沥青混凝土路面层间推移破坏的研究分析

2019-05-11 版权声明 举报文章

摘要:随着我国经济建设的发展,公路建设同样得到了飞速发展。但是随之而来的就是公路病害问题也有所增加,尤其是陡坡急弯路段沥青混凝土路面层推移破坏问题。本文就沥青混凝土路面层间推移破坏问题进行简要分析,同时也对该问题的解决对策作了探讨。

关键词:沥青混凝土路面;层间推移;防治对策

中图分类号:TU375 文献标识码:A

推移、拥包是沥青混凝土路面夏季较容易发生的一种病害。推移会直接导致路面出现开裂,而拥包则直接影响了路面的平整度。沥青混凝土路面的推移主要由2个方面原因造成:一是由于沥青混凝土面层和基层之间由于粘结力不足,在行车荷载的水平力反复作用下,发生层间推移;另一种是由于沥青混合料的高温稳定性不足,在夏季高温时在行车荷载作用下产生。一般认为,前者则多发生在沥青混凝土面层较厚的情况下,后者多发生于沥青混凝土面层较薄的情况下。沥青混凝土路面层间推移、拥包问题,不仅影响车辆寿命,而且还严重影响了人们的行走、行车安全。尤其是在山区沥青路面和陡坡急弯路段沥青混凝土路面经常出现此类问题。

沥青混凝土路面层推移影响因素

路面结构一般由面层、基层、底基层组成。路面应具有下列基本性能:强度和刚度 、稳定性 、耐久性、表面平整度、表面抗滑性能。路面结构层厚度的确定应满足结构整体刚度,即承载力,与沥青面层或半刚性基层、底基层抗疲劳开裂的要求。

1.2、行车荷载的影响

由于我国早期的建设的公路,已经进入了病害集中爆发期。再加上早期的公路建设受当时较为落后的技术、材料及施工工艺等影响,其质量本来就不高。随着近些年车辆的增多、车速较快和超载现象严重,公路病害现象日趋严重。另外汽车经常调头、转弯、刹车,势必产生很大的水平力,进而在基、面层之间产生较大剪应力,容易造成路面出现推移破坏。

1.3、路面结构的影响

大多数路面的沥青面层厚度较小,尤其是三级公路,一般厚度只有4~5 cm。还有的就是在公路建设时期,由于施工单位的偷工减料或其它方面促使沥青面层厚度较小的原因。沥青面层厚度在4~5 cm时,这从剪应力沿路面结构厚度分布来看,当沥青面层厚度较薄时,层间剪应力最大,且随着面层厚度的增大而逐渐减小,就极易产生路面层推移问题。

1.4、材料本身抗剪能力的影响

当沥青层之间或沥青层与基层之间结合面上的摩阻力大大低于沥青混合料本身时,层间界面会存在抗剪强度不足的薄弱环节,当路面受到较大的水平剪切力时易发生剪切位移,使沥青面层发生水平推移、车辙及拥包等病害。如若没有形成合理的路面骨架结构,抗变形能力低,且基、面层之间的摩擦系数小,抗剪强度较低。

1.5、路线纵坡的影响

首先是对于弯道超高路段,由于弯道横坡的影响,使这种剪应力在路线方向上大大增大,而对于上下陡坡路段时,由于道路纵坡的改变,也会使路面剪应力急剧变化。纵坡越大,除了因为应力增加和作用深度加深而增加的车辙外,还因为行车速度慢和应力作用时间长更容易发生车辙等病害;其次是曲线路段由于切向力的存在,从而使内外轮胎的承载力不一致,陡坡路段由于坡度角的增大,从而使汽车重力垂直于路面的分力减小,平行于路面的分力增大。由于切向力的存在,使内外轮胎的承载力不一致,更容易产生推移、拥抱、搓板等损坏;最后是在急弯、陡坡及二者的组合路段,由于交通运输多轴载、重轴载、高轮压的特点,使道路受力状况较以往发生了明显的变化,变得更加复杂,复杂的接触压力导致了基层、面层间的剪应力大幅度增加。

1.6、施工工艺的影响

有大多数公路,表面细料较多,且养生条件达不到要求。在建设时,经常忽干忽湿,有时做了下封层或透层后又被行车车轮带走或卷起。造成基层表面1~3cm左右没有与其下部形成完整的整体,形成了基层表面松散或薄的夹层。另外还有些公路,采用煤焦油作为透层油时,如果煤焦油用量掌握不当时,过多的煤焦油对沥青有一定的稀释作用,就会出现面层底部松散。这些都大大降低了基层与面层层间粘结(抗剪)强度。

