沥青路面面层耐久性能分析及改进措施

沥青路面面层耐久性能分析及改进措施

广东翔飞公路工程监理有限公司广东广州510507

摘要:路面预防性养护技术发展迅速,包括我国在内的各国沥青路面预防性养护技术在延长道路使用寿命、降低大修投入方面取得了很多成果。但是由于各类预防性养护技术在应用上仍存在很多不足以及延长路面使用寿命效果仍不明显的特点,应运而生的长寿命微罩面技术则具有寿命长、足够层间结合耐久性来解决预防性养护所遇到的此类问题。

关键词:沥青路面耐久改进

沥青路面面层以其具有很强的连续性,铺设好之后行车的舒适度以及沥青路面完工之后能够较早的运用到实际中、遇到路面损坏维修方便等特点都是沥青路面得到推广的原因所在。但是随着人们的需求,车辆也要与日俱增,由于各个地方企业的需要,车辆开始大型化,承载也有了更高的要求,这让传统的路面难以承受。尽管沥青路面的到来解决了很多传统路面难以解决的问题,但是由于我国的运用沥青路面时间并不长久,还存在很多不足之处需要改善。只有不断改进沥青路面,才能够让沥青路面更好的服务于我们。

一、影响沥青路面耐久性的主要原因

1.沥青质量

沥青的主要成分主要是由不同分子量的碳氢化合物以及非金属的衍生物所组成的混合物,一般呈现的形态为液态、半固态以及成型的固态,具有一定的防腐防潮防水。沥青质量的好坏影响到沥青路面的整体使用性能。随着我国整体的经济增加以及交通运输的快速发展,交通量剧增,车辆承载力增大以及货车为了追求数量超载等情况都在不断发生,再加上气候的变化,一般的沥青材料已经不能够满足交通要求了。

对于沥青路面的基本要求就是必须要做到夏天不软化、冬天不发脆,能够抵抗住水、冰以及盐类的侵蚀腐化以及正常路况下的行车碾压破坏。大多数的沥青路面通常情况下使用寿命小于设计初步构想的年限,主要原因还是在于沥青的冶炼蜡含量大,可延性较差,温度敏感点高,这就会导致沥青的沾粘度减弱,劲度减小,抗车压能力变弱。

2.矿料质量

沥青中矿料对沥青的影响很大,但是现实情况是,施工人员对矿料的重视并不大。集料的质量差是大部分公路都出现的问题,主要有集料中的粉尘多,杂质多,级配没有经过严格的筛选,不能够达到规范要求。使用质量差的集料,会造成实际的配比与设计配比不一致,在实际应用中会出现离析的情况,路面容易出现病害。所以集料必须要采用直径颗粒大的,形状接近立方形,同时有菱角以及表面粗糙的碎石矿料,这样可以在很大程度上增加沥青的摩擦力,同时增加碎石之间的镶嵌程度。矿料中要尽量使用人工砂,尽量减少使用圆形的沙粒。对于石屑的要求也要符合相关的规范,泥量的填增要把控好。对于沥青来说,人工砂的棱角以及表面的粗糙极其适合添入到沥青中,能够增加沥青内部矿料的摩擦。

3.混合料的配合比

沥青的混合配合比也是极为重要的。材料的质量控制好之后,材料的用量对沥青路也有着很大的影响,同时这也是一项技术含量很高的活。在混合料配比中,主要考虑到两个方面,一是稳定性,二是耐久性。两者都是沥青路面不可缺少的性能。在对路面进行沥青喷涂后,还需要进行实验,通过过车辙实验对沥青的辅助性能进行实验,从而判断矿料的级配和沥青的用量是否达标,对于沥青检测实验一般采用马歇尔实验进行检测,马歇尔实验具有费用低,实验方法操作简单,同时又具有一定的理论依据。

但是随着沥青路面的逐步发展,大量的实验证明,新时代下的沥青路面已经不能够反应出当下的沥青路面状况,由于传统的马歇尔实验具有一定的局限性,如果仅是依据经验并局限在一定温度不变的范围内马歇尔实验不能够准确的表现出路面的弹性力学性能。

4.外部温度的变化

由于沥青自身的性能容易受到外界温度差异变化的影响。高温对沥青的耐久性有着很大的影响。高温下的沥青会影响到沥青分子的运动,过热的温度会导致沥青的轻质油发挥加快,促进沥青的化学反应,最终导致沥青的性能降低,影响到沥青整体的路面质量。

