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【摘要】目前,沥青混凝土路面的常出现裂缝、车辙、沉陷等病害,这些路面病害严重影响了路面结构的使用寿命,增加了路面结构的养护和维修费用,这些早期病害影响了公路事业的发展,针对这些问题,本文作者进行了研究。
【关键词】沥青混凝土路面;耐久性;因素
一、路面材料的耐久性分析
(一)材料破坏的模式。
1. 材料的疲劳损坏。材料的破坏通常可以分成两个大类,一类是荷载一次性作用的破坏,另外一类是荷载的累积所导致的破坏现象,其中路面材料出现的损坏多数是因为路面荷载的累积作用所致,在这一过程中材料会受到弯拉的应力,在反复作用的过程中,一定会造成非常大的损坏,这种损坏主要是材料的弯拉疲劳损坏。如果材料是因为受到剪切应力的长期作用而产生了一定的损坏情况,我们就将这种损坏称作是剪切疲劳破坏。在有水的情况下,就会对材料产生一定的侵蚀作用,如果这种作用累积到已经承受不住的程度,也会使得材料出现严重的损坏现象,材料还会受到温度的影响,在一定的条件下也会产生材料损坏的现象。所以公路路面产生损坏主要是两种作用共同发挥的结果。
2. 材料的耐久极限。荷载应力的大小和材料的使用寿命有着十分重要的联系,应力水平的不断减小,材料自身受到的损害也会大大降低,在这样的情况下,材料的使用寿命就会有大幅度的提升,。如果荷载力能够减少到适当的程度,材料的寿命就可以无限期的延长,这样的情况下就叫做材料的耐久应力极限,所以要保证材料的使用寿命更长就必须要从两个方面入手,一方面就是材料本身的质量一定要好,另一方面就是要采取有效的措施降低材料所承受的荷载。
(二)路面材料耐久性影响因素分析。
1. 不同的材料有不同的疲劳特性。材料不同,其所体现的物理和化学特征也存在着非常大的差异,总体上来说,路面材料的疲劳特性主要存在着以下几种关系,剪力疲劳和水泥稳定碎石要比热拌沥青混合料大,热拌沥青混合料要比冷拌沥青混合料大,其又大于级配碎石,对于弯拉疲劳来说是热拌沥青混合料要大于冷拌沥青混合料,而冷拌沥青混合料又要大于级配碎石。而对于水疲劳来说是热拌沥青混合料大于冷拌沥青混合料,大于水泥稳定碎石,排在最后的是级配碎石。
2. 环境因素对材料疲劳寿命的影响。在不同的温度条件下,沥青混合料表现出的疲劳破坏模式不同。在高温条件下,沥青混合料模量降低,60℃时模量降低到200~400MPa的水平,这时混合料弯拉破坏极限应变大,混合料不易产生弯拉疲劳破坏,易产生剪切疲劳破坏;在低温条件下,如15℃时,沥青混合料模量甚至超过了2500MPa,混合料模量高、材料脆,易于产生弯拉疲劳破坏。而半刚性基层材料模量受温度变化影响较小。
(三)不同结构层材料的疲劳破坏模式不同。
相同的材料用于不同的结构层,其受力状态不同,疲劳破坏模式也不同。考虑环境因素的影响以及受力特点,将不同结构层材料的可能破坏模式总结一般设计良好的结构不会产生水损坏。除了面层材料受到的损伤模式较复杂外,其他各层材料可能的损伤模式比较明确。面层、基层材料都可能产生剪切疲劳破坏、温度疲劳破坏;基层主要为弯拉疲劳破坏,路基易产生沉陷变形。材料的易损性是指材料产生各种破坏的可能性大小。面层材料损坏可能性一般较基层、路基更大,损坏速度较基层、路基快。结构层的易维护性是指各结构层一旦损坏,要恢复其功能所投入资金多少和技术难易程度的度量。一般来讲,基层和路基出现破坏,其修复费用大,技术手段复杂。
(四)材料的破坏控制指标。
对位于结构层上部的材料,一般破坏模式为应力疲劳破坏。而对位于结构层下部的材料,一般破坏为应变疲劳破坏。要保证路面材料耐久,需要根据不同材料的相应耐久极限提出相关标准,对材料的应力应变状态进行控制。