.路面推移的防治对策

2.1、提高沥青混凝土路面层间粘结力

针对目前沥青常见的层间粘结力不强导致早期破坏的现象,从粘结层结构、沥青材料的选择、施工过程等方面进行有效的控制,从而提高沥青混凝土路面层间粘结力。

2.1.1、粘结层受力问题对策。粘结层的作用是把上下沥青面层粘结起来,使荷载从上面的沥青层传递到下面的沥青层的同时没有层间滑移或分层现象发生。一般情况下,温度为60℃时,在一定的范围内随着沥青用量的增加抗剪强度有所增加其原因在于,沥青混合料在基底表面击实后,沥青混合料与基底表面紧密接触,抗剪强度源于沥青混合料中的骨料与基底的摩擦力及沥青的粘结力,由于沥青用量的增加,沥青混合料与基底的接触面增大,这样抗剪强度有所增加。粘结层沥青厚度超过沥青混合料纹理深度之后,沥青粘结层的粘结力降低,由于击实的作用多余的沥青被挤出试件,其粘结力降低的水平趋于稳定。如果在30℃时,由于温度的降低,沥青的粘度增加从而粘结力有所增加,但随着沥青用量的增加多余的沥青被挤出,其粘结力趋于稳定。

2.1.2、材料的问题措施。沥青具有热粘性,但存在软化点偏低、易吸热软化的缺点。由于沥青缺乏高温抗变形能力,因而降低了高温环境下路面的承载能力,容易形成车辙等病害,当然沥青放在面层当中还会出现粘附轮胎现象,致使车轮飘滑,造成安全隐患。下封层宜采用层铺法表面处治或稀浆封层法施工。稀浆封层可采用乳化沥青或改性乳化沥青作结合料。透层油的选择是根据基层类型,常用的有液体沥青、乳化沥青、煤沥青等。当粘层油上铺筑薄层大空隙排水路面时,粘层油的用量宜增加到0.6 L/m2~1.0 L/m2。当沥青层之间兼作封层而喷撒的粘层油宜采用改性沥青或改性乳化沥青,其用量不少于1.0 L/m2。

2.1.3、施工工艺问题措施。粘层施工前应检查基层或下卧沥青层的质量,不符合要求的不得铺筑沥青层。旧沥青路面或下卧层已被污染时,必须清洗或经铣刨处理且待路面干燥后再进行施工。施工应尽量选在夏季且一天当中气温较高时,不允许夜间或凌晨施工。按照规范要求,粘层施工时须使沥青喷撒成雾状,在路面全宽内均匀分布成一薄层。粘层油宜在当天撒布,待乳化沥青破乳、水分蒸发完成,或稀释沥青中的稀释剂基本挥发完成后,紧跟着铺筑沥青层。透层沥青施工时,若沥青为热改性沥青,特别是SBS改性沥青,需要在高温时进行喷撒,施工质量受施工环境、温度及基层的清洁状况影响。透层沥青的施工对石屑的干燥度要求很高,所用石屑必须经过过筛。下承层是半刚性基层的透层,宜紧接在基层碾压成型后表面稍变干燥,但尚未硬化的情况下喷撒。为了更好地使透层的粘结力增强,无机结合料粒料基层上撒布透层沥青应在铺筑沥青层前1 d~2 d撒布。下封层的作用效果明显优越于粘层、透层。

2.2、针对陡坡急弯路段沥青路面设计措施

对陡坡急弯路段沥青路面的设计,建议在设计规范规定的弯沉和拉应力两项指标外,还应增加一项剪应力指标。同时对指标和验算方法提出建议如下:⑴在陡坡急弯路段上要综合考虑陡坡和弯道的影响,路标弯沉应考虑由道路纵坡增大而引起的增长,故在路标计算弯沉的公式里增加一个增长系数。⑵在陡坡急弯路段上要综合考虑陡坡和弯道的影响,计算面层层底拉应力时,要考虑道路纵坡的增长和平曲线半径的减小两个方面综合作用带来的影响,故在计算时针对这两个因素引入两个参数。⑶在陡坡急弯路段上要综合考虑陡坡和弯道的影响,由于道路纵坡的增加曲线半径的减小,破坏面上的剪应力会迅速增大,所以在陡坡急弯的路段上,无论公路还是城市道路都应对剪应力进行验算。

.结束语

造成沥青混凝土路面层间推移破坏的原因主要是沥青混凝土面层和基层之间由于粘结力不足,还有就是沥青混凝土面层较薄的问题产生的。要解决这些问题,需要提高沥青混凝土路面层间粘结力和加固沥青混凝土面层,尤其是要注重陡坡急弯路段沥青路面问题。只有通过有效的路面推移的防治对策,并分析出推移破坏的原因,合理选择路面材料和结构形式,提高路面的使用品质和性能,更好地促进我国公路建设是非常有意义的。

参考文献:

[1]张华.沥青混凝土路面层间剪切破坏及应对措施[J].中国水运(下半月),2009,03:199-200.

[2]姚勇,彭赛恒,曹阳,张宁,陈飞.长大纵坡段沥青混凝土路面层间滑移研究[J]. 公路,2009,04:87-90.

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