1、沥青混凝土路面结构耐久性分析及改善措施摘要：沥青是公路施工中最常用的一种路面材料，具有获得容易、价格低廉、防水防潮等优点，沥青路面施工质量控制不当，极易引起路面裂缝、破损、唧浆等质量问题，影响了道路的正常行车，缩短了道路的使用寿命，增加了道路的养护维修费用。本文就沥青路面施工中的机构耐久性作了分析与探讨，并提出了相应的解决措施。 关键词：沥青；混凝土；路面；结构耐久性；措施 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 当前，市政道路沥青路面的使用寿命偏短，早期损坏现象普遍，在某些地方甚至很严重，大多数沥青路面在未达到设计使用寿命的情况下就已出现了各种早期病害：车辙、拥包、松散、
2、剥落、推移、裂缝等。就我国高速公路建设现状而言，集料总体质量水平较高，建设过程中，也越来越多的采用高质量沥青或改性沥青，施工机械技术也很高，但沥青路面早期破坏的问题仍然存在。乔利红. 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究D. 河北工业大学,2006 年。本文以某高速公路扩建工程先导试验段和主体工程四种路面结构为例，采用力学分析、室内足尺环道试验和室内小型实验等手段，从抗疲劳能力、抗车辙能力和抗水损害能力三方面着手，对四种较厚的沥青路面结构的耐久性进行了分析，以引起读者的思考。 2 耐久性分析 目前，评价路面使用性能的耐久性，往往采用抗水损害能力、抗车辙能力、抗疲劳能力三项指标。贾绍强等.
3、 沥青路面耐久性影响因素及改善措施J. 交通世界（建养机械）,2012 年。 2.1 路面结构的抗疲劳能力 路面结构的抗疲劳能力是评价路面使用性能的重要指标。如何提高路面结构的抗疲劳能力，笔者研究过程中倍受关注，采取了多项措施提高该项性能。为了进行力学分析，采用弹性层状体系(BISAR 程序)和有限元法(ANSYS 通用有限元软件)，计算了 15时下面层和基层底面在不同荷载 p 作用下的最大拉应力。结果列于表 1。 表 1：路面结构下面层和基层底面的最大拉应力 在分析四种结构在不同荷载作用下的耐久性时，利用我国现行 5 公路沥青路面设计规范 6(JTJ014)97)的容许拉应力指标，即沥青层或
4、半刚性基层底面在不同荷载作用下的实际拉应力 Rm 必须小于等于其容许拉应力 RR，即 RmRR。 力学分析中的相关材料设计参数，通过对现场所用材料试验确定。 在设计年限内，一个方向、一个车道的累计标准轴载的当量轴次，根据调查分析确定。分析如下三种情况：不考虑超载；超载率 60%，考虑超载幅度 30%；超载率 60%，不考虑超载幅度 30%。对应的结构强度安全系数分别为：沥青层为 2.65，4.04，4.42；半刚性基层为2.25，2.84，2.98。李淑明等. 沥青路面结构的耐久性分析J. 同济大学学报（自然科学版）,2007 年。 根据上述参数，计算出不同荷载情况下四种结构沥青层底面或半刚性
5、基层底面的容许拉应力值 RR，并与该层底面实际拉应力 Rm 比较结果见表 2。 表 2：RR 与 Rm 比较 由表 2 中数据可以看出，四种结构，各层底面的容许拉应力不仅大于不同荷载作用下层底产生的拉应力，而且有相当的安全储备。其安全储备情况见表 3。 表 3：各种荷载情况下的安全储备 上述分析，对于方案 C 和主体工程，比较的是水泥稳定碎石基层底面应力情况。因为这两种结构的沥青混凝土层底面均处于受压状态，没有产生拉应力.而对于方案 A 和 B，则是针对沥青层底面(指下面层底面)。因此，从结构受力状况来分析，四种结构均是耐久的。 2.2 路面结构的抗车辙能力 路面结构的抗车辙能力是评价路面使用
6、性能的重要指标。如何提高路面结构的抗车辙能力在本课题研究过程中倍受关注：对沥青结合料、矿料、沥青混合料类型、沥青混合料组成设计、路面结构组合以及基层和路基等，都提出了严格的要求并进行了精心的选择。 （1）沥青混合料稳定度 对试验路段所用中面层改性沥青 Sup- 19 和上面层 SMA -13，采用现有规范规定的方法，分别在 60和 70进行了动稳定度试验。结果见表4。 表 4：不同温度时的动稳定度 从表中数据可以看出，上、中面层所采用的改性沥青混合料，动稳定度远远超过规范的要求，高温抗车辙能力没有问题。 （2）环道试验结果 加载 50 万次，从环道中取 52 个断面(断面间距 50 cm)，用
