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摘要：文章通从路面结构设计、材料选择和施工作业控制等方面，分析了改善沥青路面使用性能的途径和方法。
关键词：沥青路面，使用性能
Abstract: the article from the pavement structure design, material selection and construction work control, analyzes the asphalt pavement performance to improve the way and method.
Key words: the asphalt pavement, the use of performance
中图分类号：U416.217文献标识码：A 文章编号：
一、沥青路面简介
1、沥青路面技术发展现状。
到2001年底,我国高速公路通车里程已列世界第二。与此同时,我国的沥青路面(以下称路面)技术有了很大发展,路面质量也有了极大的提高。
随着路面技术的发展,我国路面施工工艺水平也普遍提高。但是仍有许多高速公路路面在通车一年后平整度衰减很快,有的通车不久就出现了挢头跳车和路面早期破坏,不得不进行翻修罩面,使用性能也大大降低,达不到设计的要求。这就提出了如何避免或延缓路面破坏,提高路面使用性能的问题。
2、沥青路面使用性能改善的途径与方法。
沥青路面的使用性能是指路面所能提供的行车条件。路面使用性能可以由路面使用者的综合感受来进行评价。路面使用性能好,行驶舒适,路面使用者对路面的评价就高。要提高路面的使用性能,主要应从改善平整度,减少路面裂缝和车辙等方面着手,而要达到这些目的,必须从路面设计(包括结构体系和面层设计)、材料设计和施工作业等方面去考虑。
车辆是行驶在路面表面的,车轮与表面直接接触,路面的综合质量通过表面层反映出来。例如路基沉陷、不均匀沉降和底层裂缝,最终都会反映到路面表面,间接影响路面的使用性能,表面层则直接造成对使用性能的影响。
因此,改善路面的使用性能,要从优化路面结构体系、提高表面层的品质、合理使用材料和提高施工作业水平等几个方面,以及避免桥头跳车、确保桥面铺装质量、处理好伸缩缝等另几个方面寻求解决办法。
二、目前沥青路面设计中值得商讨的几个问题与改进措施
1、沥青路面设计不宜过于追求理论计算的精确性。沥青是一种典型弹粘性材料。沥青在低温(高粘度)及瞬时荷载作用下,弹性形变占主要地位;雨在高温(低粘度)及长时间荷载作用下,沥青的形变主要是粘性的;而在负温状态下,沥青又表现出一定的脆性,有试验证明,在这种情况下,用子弹射击沥青,沥青脆裂结果与玻璃破碎的情况很相似。因为沥青具有上述特性,所以沥青混合料的特性与温度有很大的关系,其强度和模量都随温度升高而急剧下降,它既不是弹性材料,也不是塑性材料。荷载作用时间和气候对其性质也有影响。在正温度状态下,沥青砼表现出一定的粘弹性;在负温状态下它具有一定的弹性。因此,沥青砼路面设计时,都要进行条件假设,在这种情况下,运用任何理论计算的结果都只能做参考,过细的设计和过于重视设计是不必要的,重要的是通过实践检验。
⒉、半刚性路面有不可忽视的弊病。半刚性路面具有明显的优点。但是也有不可忽视的蔽病,就是半刚性材料易产生干缩裂缝。半刚性材料还容易产生温度裂缝。从已建成的高速公路来看,半刚性材料不产生裂缝是不太可能的,国内的研究资料证明了干缩裂缝对其承载能力不会产生什么影响,但是由于裂缝的存在,给水浸人路基提供了通道,对路面的外观和耐久性产生很大的影响,路面的便用性能也大大降低。
3、沥青路面结构体系优化。目前我国高速公路表面层厚度一般都在1．5cm以上,其出发点主要基于面层要求足够的强度与其它结构层一起承受车辆荷载的作用和防止路面裂缝方面考虑。随着研究的深人,人们发现,在半刚性路面结构中,半刚性基层和底基层有足够的强度承受车辆荷载的作用。沥青面层实际上只起功能性作用。因此,仅从承载力方面考虑沥青面层的厚度就没有必要保持在12--15cm。
三、合理选择和改善路面建筑材料的性能
1、改善沥青结合料的性能。改善沥青性能,首先要控制沥青的含蜡量。资料显示,含蜡量愈小、沥青的路用性质就愈好。
选用普通沥青采用传统措施要同时提高混合料的高温稳定性和低温抗脆裂性能几乎是不可能的。这时,就必须开辟其他途径,如使用改性沥青来达到上述目的。