二、沥青混凝土路面结构的耐久性分析
(一)材料耐久性对路面耐久性的影响。
从路面结构破坏的位置看,可以分为表面功能层的破坏和结构层内部的破坏。面层材料的失效只影响路面表面功能,因此该层材料的破坏对结构的寿命影响不大。基层材料的失效必然引起基层功能的失效,这种破坏不能够通过简单的维修复原,必须通过大规模的开挖、重新铺筑才能恢复结构的功能,所以基层材料破坏必将大大缩短路面结构的使用寿命。同样,路基材料的失效,也必将引起路面结构整体功能的丧失。
(二)养护维修对路面结构层耐久性的影响。
一般路面损坏起始于面层局部材料的失效,损坏面积由小到大,损坏深度由表至里。对于设计不良的路面结构,基层、路基的损坏可能先于面层。由此可见,路面结构设计对维持结构的耐久性是至关重要的。就各层材料的损伤速率来讲,面层材料受到的各种侵蚀最为严酷,其损坏也最快。因此,路表功能的恢复性养护应最频繁。虽然面层材料的损坏对路面结构承载力影响不大,但是当面层损坏后,没有进行及时修补,损坏的范围和程度将继续发展,最3加强沥青混凝土路面施工质量,提高路面耐久性
(三)道路沥青混凝土路面施工准备阶段的质量控制
首先,做好道路沥青混凝土路面施工的人员准备工作,组建懂技术、懂管理、分工明确的施工组织机构;组建道路沥青混凝土路面项目技术部,合理编制施工组织设计及施工计划,控制沥青混凝土生产配合比验证,及时调整和处理各种可能出现的问题;调配施工人员,合理优化人员和技术配置。其次,做好道路沥青混凝土路面施工场地、原材料和机械准备,沥青搅拌厂的场地应符合环保、消防、安全等方面的要求;规范沥青混凝土原材料预购与准备工作;做好道路沥青混凝土路面施工机械的配置和管理。再次,做好道路沥青混凝土路面基层的准备,道路沥青混凝土路面应有足够强度、坚定稳定的基层;基层表面要喷洒一定数量的透层油;道路沥青混凝土路面施工前施工部位应该清洁、无杂物。
(四)道路沥青混凝土路面施工的质量控制
一方面,重视道路沥青混凝土路面基层的平整,基层平整是保证所铺混合料均匀、表面平整,高程、纵横坡、厚度等指标能满足设计要求的基础。另一方面,道路沥青混凝土路面施工机械的控制,控制基准钢丝及装置的准确程度;确保摊铺机仪表性能及微调器的正确使用;对道路沥青混凝土路面摊铺机熨平板加热及调整;对道路沥青混凝土路面碾压方式及碾压速度的控制;对道路沥青混凝土路面碾压温度的控制。
(五)道路沥青混凝土路面施工的管理
一方面,不合格的原材料坚决不能用于道路沥青混凝土路面施工,抓好沥青混凝土混合料配合比的试验,严格进行现场检测和室内试验。这包括拌和厂,施工现场的各项温度检测与记录,包括规定频率的混合料马氏试验、抽提试验等。还包括路面外形尺寸检测记录、路面厚度、压实度、平整度检测等。另一方面,加强道路沥青混凝土路面的检测、管理和分析工作,特别是道路沥青混凝土路面施工的实际记录,包括料场状况、按工日的混合料拌和记录,按工日的施工现场记录、检验资料的论定和反馈、工程质量的动态分析等基础性道路沥青混凝土路面施工资料。
三、结束语
不同材料所具备的抗疲劳性质也是不同的,所以在设计和施工的过程中应该选择一些本身品质就比较好的材料,这样才能更好的体现出公路的使用功能,延长其自身的使用寿命,在施工中不同的层次对材料的要求也不是十分一致的,所以在这样的情况下应该按照具体的需要来选择不同的材料,这样才能更好的保证公路沥青混凝土路面的耐久性。
参考文献
[1]王开生,陈卓识.提高沥青路面耐久性的技术对策[J].黑龙江交通科技,2008(12):38.
