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【摘要】已经建成的沥青路面在通车后,因行车荷载作用、外界环境以及设计、施工中存在的不足,会逐渐出现诸多病害,主要有裂缝(纵裂、横裂、龟裂、不规则裂缝等)、变形(车辙、拥包、波浪)、松散及其它(泛油、唧浆)四大类。这些病害一旦出现,不仅会降低道路的使用性能、影响行车安全,处理不及时或措施不当将导致路面出现结构性破坏。因此结合我国已经建成的高速公路,对产生的主要病害类型、成因进行系统的调查分析试验、对应采用合理的养护措施进行防治,从施工管理、材料选择、设计及养护等各个方面找出解决路面病害的方法,将对我们现有的路面养护和新建高速公路提供基础的,可借鉴的依据。
【关键词】路面损坏;早期;现状研究;汽车超载
Cause damage to pavement
Kan Shu-kui
(Hebei Highway Engineering Consulting Co., Ltd Luquan Hebei 050200)
【Abstract】Asphalt pavement has been built after its opening, due to traffic loads, the external environment as well as design and construction deficiencies, will gradually be a lot of diseases, there are cracks (longitudinal, transverse cracking, cracking, irregular cracks, etc.) deformation (rutting, pro package, wave), and other loose (weeping, jack pulp) four categories. These diseases occur, the use of roads will not only reduce the performance impact of traffic safety, treatment is not timely or inappropriate measures will lead to structural damage to the road. Therefore, the highway has been built in our country, to produce the type of major diseases, causes systematic investigation and analysis test, corresponding to the use of reasonable conservation measures to control, from construction management, material selection, design and maintenance and other aspects to find a solution Lumian disease approach, will our existing road maintenance and provide the basis for the new highway, can learn basis.
【Key words】Road damage;Early;Status research;Vehicle overloaded
1. 沥青路面过早损坏现象
从我国已建成的高速公路使用情况看,无论是山区公路还是平原微丘高速公路、北方还是南方、多雨地区还是少雨地区,都存在过早损坏问题。沥青路面设计使用年限为15年,期间允许中修罩面一次,路面早期不应产生较多的病害,但不少高速公路或其中的服务路段不到2~3年就出现严重损坏。除少量水泥混凝土路面外,我国二级以上公路(含高速公路)几乎全部采用半刚性基层沥青路面,因此下面主要分析半刚性基层沥青路面的过早损坏形式。
1.1 车辙。半刚性基层沥青路面变形类的损坏以车辙最为普遍。车辙是路面结构各层永久变形的累积。沥青混凝土路面的永久变形是直接影响路面平整度、路面使用性能、行车安全和舒适的重要因素。在我国,不少高速公路路面开放交通不久,车辙深度可达30mm以上,是制约高速公路路面的关键技术之一。对于那些开放交通后不久,车辙就达到30mm以上的路面,应该讲己超出车辙概念的范畴,属拥包、推移等。
1.2 开裂。调查表明,我国许多高速公路和城市快速干道半刚性基层沥青路面存在早期开裂损坏,包括规则的横向裂缝、纵向裂缝和局部的网裂,不少路段还是相当严重的。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能常无明显的影响,但随着表面雨水或雪水的侵入,导致裂缝两侧的路面结构层,特别是裂缝附近土基的含水量加大,甚至饱和。其结果是路面强度明显降低,在大量行车荷载反复作用下,产生冲刷和唧泥现象,甚至路面产生结构性破坏。冲刷和唧泥现象使裂缝两侧的沥青面层碎裂,影响沥青路面的使用性能并加速沥青路面破坏。
1.3 其他类。半刚性基层沥青路面其他过早损坏包括泛油、松散、脱落、坑槽等。
2. 交通方面原因分析及对策
沥青路面过早损坏形式多种,造成损坏的原因是多方面的。一种损坏形式可能是多种原因造成,同时一项影响因素可能导致多种破坏,本研究主要从交通荷载处理、材料及结构组合设计、施工、设计一理论等方面对引起沥青路面过早损坏的原因进行了分析,并提出了相应的解决办法。