7、断面仪测各方案车辙.结果见表 5。 表 5：各方案的车辙深度 根据环道各结构方案的车辙发展规律计算，A 方案在通车后第 12 年，车辙深度将达到 15.32 mm，须进行第一次铣刨、重铺面层；B 方案在通车 22 年后车辙深 13.7 mm；C 方案在通车 15 年后车辙深 14.84 mm，无须铣刨。按照国外耐久性路面的概念及实体工程的设计目标，使用 15 年左右，无须对沥青路面进行结构性改建或重建，路面的损坏现象仅发生在沥青层上部 47 cm 范围内。因此，对于车辙指标而言，本研究的路面结构符合耐久性要求。徐栋良. 高性能沥青混合料水稳定性研究D. 重庆交通大学,2008 年。 2.3 路
8、面结构的抗水损害能力 沥青路面早期水损害(小块网裂、冒白浆、松散、坑槽)是我国近年来高速公路较为普遍存在的现象，引起了广泛关注。大量调查研究表明，造成沥青路面早期水损害的原因可归结为：沥青混合料空隙率过大，路面渗水，排水设施不完善，压实度不足，沥青混合料抗水损害能力不足，厚度偏薄等。 3 沥青路面质量问题的解决措施 3.1 改进结构组合 将半刚性路面的组合方式变成复合式路面的组合方式，在半刚性基层和柔性沥青路面之间增加一个级配碎石或者沥青稳定碎石过渡层，用这层来吸收半刚性基层开裂引起的拉应力，减少基层开裂对面层的影响。改善路面结构内部排水设施和路面排水，采用透水层排水，也可以通过集水沟、出水管
9、，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。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。及时养护，当发现路面发生开裂、坑槽等病害时，要及时地进行养护，裂缝修补、稀浆封层等都可以很好的提高路面的使用性能和耐久性。李长林等. 提高沥青路面耐久性的措施J. 山西建筑,2010 年。 3.2 材料及组成设计的改进措施 1）沥青。沥青与集料的粘附性和抗剥离性是防止路面剥离的基本条件。所以选用的沥青应具有较好的粘附性和抗老化性。采用改性沥青是改善沥青混合料水稳性非常有效的途径。众多室内试验和配合比试验表明，采用普通沥青粘
10、附性不符合要求时，采用改性沥青一般都能够满足要求，而且通常不需要添加抗剥落剂和掺加消石灰，与各种集料的粘附性基本上都能达到 4 级以上。另外，采用改性沥青可以提高沥青混凝土路面的抗车辙能力。靳华春. 有效提高沥青路面耐久性的技术措施探讨J. 价值工程,2010 年。2)集料。粗集料尽量采用粒径较大、接近立方形、有尖锐棱角和粗糙表面的碎石且碎石含量较多的矿料，以加大沥青混合料的内摩阻力，增强矿料颗粒间的嵌挤作用，阻止颗粒间的相互移动，从而提高沥青混合料的抗变形能力。3)矿粉。适量的矿粉可以提高沥青混凝土的强度和稳定性，矿粉的用量对沥青混凝土的性质影响很大，一定量的矿粉可减少起润滑作用的游离沥青、
11、减小沥青膜的厚度、调整矿料的级配，尤其是满足 0.075 mm 筛孔的良好级配，可改善沥青混凝土抗剥落能力；矿粉过多会造成沥青混凝土脆性增加，降低了混凝土的韧性，降低沥青混合料的低温性能，控制合理的矿粉含量可以很显著的提高沥青路面的耐久性。 3.3 采取科学的养护与后期管理 1)温度控制。拌和运输、摊铺碾压过程中接处有无变形，所有零部件有无脱落、丢失、损坏，是否已在需要处加足润滑油脂等，然后进行组装。组装顺序为：转向架 y 车体 y1,2 号柱油缸 y 机臂 y 电气系统及液压系统 y0 号柱。2)架桥机调试。架桥机组装完毕后必须进行调试。3)运行。运行是将架桥机走行到架梁位置的过程。4)定位
12、。定位是将架桥机准确停止到架梁位置并固定的过程。5)机臂前伸。机臂前伸是将机臂向前拖行，使 0 号柱支撑到前方墩台相应位置的过程。6)喂梁。喂梁是将运梁车上的梁片拖拉到架桥机上，并用吊梁小车吊起梁片的过程。架桥机定位后，可进行喂梁作业。7)出梁。出梁指吊梁小车吊梁前行到达架设位置的过程。8)落梁。落梁指吊梁小车将梁片下落到盖梁垫石上的过程。9)微调、对位。微调、对位指将梁片上的支座准确落在支承垫石上并紧固的过程。桑勇等. 跨座式单轨交通系统 PC 轨道梁架设与安装技术J. 山西建筑,2010 年。10)指形板安装。梁片安装调整到位后，成对进行指形板的安装。当两块指形板啮合好后对螺栓紧固。11)回位。回位指清理墩台上辅助工具、设施,并将机臂、吊梁小车回拉，达到运行状态的过程。李长林等. 提高沥青路面耐久性的措施J. 山西建筑,2010年。