比较各种改性沥青的性能,SBS改性沥青无论从高温、低温性能,弹性恢复性能、感温性哪个方面,都有明显的优势,是其他改性沥青无法相比的。SBS的优越性突出表现在使软化点大幅度提高的同时,又使低温延度明显增加,感温性得到很
大改善,不仅高温稳定性大幅度提高,而且低温性能也同时改善,并且弹性恢复率特别大,所有指标都有明显提高,这是非常难得的。
2、提高集料的质量。在考虑材料对沥青混合料的影响时,往往比较重视沥青的影响,而对集料的影响都重视不够。然而,集料质量差,必然结果是混合料的质量也差,要提高沥青混合料的性能,必要条件是保证集料的质量,然后再考虑矿料级配的控制。要提高路面抗车辙的能力,集料要符合下面两项要求:一是碎石表面微观粗糙度大,且形状接近立方体,质地坚硬;二是使用人工砂,限制使用圆形颗粒的天然砂。
3、改善沥青与集料的粘结性。水损害产生的原因除了施工和配合比设计方面的原因以外,沥青结合料与集料表面的粘结力丧失而导致集料松散剥离是其申的主要原因。沥青混合料的粘附性差(水稳性不好),容易导致面层严重辙槽,局部
松散和坑洞等水损坏现象。
为解决沥青与矿料遇水剥落的问题,长期以来国内外都采用不同的添加剂来改善沥青混凝土的水稳性。国内外道路工程师们常采用两种方法。-是利用碱性矿料处理酸性矿料的表面,使后者活化,传统做法是使用石灰或水泥。另外一种方法是向沥青中加人少量液体抗剥落剂。这些液体抗剥离剂的初期效果不错,但其长期性能或耐久性尚待进一步研究,工程应用时要注意选择。
4、使用纤维沥青混凝土。在沥青混凝土中掺加纤维,以改善沥青砼的性能,提高沥青砼的高温稳定性,低温抗裂性、抗疲劳性、柔韧性、抗剥洚性、抗磨耗性和水稳性,以及抵抗反射裂缝等方面都有很好的功效。在工程中应用较多的纤维有钢纤维,玻离纤维和聚脂材料纤维。前两种纤维相对来说造价较高。我国通过试验认为,聚脂材料纤维可以做为首选推荐纤维。
四、改善沥青混凝土面层的使用性能
沥青混合料的性能要求往往是矛盾的或相制约的,照顾了某一种性能,很可能會降低另一方面的性能。为了解决这两对矛盾,采用传统集配是达不到要求的,实践证明下面几种方法的应用效果非常显著。
1、使用多碎石沥青混凝土
2、使用沥青玛蹄酯碎石混合料(SMA)
3、使用新型高性能沥青混凝土
五、改善路面使用性能的其他措施
1、加强路面施工作业质量控制。施工作业质量控制,在提高路面使用性能方面是最为重要的。其原因是结构层设计、材料的选择等方面的因素,虽然对路面使用性能的提高有影响,但是没计和材料的选择一旦原则性的问题确定后,实施起来不容易有大的偏差。而施工作业既涉及到人的因素,又与机具的性能有很大的关系;施:l叉是露天作业,受到气候和环境的影响;人的因紊叉与知识技能水平,甚至情绪的变化而有所不同。囚此,可变因素多。在质量控制中,平整度和压实度的控制是最重要的,也是影响使用性能的两个关键。现场孔隙率应不大于砀,压实应不大于98%。在这种情况下,即使考虑局部偏差,实际空隙率也不会超过7%。
2、避免桥头跳车。桥头跳车现象在高等级公路中非常普遍,有些高速公路桥头跳车到了影响行车安全和舒适性的严重程度,这也是-直困扰广大工程技术人员的难题之一。解决好桥头跳车问题,对提高路面使用性能的提高起着十分重
要的作用。
3、确保桥面铺装质量。施工方面,要保证砼质量。在特殊部位如铰缝的处理方面要认真对待。同时,梁体与铺装层连接的界面要凿毛并清洗干净,保证铺装层能与梁体共同受力,避免薄弱部位的出现。
对于一般的桥梁结构,桥面沥青砼铺装不做特殊设计,沥青砼结构层一般都采用其他路段相同的配合比。有研究得出沥青砼桥面铺装层的合理厚度为6--11cm之间。根据目前的路面结构典P+J设计,铺装层定为两层比较合适。为了方便施工,保证平整度和质量,铺装层的两层厚度应与路面设计厚度一致。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：沥青路面，使用性能
Abstract: the article from the pavement structure design, material selection and construction work control, analyzes the asphalt pavement performance to improve the way and method.
