半刚性基层沥青路面早期病害及其防治.pdf
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1、30STONE2023 No.10STONE养护技术石材半刚性基层沥青路面早期病害及其防治张文强(滨州公路工程有限公司,山东滨州2 5 6 8 0 0)高等级公路建设需要保障车辆能够高速安全行驶,对路面平整度和结构可靠性要求较高,在设计阶段必须要充分考虑道路线形平纵面设计,这是道路行车安全、迅速、舒适的重要保证,合理的进行路线的平、纵、横进行组合,对于提高路面承载能力具有重要意义。就路面结构设计而言,为适应目前车辆载重量的增加,单一粒料基层填料已经不能满足要求,现阶段采用石灰混合料、水泥稳定类材料、粉煤灰混合料作为基层填料,基层刚度的改善极大程度推动了沥青路面的发展,半刚性基层沥青路面结构稳定
2、目前高等级沥青路面结构使用较多 2 1常见沥青路面的破坏类型1.1常见路面病害影响路面结构寿命和行车安全的病害形式主要有以下几种:(1)路面裂缝。沥青路面产生裂缝是众多原因共同作用产生的结果,根据裂缝产生原因分为荷载结构裂缝和非荷载结构裂缝两种形式,非荷载结构路面裂缝多数是由于基层或路基破坏产生的反射裂缝,荷载结构裂缝通常由于车辆荷载作用形成的裂缝。由于半刚性基层沥青路面对于温度较为敏感,在温度冷热交替作用下路面很容易形成温度疲劳裂缝和低温收缩裂缝。(2)路面沉陷破坏。路基塌陷很容易形成路面的沉陷破坏,对于低等级公路路基施工质量通常没那么高,容易出现残余变形和弹性变形,会影响路面的平整度和路基
3、稳定性。经多年的经验积累,路面沉陷破坏主要原因有:在路基施工过程中通过压实孔隙中大部分水承受着上部荷载,由于水的承压,土颗粒的承压作用被弱化,很难达到土颗粒承压的密实度;低填路基和低路堑路基对气候变化比较敏感,在水的作用下路基土颗粒收缩、膨胀作用明显,在毛细作用影响下,地下水不断进人路基承压范围内,增加路基土体含水率,使路基承载力显著降低。低填路基和零填挖路基土体在动载作用下很难独立承载,需要扩散至天然地基上,当荷载较大时天然地基产生变形,最后将路基沉降产生病害反射至路面沉陷破坏。(3)沥青路面泛油.当沥青路面混合料中沥青含量占比较大,在车辆荷载反复作用下剥离碎石,形成一层油膜,这就是常见的泛
4、油病害,一般情况下泛油通过在路表面铺洒粗砂或石屑吸收沥青,再通过压路机碾压使路面表面密实,在重荷载路段出现泛油一般铺撒5 1 0 mm粒径的碎石 3 。(4)路面车辙病害。路面车辙产生通常经过三个阶段:第一阶段沥青路面成型后在车辆荷载作用下挤压密实,这个过程在短时间内即可完成。第二阶段路面在荷载作用下随着时间延长路面变形开始呈现直线增长。第三阶段是随着这种变形不断增加沥青表面抵抗变形能力在逐渐减弱,特别是受到水的影响时,路面就很容易出现剪切破坏,这种破坏在相邻路面部位形成高差,从而产生车辙破坏。以下是路面半刚性基层路面破坏的作用机理如图1 所示。指标1:半刚性底基层疲劳开裂沥青面层半刚性路面基
5、层半刚性底基层路基图1 半刚性路面基层破坏作用机理1.2半刚性基层寿命分析参考地区路面常见的病害类型和气候特点,分析该地区路面病害产生的原因和特点,需要在设计中考虑路面结构类型的设计,不能够盲目地根据路面结构常用形式进行套用,要切实考虑路面结构的经济性和适用性,一般情况下半刚性基层沥青路面结构层是首作者简介:张文强(1 9 8 6 一)男,山东潍坊临胸人,副高级工程师。研究方向为公路工程31石材22023年1 0 期SHICAI养护技术选4。但是根据交通量的不同可以选择半刚性基层水泥用量。车流量比较大,但是重载车辆较少地区修建公路可在沥青面层和半刚性基层之间设置排水碎石层,或适当采用低剂量无机
6、结合料基层。对于重载交通公路的修建,基层将承受主要的荷载,因此需要增加基层强度和承载能力,必要时可以适当设置土工加筋材料以增强半刚性基层混合料的整体稳定性和半刚性基层的承载能力。半刚性路面基层破坏寿命一般分为三个阶段进行分析,三阶段破坏作用机理如图2。预裂阶段水泥稳定材料回弹模量水泥稳定材料有效疲劳寿命阶段回弹模量2 0 0-3 0 0 MPa碎石阶段模量MPa200-300MPa累积交通量图2 半刚性路面基层破坏寿命分析2半刚性基层沥青路面特点2.1兰半刚性基层沥青路面物理特性半刚性基层混合料通常用水泥、石灰等无机结合料与土或碎(砾)石进行均匀拌合,或者选用具有水硬性特点的结合料进行基层修筑
7、,比如工业废渣 5 。半刚性路面基层具有柔性路面的力学性质,和柔性路面特点一致在后期的结构强度和刚度增长的幅度较大,由于半刚性基层无机结合料掺量较少,因此半刚性基层的的强度和刚度远小于水泥混凝土强度和刚度。半刚性基层材料特点介于刚性混凝土路面和柔性沥青路面之间,采用半刚性基层上面铺筑沥青面层形成的结构统一称为半刚性基层沥青路面,半刚性基层刚度较大,且具有较强的荷载扩散能力。(1)半刚性路面基层材料不耐磨,不能用作路面面层,路面结构主要由于车辆荷载作用产生摩擦作用,以增加行车安全性。(2)半刚性基层抗裂性能较差,容易在荷载或温度作用下产生开裂,这种开裂会反射至路面结构层,由此就产生了路面裂缝病害
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