浅谈关于高等级公路沥青路面层间处理技术

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浅谈关于高等级公路沥青路面层间处理技术

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-17 2793


  摘要:主要对高等级公路沥青路面层间处理技术问题进行了探讨,首先概述了路面结构设计的目标和方法,然后分析了沥青路面层间状态的影响因素,最后探讨了沥青路面层间的处理技术。

  关键词:高等级公路;沥青路面;层间

  1 路面结构设计理论

  1.1 路面结构设计的目标

  路面结构设计的基本目标就是在道路的使用寿命期限内不发生损坏,这个目标看似简单,实则很难做到,这就需要在路面结构设计时要充分考虑多个方面的因素,比如环境因素、材料因素、荷载因素、结构因素以及经济因素等等,通过这些因素的综合分析和评判,最终才可能选择一个符合实际、性价比较高的设计方案。具体而言,路面结构设计有抗滑性、平整性和耐用性三个衡量标准,抗滑性从传统意义上而言并不属于路面结构设计的内容,但是随着高等级公路的日益增多,汽车行使速度的不断提高,抗滑性越来越受到重视,抗滑性可以通过表层材料的选择和设计来实现;平整性可以减少因为荷载冲击而给道路带来的破坏性,同时可以提高行使的舒适性,由于平整性可以降低对道路的破坏,所以也间接地提高了道路的使用寿命;耐用性是路面结构设计中的核心性能,所有的设计方法都是以此为中心展开设计的,耐用性要求路面有足够的强度已达到抗变形的目的,耐用性代表了道路的设计使用寿命。

  1.2 路面结构设计的方法

  路面结构设计的方法根据设计机理不同分为三类:基于经验的设计方法、基于力学的设计方法和基于性能的设计方法:(1)经验设计法:包括CBR设计法与AASHTO设计法,CBR的设计思想认为路面应提供足够的质量和厚度从而防止路面层内产生压力变形,CBR的设计简单明确,适用于低等级公路的路面结构设计;AASHTO方法引入了PSI概念,PSI是指路面现时服务能力指数,反映了道路使用者对路面质量的评价,评价值在0到5之间;(2)力学设计法:主要包括SHELL设计法和AI设计法,SHELL设计法把路面看做路基、基层与沥青层三层结构,以厚度、弹性模量和泊松分别表示各层的特征;AI法把路面看成多层弹性体系,各层材料采用弹性模量和泊松比来表征;(3)性能设计法:包括SUPERPAVE设计法和OPAC设计法,SUPERPAVE设计法根据道路的使用性能进行路面和材料的设计,从而达到抗低温、抗疲劳、抗车辙的目的;OPAC法主要考虑了环境因素和交通荷载因素对路面性能的影响。

  2 沥青路面层间状态的影响因素

  2.1 结构及材料类型影响

  当混合料施工不当时容易发生离析现象,特别是混合料最大粒径较粗、沥青层总厚度较薄并三层铺筑时更容易发生这种情况,离析后由于形成了较大的空隙率,从而无法防止路表水下渗情况的发生,而且由于其他原因产生的裂缝无法避免(特别是半刚性基层收缩残生的沥青路面反射缝),所以加大了雨水渗入路面的可能性。冰冻地区的路面,冬季毛细管聚冰导致了在春融期水分过于饱和,加上半刚性基层的透油层效果较差,水分将向上移动积存在基层表面,由于半刚性基层不透水,会导致水分无法从基层排走,如果沥青路面较薄,作用到沥青层底部的荷载压力较大,基层表面机会越容易破坏成灰浆,会影响沥青层的疲劳寿命。

  2.2 施工管理的影响

  施工管理对间层的影响也不应忽视,有些施工单位施工质量控制不严格,在进行基层表面清扫时清扫得不干净、不彻底,导致了间层的粘结不好,造成了层间容易产生相对滑动,另外由于在施工期间施工车辆通行的随意性以及不禁止外来车辆的通行,也会对间层造成严重的破坏。有些施工单位为了降低工程造价,在进行面层摊铺前不对基层进行洒粘层油的工艺处理,或者在洒粘油层的施工中计量不够、油膜不均匀等都会造成层间的粘结出现问题。要解决上述问题,首先要确保加强对基层表面严格的清扫工作,对基层表面粗糙度不合格的局部路段要进行相应的处理,达到技术要求之后,才可以进行粘结层的施工,另外在施工过程中严格进行车辆管理,禁止车辆通行。