[2]封义强.浅论如何提高高等级公路沥青路面的耐久性[J].北方交通,2008(5):271.
【关键词】沥青混凝土路面;耐久性;因素
一、路面材料的耐久性分析
(一)材料破坏的模式。
1. 材料的疲劳损坏。材料的破坏通常可以分成两个大类,一类是荷载一次性作用的破坏,另外一类是荷载的累积所导致的破坏现象,其中路面材料出现的损坏多数是因为路面荷载的累积作用所致,在这一过程中材料会受到弯拉的应力,在反复作用的过程中,一定会造成非常大的损坏,这种损坏主要是材料的弯拉疲劳损坏。如果材料是因为受到剪切应力的长期作用而产生了一定的损坏情况,我们就将这种损坏称作是剪切疲劳破坏。在有水的情况下,就会对材料产生一定的侵蚀作用,如果这种作用累积到已经承受不住的程度,也会使得材料出现严重的损坏现象,材料还会受到温度的影响,在一定的条件下也会产生材料损坏的现象。所以公路路面产生损坏主要是两种作用共同发挥的结果。
2. 材料的耐久极限。荷载应力的大小和材料的使用寿命有着十分重要的联系,应力水平的不断减小,材料自身受到的损害也会大大降低,在这样的情况下,材料的使用寿命就会有大幅度的提升,。如果荷载力能够减少到适当的程度,材料的寿命就可以无限期的延长,这样的情况下就叫做材料的耐久应力极限,所以要保证材料的使用寿命更长就必须要从两个方面入手,一方面就是材料本身的质量一定要好,另一方面就是要采取有效的措施降低材料所承受的荷载。
(二)路面材料耐久性影响因素分析。
1. 不同的材料有不同的疲劳特性。材料不同,其所体现的物理和化学特征也存在着非常大的差异,总体上来说,路面材料的疲劳特性主要存在着以下几种关系,剪力疲劳和水泥稳定碎石要比热拌沥青混合料大,热拌沥青混合料要比冷拌沥青混合料大,其又大于级配碎石,对于弯拉疲劳来说是热拌沥青混合料要大于冷拌沥青混合料,而冷拌沥青混合料又要大于级配碎石。而对于水疲劳来说是热拌沥青混合料大于冷拌沥青混合料,大于水泥稳定碎石,排在最后的是级配碎石。
2. 环境因素对材料疲劳寿命的影响。在不同的温度条件下,沥青混合料表现出的疲劳破坏模式不同。在高温条件下,沥青混合料模量降低,60℃时模量降低到200~400MPa的水平,这时混合料弯拉破坏极限应变大,混合料不易产生弯拉疲劳破坏,易产生剪切疲劳破坏;在低温条件下,如15℃时,沥青混合料模量甚至超过了2500MPa,混合料模量高、材料脆,易于产生弯拉疲劳破坏。而半刚性基层材料模量受温度变化影响较小。
(三)不同结构层材料的疲劳破坏模式不同。
相同的材料用于不同的结构层,其受力状态不同,疲劳破坏模式也不同。考虑环境因素的影响以及受力特点,将不同结构层材料的可能破坏模式总结一般设计良好的结构不会产生水损坏。除了面层材料受到的损伤模式较复杂外,其他各层材料可能的损伤模式比较明确。面层、基层材料都可能产生剪切疲劳破坏、温度疲劳破坏;基层主要为弯拉疲劳破坏,路基易产生沉陷变形。材料的易损性是指材料产生各种破坏的可能性大小。面层材料损坏可能性一般较基层、路基更大,损坏速度较基层、路基快。结构层的易维护性是指各结构层一旦损坏,要恢复其功能所投入资金多少和技术难易程度的度量。一般来讲,基层和路基出现破坏,其修复费用大,技术手段复杂。
(四)材料的破坏控制指标。
对位于结构层上部的材料,一般破坏模式为应力疲劳破坏。而对位于结构层下部的材料,一般破坏为应变疲劳破坏。要保证路面材料耐久,需要根据不同材料的相应耐久极限提出相关标准,对材料的应力应变状态进行控制。
二、沥青混凝土路面结构的耐久性分析
(一)材料耐久性对路面耐久性的影响。
