有效提高沥青路面耐久性的技术措施探讨

摘要:耐久性是评价沥青路面使用性能的一项重要指标,有效提高沥青路面的耐久性,延长沥青路面的使用寿命,使道路全寿命周期内养护成本最小化,是路桥工作者需要面对的重要课题。本文通过分析沥青路面强度的形成机理,针对影响沥青路面耐久性的主要因素,对提高沥青路面耐久性应采取的技术措施进行探讨。

Abstract: Durability is an important indicator of evaluation of asphalt pavement performance,effectively enhancing the durability of asphalt pavement,extending the life of the road,minimizing life cycle maintenance cost are the important issues that road and bridge workers need to face. By analyzing the formation mechanism of asphalt pavement strength,based on the main factors that affect the durability of asphalt pavement,improving the durability of asphalt pavement technical measures are explored.

关键词:沥青路面;强度;耐久性;质量控制

Key words: asphalt pavement;strength;durability;quality control

中图分类号:U41 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0117-01

1沥青路面强度的形成机理

1.1 沥青与矿料之间的相互作用力、沥青材料本身的粘结力沥青与矿料之间的相互作用是沥青混合料结构形成的决定性因素,它直接关系到混合料的强度、温度稳定性、水稳定性及老化速度等一系列重要性能。

1.2 石油沥青的化学组分主要有沥青酸、沥青酸酐、油分、树脂、沥青质、沥青碳和似碳物等组分沥青与矿料相互作用时发生多种效应,主要有沥青层被矿物表面物理吸附、沥青与矿料进行的化学吸附、某些种类矿料对沥青组分的选择性吸附。矿料与沥青之间仅有分子作用力存在时则产生物理吸附,物理吸附形成的结构沥青膜遇水易剥落。沥青中的酸性物质(如沥青酸、沥青酸酐)与碱性矿料在接触面上会发生化学变化,在接触面形成不溶于水的沥青酸盐,这时发生的是化学吸附。化学吸附形成的结构沥青膜具有较高的抗水能力。也只有产生化学吸附,沥青混合料才能具备良好的水稳定性。

2影响沥青路面耐久性的主要因素

2.1 温度变化当沥青经受低温和温度突变的综合作用,其产生的应变不能通过粘滞流动得到松弛时就产生内应力,内应力超过沥青抗拉强度时,就导致沥青路面开裂。

2.2 疲劳破坏疲劳破坏是沥青混凝土路面在重复荷载作用下产生的,其原因为:一是施加的荷载超过了结构设计标准;二是实际交通量超过了设计交通量;三是各结构层承载能力的降低;四是环境因素引起的附加应力,一般采用“劲度”表示沥青混合料的疲劳性能指标。

2.3 水损害沥青与矿料之间的粘结在潮湿的条件下会被削弱,而在荷载及水分的联合作用下,这种损坏会明显加剧,水害会导致沥青路面产生车辙、剥落、泛油及局部的结构性破坏。城市道路经常性的洒水清洁路面会加速这种损害。

2.4 沥青老化在沥青路面施工及使用过程中,由于沥青轻组分的挥发,在空气中的氧、光和热的综合作用下,随着时间的推移,沥青组分发生变化,硬度增大,导致路面沥青性质发生变化,这种现象称为老化。

3提高沥青路面耐久性应采取的技术措施

3.1 加强半刚性基层施工质量控制在大修工程中发现局部路段半刚性基层的碎裂、松散。并不是因为基层强度过高而引起的,恰恰是由于基层施工不均匀和强度不足所导致的。半刚性基层的质量主要包括半刚性材料的强度和抗冲刷能力。半刚性基层的质量主要取决于施工质量,在强度满足的半刚性材料下,采用现代化拌和、摊铺和碾压机械,来保证混合料的均匀和无离析现象。提高基层质量的有利措施是采用集中厂拌法和采用摊铺机摊铺混合料,改变过去“重面层,轻基层”的倾向,施工单位和监理单位都应严格按照设计、施工文件及施工规范的要求施工,并且每天按质、按量地抽检混合料、制件及测7d强度,确保基层施工质量,延长基层使用寿命,从而提高沥青路面耐久性。

3.2 控制混合料的孔隙率和检验采用合适的压实方法孔隙率的大小,影响沥青混合料的疲劳寿命,加速沥青老化,在压实过程中容易产生变形,也容易形成车辙和剪切破坏,严格控制合适的孔隙率,热拌沥青混合料I型沥青混凝土孔隙率为3%～6%,I型细粒式沥青混凝土孔隙率为2%～6%,Ⅱ型沥青混凝土、抗滑表层孔隙率为4%～10%。沥青路面在重复行驶的车轮作用下,混合料因揉和进而改变了状态,使稳定性迅速丧失,大约占3%的路面病害因此而产生。因此设计中应模拟沥青混合料在野外、运输和压实时的变化,选择揉搓压实沥青混合料作为检验性能的方法,必须通过揉压机或旋转式压实进行检验,以获得高稳定度的沥青混合料。

3.3 选择适当的沥青层厚度,控制道路车辙的产生影响车辙深度的主要因素有沥青层厚度和结构类型、沥青混合料的内摩擦力和粘结力、交通和气候条件等。沥青路面的车辙深度与沥青层厚度成正比,在夏天气温较高时,沥青混合料的抗压回弹会积聚下降,如果沥青层较厚,就会产生严重的拥包和车辙。选择适当的沥青层厚度对预防车辙是有利的。

3.4 重视路面结构内部排水设施和路面排水地表径流或地下水汇集,进入路面结构内的自由水不仅数量大,而且停滞时间长,长时间的停留会浸湿各结构层材料,使无机结合料的粒料层和土层的强度及稳定性降低,沥青面层出现剥落和松散。采用透水层排水,也可以通过集水沟、出水管,利用过滤织物和透水性填料形成内部排水体系,使停滞的自由水尽快排出各结构层,减少结构层的损坏。重视路面排水,及时修补沥青路面的坑塘和裂缝,防止地表水渗人基层;对已渗入基层的积水,应设纵横向盲沟排水。地下水位较高的在排水沟下设置腹式盲沟;应加强路面排水设施的维修养护,保持良好的排水功能,减少路面病害,延长路面使用寿命。

3.5 基层与面层结合良好面层与基层间的良好结合,对沥青面层的使用质量是非常重要的。基层与面层的良好结合,是路面结构在车轮荷载作用下处于完全连续的截面应力状态,可以减少沥青面层底面或半刚性基层内部的拉应力和拉应变以及温度梯度引起的沥青层应力和应变,防止沥青路面病害发生,延长公路使用寿命。

4结束语

沥青路面的耐久性是一个综合性技术问题,它涉及设计、材料学和工艺学等方面的技术要求,为保证高速交通在高速、安全、经济和舒适四方面的功能要求,提高路面的耐久性,防止道路的早期破坏,获得显著的社会经济效益,是公路建设的一个突出问题。

参考文献:

[1]张登良.沥青路面[M].北京:人民交通出版社,1998.

[2]汤林新,刘治军.高等级公路路面耐久性[M].北京:人民交通出版社,1996.

[3]邓人庆,张丽华.改性沥青与SMA路面新技术[J].华东公路,1998(2):63-65.