn)行指形