超载对车辙产生的影响车辙为在道路延长方向车轮集中通过位置上所生成的连续的横向变形。进入90年代以来,路面车辙比以前大幅度增加,它已成为沥青路面最严重和最普遍的破坏形式。造成车辙的交通条件包括交通量大、轮荷重、轮胎气压高、行车速度慢、轮迹集中等。超载运输车辆往往采用高强度轮胎,由于装载太多,所以影响其行车速度,特别是上坡路段,车辆行驶很慢。现场调查发现,行车道比超车道车辙严重,上坡路段比下坡路段车辙严重。总的来说,大型超载车多,行车轮迹最集中的车道,在慢行、刹车、启动的交叉口附近,爬坡车道、车辆阻塞的车道,车辙就越严重。众多的试验结果表明,重轴载使车辙增长明显加快。
3. 基、面层材料及结构分析
材料的问题对沥青路面的过早损坏影响往往是决定性的。正如采用石灰土基层的沥青路面难以克服反射裂缝病害一样,选择好基层、面层材料,正确进行结构组合,是提高沥青路面使用寿命的基础。
3.1 沥青层厚度与类型的匹配。沥青路面出现的过早损坏现象就沥青路面本身来说可归结为沥青混合料抗水能力不足、路面压实度不够等。与两方面密切相关的一个重要原因就是沥青混合料类型与路面结构厚度不匹配,由于集料最大粒径过大,粗集料偏多,因而造成混合料容易离析、压实困难、空隙率偏大,导致松散、泛油、剥落和坑洞等过早损坏。
3.2 沥青改性。改性沥青可以有效地防止早期破坏,减少维修养护,延长使用寿命。使用改性沥青后与普通沥青相比,要增加材料费、加工费等费用,约使沥青混合料成本提高20%,在高等级公路上,从长远及综合效益来看是有优势的。
3.3 做好路面排水和封水。为了尽可能减少水渗入和透过沥青面层,一个办法是注重于封,另外一个办法就是排。进行排水设计时应把握这样一个原则,那就是能封则封,封不住就想办法排出去,封与排要有机结合。从表面层封,让水从表面排走;表面层封不住则从中面层封,让水从表面层内排走;从基层表面封,不让水从下面上来,不让水泡半刚性基层,让水从沥青层内或层间排走;如果水进入基层,基层必须能排水。实践调查表明,若水长期存在于沥青混合料中或基层表面,将出现唧浆和坑槽,路面会出现过早损坏。
3.4 重视基层材料。半刚性基层的质量是影响沥青路面产生卿浆、坑洞、裂缝、沉陷和不平整等损坏现象的关键因素。为了减少沥青路面的过早损坏,应该选用抗冲刷能力好、干缩系数和温缩系数小和抗拉强度高的半刚性材料作基层。室内外的试验己经证明,稳定粉粒(小于0.075mm)含量少的粒料的抗冲刷性最好,水泥稳定粒料和密实式石灰粉煤灰稳定粒料是所有半刚性材料中收缩系数最小的材料,应该首先选用这两种材料做沥青路面的基层。粒料可以是碎石、砂砾、矿渣和其它具有一定强度的粒状废料。
3.5 原材料质量问题。没有高质量的原材料就没有高质量的路面,低等的原材料将严重影响路面的使用寿命。为了满足表面层抗滑性能对集料质量的要求,通常要求耐磨的硬质岩石料。在己建成的高速公路上使用过的硬质岩石料有玄武岩、安山岩、闪长岩、花岗岩、砂岩和辉绿岩等二经验证明这些岩石与沥青粘结力较差。因此为了增强沥青混合料的抗水损害能力,需要增加抗剥落剂,改善粘结力。
[文章编号]1006-7619(2011)06-19-623
【关键词】路面损坏;早期;现状研究;汽车超载
Cause damage to pavement
Kan Shu-kui
(Hebei Highway Engineering Consulting Co., Ltd Luquan Hebei 050200)
【Abstract】Asphalt pavement has been built after its opening, due to traffic loads, the external environment as well as design and construction deficiencies, will gradually be a lot of diseases, there are cracks (longitudinal, transverse cracking, cracking, irregular cracks, etc.) deformation (rutting, pro package, wave), and other loose (weeping, jack pulp) four categories. These diseases occur, the use of roads will not only reduce the performance impact of traffic safety, treatment is not timely or inappropriate measures will lead to structural damage to the road. Therefore, the highway has been built in our country, to produce the type of major diseases, causes systematic investigation and analysis test, corresponding to the use of reasonable conservation measures to control, from construction management, material selection, design and maintenance and other aspects to find a solution Lumian disease approach, will our existing road maintenance and provide the basis for the new highway, can learn basis.