当外部温度升高时,沥青的沾粘度以及沥青内部的矿料粘结会减弱,再加上车辆的来回碾压以及车速的不断累积,都会导致沥青变形,最终造成路面受损。当受到低温的影响时,沥青路面的强度就会有很大的变化。当沥青遇到外部低温时,路面结构会有一个温度梯度的变化,路面面层会收缩,面层还会产生一定的拉应力。如果面层形成了开裂,就会导致沥青混凝土的强度减弱。当沥青路面损坏开始时都是从路面裂缝开始,随着低温的持续,裂缝会不断扩展,再加上雨水的侵入腐蚀,逐渐腐蚀路面,最后导致路面的使用性能大大降低。

二、沥青路面耐久性能的改善措施

在沥青混合料中,集料重量一般占总重量的92%~96%,其体积一般占总体积的75%~85%。保证各种材料的质量对延长沥青路面的寿命具有重要的意义。在城市道路的沥青路面中,集料必须具有如下特性:

1.坚韧性

在沥青混合料的生产、拌和、摊铺、压实等过程中,集料必须具有一定的抗压碎、抗磨耗强度,能够长期抵抗行车荷载的磨损作用,始终保持路面粗糙而不光滑。

2.坚固性

在大气作用下,集料要具有抗风化或抗分解能力。

3.颗粒形状

颗粒形状会直接影响到混合料的施工和易性和压实的难易程度,同样会影响混合料的强度。不规则的、多棱角的颗粒,如轧碎石料,压实后具有较好的嵌锁和抗变形能力。

4.表面构造

具有粗糙表面的集料比具有光滑表面的集料同沥青能够更好地粘结,从而提高颗粒间的抗滑能力,使混合料具有较高强度。

5.矿粉

路面混合料集料中必须含有足够的矿粉以提高混合料的稳定性和抗离析能力。但是,矿粉含量过高会使混合料中沥青膜的厚度变薄,矿粉结团,影响施工和易性。

近些年来,我国高等级公路路面结构以半刚性路面结构为主。半刚性基层强度大,具有较好的水稳性和抗冻性,而且可供稳定的材料种类多,选择面广泛,在路面的使用过程中弹性变形较小,承载能力高,使用年限长,被广泛用于修建高等级公路沥青路面的基层或底基层。在城市道路沥青路面的建设中,也可以借鉴这种形式。

但是,半刚性基层也有它的缺点:抗变形能力低,在温度或湿度交替变化时容易发生收缩开裂,在沥青路面以及当水泥混凝土面板较薄时,这些裂缝会反射到面层上来,形成反射裂缝。所以,使用半刚性基层时应加强质量控制,如基层材料选择、配合比设计、混合料的级配控制、含水量和水泥剂量是否准确、加强初期养护等,以大幅度减少半刚性路面的反射裂缝或对应裂缝。

三、优化沥青混凝土配合比

通过研究集料骨架的形成规律,以及骨架形成条件下细料的填充特性,探索密级配骨架密实状态下的评价方法,分析了关键筛孔通过率和油石比对马歇尔指标的影响规律,从而依据相关技术要求,提出合理的优化级配和油石比范围,据此进行了配合比设计和检验及工程验证。最终设计出一个施工可行、成本可控,基本路用性能兼顾的沥青混合料配合比。适当选择级配方式和沥青品种可改善沥青路面某些方面的路面特性。

四、结束语:

沥青混合料是一种非常复杂的材料,其物理力学特性随材料组成、温度、环境和外荷作用型式不同而发生变化,沥青混凝土路面是由沥青混合料铺筑而成的,因此路面性质的研究也是非常复杂的。改善路面使用性能的途径和方法涉及的内容非常广泛,延长城市道路沥青路面的使用寿命是一项复杂的系统工程,必须从材料选择、结构设计、施工组织、质量控制等各个环节严格把关,从总体上提高路面质量。只有如此,才能保证城市道路沥青路面的使用寿命,保证城市道路良好的服务能力,为人们的出行提供最大方便。

参考文献:

[1]沥青路面影响因素及应力分析研究[D].李丹.西安工业大学2017

[2]基于数值模拟的港区沥青路面受力特性研究[D].祝海娟.大连海事大学2017

[3]北方地区沥青混凝土路面裂缝修补技术研究[D].张宇.内蒙古农业大学2017

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