Key words: the asphalt pavement, the use of performance
中图分类号：U416.217文献标识码：A 文章编号：
一、沥青路面简介
1、沥青路面技术发展现状。
到2001年底,我国高速公路通车里程已列世界第二。与此同时,我国的沥青路面(以下称路面)技术有了很大发展,路面质量也有了极大的提高。
随着路面技术的发展,我国路面施工工艺水平也普遍提高。但是仍有许多高速公路路面在通车一年后平整度衰减很快,有的通车不久就出现了挢头跳车和路面早期破坏,不得不进行翻修罩面,使用性能也大大降低,达不到设计的要求。这就提出了如何避免或延缓路面破坏,提高路面使用性能的问题。
2、沥青路面使用性能改善的途径与方法。
沥青路面的使用性能是指路面所能提供的行车条件。路面使用性能可以由路面使用者的综合感受来进行评价。路面使用性能好,行驶舒适,路面使用者对路面的评价就高。要提高路面的使用性能,主要应从改善平整度,减少路面裂缝和车辙等方面着手,而要达到这些目的,必须从路面设计(包括结构体系和面层设计)、材料设计和施工作业等方面去考虑。
车辆是行驶在路面表面的,车轮与表面直接接触,路面的综合质量通过表面层反映出来。例如路基沉陷、不均匀沉降和底层裂缝,最终都会反映到路面表面,间接影响路面的使用性能,表面层则直接造成对使用性能的影响。
因此,改善路面的使用性能,要从优化路面结构体系、提高表面层的品质、合理使用材料和提高施工作业水平等几个方面,以及避免桥头跳车、确保桥面铺装质量、处理好伸缩缝等另几个方面寻求解决办法。
二、目前沥青路面设计中值得商讨的几个问题与改进措施
1、沥青路面设计不宜过于追求理论计算的精确性。沥青是一种典型弹粘性材料。沥青在低温(高粘度)及瞬时荷载作用下,弹性形变占主要地位;雨在高温(低粘度)及长时间荷载作用下,沥青的形变主要是粘性的;而在负温状态下,沥青又表现出一定的脆性,有试验证明,在这种情况下,用子弹射击沥青,沥青脆裂结果与玻璃破碎的情况很相似。因为沥青具有上述特性,所以沥青混合料的特性与温度有很大的关系,其强度和模量都随温度升高而急剧下降,它既不是弹性材料,也不是塑性材料。荷载作用时间和气候对其性质也有影响。在正温度状态下,沥青砼表现出一定的粘弹性;在负温状态下它具有一定的弹性。因此,沥青砼路面设计时,都要进行条件假设,在这种情况下,运用任何理论计算的结果都只能做参考,过细的设计和过于重视设计是不必要的,重要的是通过实践检验。
⒉、半刚性路面有不可忽视的弊病。半刚性路面具有明显的优点。但是也有不可忽视的蔽病,就是半刚性材料易产生干缩裂缝。半刚性材料还容易产生温度裂缝。从已建成的高速公路来看,半刚性材料不产生裂缝是不太可能的,国内的研究资料证明了干缩裂缝对其承载能力不会产生什么影响,但是由于裂缝的存在,给水浸人路基提供了通道,对路面的外观和耐久性产生很大的影响,路面的便用性能也大大降低。
3、沥青路面结构体系优化。目前我国高速公路表面层厚度一般都在1．5cm以上,其出发点主要基于面层要求足够的强度与其它结构层一起承受车辆荷载的作用和防止路面裂缝方面考虑。随着研究的深人,人们发现,在半刚性路面结构中,半刚性基层和底基层有足够的强度承受车辆荷载的作用。沥青面层实际上只起功能性作用。因此,仅从承载力方面考虑沥青面层的厚度就没有必要保持在12--15cm。
三、合理选择和改善路面建筑材料的性能
1、改善沥青结合料的性能。改善沥青性能,首先要控制沥青的含蜡量。资料显示,含蜡量愈小、沥青的路用性质就愈好。
选用普通沥青采用传统措施要同时提高混合料的高温稳定性和低温抗脆裂性能几乎是不可能的。这时,就必须开辟其他途径,如使用改性沥青来达到上述目的。