从路面结构破坏的位置看,可以分为表面功能层的破坏和结构层内部的破坏。面层材料的失效只影响路面表面功能,因此该层材料的破坏对结构的寿命影响不大。基层材料的失效必然引起基层功能的失效,这种破坏不能够通过简单的维修复原,必须通过大规模的开挖、重新铺筑才能恢复结构的功能,所以基层材料破坏必将大大缩短路面结构的使用寿命。同样,路基材料的失效,也必将引起路面结构整体功能的丧失。
(二)养护维修对路面结构层耐久性的影响。
一般路面损坏起始于面层局部材料的失效,损坏面积由小到大,损坏深度由表至里。对于设计不良的路面结构,基层、路基的损坏可能先于面层。由此可见,路面结构设计对维持结构的耐久性是至关重要的。就各层材料的损伤速率来讲,面层材料受到的各种侵蚀最为严酷,其损坏也最快。因此,路表功能的恢复性养护应最频繁。虽然面层材料的损坏对路面结构承载力影响不大,但是当面层损坏后,没有进行及时修补,损坏的范围和程度将继续发展,最3加强沥青混凝土路面施工质量,提高路面耐久性
(三)道路沥青混凝土路面施工准备阶段的质量控制
首先,做好道路沥青混凝土路面施工的人员准备工作,组建懂技术、懂管理、分工明确的施工组织机构;组建道路沥青混凝土路面项目技术部,合理编制施工组织设计及施工计划,控制沥青混凝土生产配合比验证,及时调整和处理各种可能出现的问题;调配施工人员,合理优化人员和技术配置。其次,做好道路沥青混凝土路面施工场地、原材料和机械准备,沥青搅拌厂的场地应符合环保、消防、安全等方面的要求;规范沥青混凝土原材料预购与准备工作;做好道路沥青混凝土路面施工机械的配置和管理。再次,做好道路沥青混凝土路面基层的准备,道路沥青混凝土路面应有足够强度、坚定稳定的基层;基层表面要喷洒一定数量的透层油;道路沥青混凝土路面施工前施工部位应该清洁、无杂物。
(四)道路沥青混凝土路面施工的质量控制
一方面,重视道路沥青混凝土路面基层的平整,基层平整是保证所铺混合料均匀、表面平整,高程、纵横坡、厚度等指标能满足设计要求的基础。另一方面,道路沥青混凝土路面施工机械的控制,控制基准钢丝及装置的准确程度;确保摊铺机仪表性能及微调器的正确使用;对道路沥青混凝土路面摊铺机熨平板加热及调整;对道路沥青混凝土路面碾压方式及碾压速度的控制;对道路沥青混凝土路面碾压温度的控制。
(五)道路沥青混凝土路面施工的管理
一方面,不合格的原材料坚决不能用于道路沥青混凝土路面施工,抓好沥青混凝土混合料配合比的试验,严格进行现场检测和室内试验。这包括拌和厂,施工现场的各项温度检测与记录,包括规定频率的混合料马氏试验、抽提试验等。还包括路面外形尺寸检测记录、路面厚度、压实度、平整度检测等。另一方面,加强道路沥青混凝土路面的检测、管理和分析工作,特别是道路沥青混凝土路面施工的实际记录,包括料场状况、按工日的混合料拌和记录,按工日的施工现场记录、检验资料的论定和反馈、工程质量的动态分析等基础性道路沥青混凝土路面施工资料。
三、结束语
不同材料所具备的抗疲劳性质也是不同的,所以在设计和施工的过程中应该选择一些本身品质就比较好的材料,这样才能更好的体现出公路的使用功能,延长其自身的使用寿命,在施工中不同的层次对材料的要求也不是十分一致的,所以在这样的情况下应该按照具体的需要来选择不同的材料,这样才能更好的保证公路沥青混凝土路面的耐久性。
参考文献
[1]王开生,陈卓识.提高沥青路面耐久性的技术对策[J].黑龙江交通科技,2008(12):38.
[2]封义强.浅论如何提高高等级公路沥青路面的耐久性[J].北方交通,2008(5):271.