【Key words】Road damage;Early;Status research;Vehicle overloaded
1. 沥青路面过早损坏现象
从我国已建成的高速公路使用情况看,无论是山区公路还是平原微丘高速公路、北方还是南方、多雨地区还是少雨地区,都存在过早损坏问题。沥青路面设计使用年限为15年,期间允许中修罩面一次,路面早期不应产生较多的病害,但不少高速公路或其中的服务路段不到2~3年就出现严重损坏。除少量水泥混凝土路面外,我国二级以上公路(含高速公路)几乎全部采用半刚性基层沥青路面,因此下面主要分析半刚性基层沥青路面的过早损坏形式。
1.1 车辙。半刚性基层沥青路面变形类的损坏以车辙最为普遍。车辙是路面结构各层永久变形的累积。沥青混凝土路面的永久变形是直接影响路面平整度、路面使用性能、行车安全和舒适的重要因素。在我国,不少高速公路路面开放交通不久,车辙深度可达30mm以上,是制约高速公路路面的关键技术之一。对于那些开放交通后不久,车辙就达到30mm以上的路面,应该讲己超出车辙概念的范畴,属拥包、推移等。
1.2 开裂。调查表明,我国许多高速公路和城市快速干道半刚性基层沥青路面存在早期开裂损坏,包括规则的横向裂缝、纵向裂缝和局部的网裂,不少路段还是相当严重的。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能常无明显的影响,但随着表面雨水或雪水的侵入,导致裂缝两侧的路面结构层,特别是裂缝附近土基的含水量加大,甚至饱和。其结果是路面强度明显降低,在大量行车荷载反复作用下,产生冲刷和唧泥现象,甚至路面产生结构性破坏。冲刷和唧泥现象使裂缝两侧的沥青面层碎裂,影响沥青路面的使用性能并加速沥青路面破坏。
1.3 其他类。半刚性基层沥青路面其他过早损坏包括泛油、松散、脱落、坑槽等。
2. 交通方面原因分析及对策
沥青路面过早损坏形式多种,造成损坏的原因是多方面的。一种损坏形式可能是多种原因造成,同时一项影响因素可能导致多种破坏,本研究主要从交通荷载处理、材料及结构组合设计、施工、设计一理论等方面对引起沥青路面过早损坏的原因进行了分析,并提出了相应的解决办法。
超载对车辙产生的影响车辙为在道路延长方向车轮集中通过位置上所生成的连续的横向变形。进入90年代以来,路面车辙比以前大幅度增加,它已成为沥青路面最严重和最普遍的破坏形式。造成车辙的交通条件包括交通量大、轮荷重、轮胎气压高、行车速度慢、轮迹集中等。超载运输车辆往往采用高强度轮胎,由于装载太多,所以影响其行车速度,特别是上坡路段,车辆行驶很慢。现场调查发现,行车道比超车道车辙严重,上坡路段比下坡路段车辙严重。总的来说,大型超载车多,行车轮迹最集中的车道,在慢行、刹车、启动的交叉口附近,爬坡车道、车辆阻塞的车道,车辙就越严重。众多的试验结果表明,重轴载使车辙增长明显加快。
3. 基、面层材料及结构分析
材料的问题对沥青路面的过早损坏影响往往是决定性的。正如采用石灰土基层的沥青路面难以克服反射裂缝病害一样,选择好基层、面层材料,正确进行结构组合,是提高沥青路面使用寿命的基础。
3.1 沥青层厚度与类型的匹配。沥青路面出现的过早损坏现象就沥青路面本身来说可归结为沥青混合料抗水能力不足、路面压实度不够等。与两方面密切相关的一个重要原因就是沥青混合料类型与路面结构厚度不匹配,由于集料最大粒径过大,粗集料偏多,因而造成混合料容易离析、压实困难、空隙率偏大,导致松散、泛油、剥落和坑洞等过早损坏。
3.2 沥青改性。改性沥青可以有效地防止早期破坏,减少维修养护,延长使用寿命。使用改性沥青后与普通沥青相比,要增加材料费、加工费等费用,约使沥青混合料成本提高20%,在高等级公路上,从长远及综合效益来看是有优势的。
3.3 做好路面排水和封水。为了尽可能减少水渗入和透过沥青面层,一个办法是注重于封,另外一个办法就是排。进行排水设计时应把握这样一个原则,那就是能封则封,封不住就想办法排出去,封与排要有机结合。从表面层封,让水从表面排走;表面层封不住则从中面层封,让水从表面层内排走;从基层表面封,不让水从下面上来,不让水泡半刚性基层,让水从沥青层内或层间排走;如果水进入基层,基层必须能排水。实践调查表明,若水长期存在于沥青混合料中或基层表面,将出现唧浆和坑槽,路面会出现过早损坏。
3.4 重视基层材料。半刚性基层的质量是影响沥青路面产生卿浆、坑洞、裂缝、沉陷和不平整等损坏现象的关键因素。为了减少沥青路面的过早损坏,应该选用抗冲刷能力好、干缩系数和温缩系数小和抗拉强度高的半刚性材料作基层。室内外的试验己经证明,稳定粉粒(小于0.075mm)含量少的粒料的抗冲刷性最好,水泥稳定粒料和密实式石灰粉煤灰稳定粒料是所有半刚性材料中收缩系数最小的材料,应该首先选用这两种材料做沥青路面的基层。粒料可以是碎石、砂砾、矿渣和其它具有一定强度的粒状废料。
3.5 原材料质量问题。没有高质量的原材料就没有高质量的路面,低等的原材料将严重影响路面的使用寿命。为了满足表面层抗滑性能对集料质量的要求,通常要求耐磨的硬质岩石料。在己建成的高速公路上使用过的硬质岩石料有玄武岩、安山岩、闪长岩、花岗岩、砂岩和辉绿岩等二经验证明这些岩石与沥青粘结力较差。因此为了增强沥青混合料的抗水损害能力,需要增加抗剥落剂,改善粘结力。
[文章编号]1006-7619(2011)06-19-623