比较各种改性沥青的性能,SBS改性沥青无论从高温、低温性能,弹性恢复性能、感温性哪个方面,都有明显的优势,是其他改性沥青无法相比的。SBS的优越性突出表现在使软化点大幅度提高的同时,又使低温延度明显增加,感温性得到很
大改善,不仅高温稳定性大幅度提高,而且低温性能也同时改善,并且弹性恢复率特别大,所有指标都有明显提高,这是非常难得的。
2、提高集料的质量。在考虑材料对沥青混合料的影响时,往往比较重视沥青的影响,而对集料的影响都重视不够。然而,集料质量差,必然结果是混合料的质量也差,要提高沥青混合料的性能,必要条件是保证集料的质量,然后再考虑矿料级配的控制。要提高路面抗车辙的能力,集料要符合下面两项要求:一是碎石表面微观粗糙度大,且形状接近立方体,质地坚硬;二是使用人工砂,限制使用圆形颗粒的天然砂。
3、改善沥青与集料的粘结性。水损害产生的原因除了施工和配合比设计方面的原因以外,沥青结合料与集料表面的粘结力丧失而导致集料松散剥离是其申的主要原因。沥青混合料的粘附性差(水稳性不好),容易导致面层严重辙槽,局部
松散和坑洞等水损坏现象。
为解决沥青与矿料遇水剥落的问题,长期以来国内外都采用不同的添加剂来改善沥青混凝土的水稳性。国内外道路工程师们常采用两种方法。-是利用碱性矿料处理酸性矿料的表面,使后者活化,传统做法是使用石灰或水泥。另外一种方法是向沥青中加人少量液体抗剥落剂。这些液体抗剥离剂的初期效果不错,但其长期性能或耐久性尚待进一步研究,工程应用时要注意选择。
4、使用纤维沥青混凝土。在沥青混凝土中掺加纤维,以改善沥青砼的性能,提高沥青砼的高温稳定性,低温抗裂性、抗疲劳性、柔韧性、抗剥洚性、抗磨耗性和水稳性,以及抵抗反射裂缝等方面都有很好的功效。在工程中应用较多的纤维有钢纤维,玻离纤维和聚脂材料纤维。前两种纤维相对来说造价较高。我国通过试验认为,聚脂材料纤维可以做为首选推荐纤维。
四、改善沥青混凝土面层的使用性能
沥青混合料的性能要求往往是矛盾的或相制约的,照顾了某一种性能,很可能會降低另一方面的性能。为了解决这两对矛盾,采用传统集配是达不到要求的,实践证明下面几种方法的应用效果非常显著。
1、使用多碎石沥青混凝土
2、使用沥青玛蹄酯碎石混合料(SMA)
3、使用新型高性能沥青混凝土
五、改善路面使用性能的其他措施
1、加强路面施工作业质量控制。施工作业质量控制,在提高路面使用性能方面是最为重要的。其原因是结构层设计、材料的选择等方面的因素,虽然对路面使用性能的提高有影响,但是没计和材料的选择一旦原则性的问题确定后,实施起来不容易有大的偏差。而施工作业既涉及到人的因素,又与机具的性能有很大的关系;施:l叉是露天作业,受到气候和环境的影响;人的因紊叉与知识技能水平,甚至情绪的变化而有所不同。囚此,可变因素多。在质量控制中,平整度和压实度的控制是最重要的,也是影响使用性能的两个关键。现场孔隙率应不大于砀,压实应不大于98%。在这种情况下,即使考虑局部偏差,实际空隙率也不会超过7%。
2、避免桥头跳车。桥头跳车现象在高等级公路中非常普遍,有些高速公路桥头跳车到了影响行车安全和舒适性的严重程度,这也是-直困扰广大工程技术人员的难题之一。解决好桥头跳车问题,对提高路面使用性能的提高起着十分重
要的作用。
3、确保桥面铺装质量。施工方面,要保证砼质量。在特殊部位如铰缝的处理方面要认真对待。同时,梁体与铺装层连接的界面要凿毛并清洗干净,保证铺装层能与梁体共同受力,避免薄弱部位的出现。
对于一般的桥梁结构,桥面沥青砼铺装不做特殊设计,沥青砼结构层一般都采用其他路段相同的配合比。有研究得出沥青砼桥面铺装层的合理厚度为6--11cm之间。根据目前的路面结构典P+J设计,铺装层定为两层比较合适。为了方便施工,保证平整度和质量,铺装层的两层厚度应与路面设计厚度一致。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。