  2.3 温度和水的影响

  沥青对温度的敏感度很高,所以温度对层间材料的影响很大,在夏季高温时期,沥青路面的温度可以高达60摄氏度,在60度高温下进行剪切试验可以发现层间材料此时的抗剪强度已经很小了,所以在夏季高温情况下,层间材料在重力的作用下就容易发生损坏,因此在路面层间结构的设计中要注意温度对层间材料的影响。另外,水的影响也不能够被忽视,半刚性基层具有不透水的特点,水分在基层上方无法扩散而只能滞留聚积,而沥青表面层下面往往设置的是空隙率较大的沥青混合料,其空隙间充满了水分,在车辆行驶荷载的反复重压之下,水动压力会让基层冲刷破坏而软化,沥青层与基层之间会从连续状态转变成半滑动或滑动状态。

  3 沥青路面层间处理技术探讨

  3.1 粘结层材料功能分析

  基层与面层之间的粘结层材料受力情况比较复杂,主要包括压应力、拉应力和剪应力三类受力,另外,由于道路处于自然环境中,不可避免的受到日照、温度、水等因素的影响,所以粘结层材料应该具有以下两个重要功能:(1)抗拔能力,由于汽车轮胎在行驶过程中与路面的摩擦会影响层间的粘结效果,另外启程行驶中的后轮产生的真空泵吸作用也会造成层间粘结的减弱,所以在粘结层材料选择时要注意材料的抗拔能力,否则很容易产生层间分离现象;(2)抗剪能力,如果抗剪能力不足,基层和面层之间往往会出现推移、拥包、两层皮等病害,轻者会影响路面的使用性能,严重的话会威胁到路面使用者的行车安全,所以粘结层材料还要具有较高的抗剪能力。

 

土工格栅是一种主要的土工合成材料,与其他土工合成材料相比,它具有独特的性能与功效。常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅适用于各种公路、铁路、机场的路基增强路面增强。适用于大型停车场和码头货场等永久性承载的地基增强。适用铁路、公路的边坡防护。适用的涵洞增强。适用于单向拉伸土工格栅增强后的土坡的二次增强,进一步增强土坡,防止水土流失。矿山、坑道加固。

 3.2 透层油的作用机理

  透油层主要起到过渡偶合作用,当透油层撒布到基层之后,会在基层上形成一定深度的渗透,这种渗透填充了半刚性基层的表面空隙,形成了一个特殊的结构层,即偶合层,偶合层本身属于基层的一部分,降低了基层材料的模量,从而解决了有机结合料到无机结合料之间的粘结问题。透油层的作用主要体现在以下几个方面:首先提高了路面结构设计的连续性,从多层组合体系转变成连续组合体系;其次,透油层的作用相当于增加了柔性材料结构层的厚度,从而提高了路面结构的抗变形能力;第三,透油层渗入基层后闭合了基层混合料的开口孔隙,增强了基层抵御水破坏的能力;最后,透油层可以避免基层内部水分的蒸发,省去了洒水养护的成本。

  3.3 下封层材料的要求

  下封层是构筑在透层基础上的,可起到封水防水、稳定基层、解决沥青面层与基层的粘结、缓解基层反射裂缝产生等作用,面层和基层之间的良好结合,除了透油层的过渡偶合之外,下封层还可以起到粘结的作用。在基层施工完成以后,浇撒的透层油渗入基层后,可以使下封层更容易与基层形成整体,下封层同透层一起能够在基层顶面形成一个密封层,防止了外部水移入和内部水份蒸发,使基层水化作用充分进行,保证在最佳含水量情况下形成强度,从而可提高基层强度的整体均匀性。下封层材料应满足如下性能要求:(1)粘附性:保证与基层表面的良好粘结,防止脱皮;(2)柔韧性:保证温度应力及荷载应力下的伸缩不至于产生断裂;(3)渗透性:渗入半刚性基层起加固及粘结作用;(4)成膜性:应形成均匀薄膜,确保防水及粘附效果;(5)工作性:确保良好的贮运特性,施工便利。


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