青藏高原道路長壽命瀝青路面材料與工程措施★

吳建司 王文奇 田榮燕 王 澤

(1.西華大學(xué)西華學(xué)院，四川 成都 610039； 2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川 成都 610039；3.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610039； 4.西藏大學(xué)工學(xué)院，西藏 拉薩 850000)

青藏高原道路長壽命瀝青路面材料與工程措施★

吳建司1王文奇2,3*田榮燕4王 澤3

(1.西華大學(xué)西華學(xué)院，四川 成都 610039； 2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川 成都 610039；
3.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610039； 4.西藏大學(xué)工學(xué)院，西藏 拉薩 850000)

在青藏高原特殊的自然和氣候條件下，為了解決道路瀝青路面早期病害多的問題，研究了影響道路使用壽命的多種不利因素，并從材料、結(jié)構(gòu)、養(yǎng)護(hù)等方面入手，研究了解決瀝青路面使用壽命短的問題，指出采用廢膠粉改性的瀝青材料、增加乳化瀝青封層、及時(shí)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)等措施可延長道路使用壽命。

青藏高原，道路，瀝青路面，材料

我國很多路面在建成通車后兩年甚至更短的時(shí)間內(nèi)就會出現(xiàn)病害[1]。我國西部地區(qū)地形起伏大，廣泛分布著許多地質(zhì)不良的地段，所以道路的工程病害較多。在青藏高原地區(qū)，凍土廣泛分布，晝夜溫差大、強(qiáng)紫外線輻射，道路工作環(huán)境比較惡劣。尤其藏東南高山深谷的地貌形態(tài)，豐富的降水補(bǔ)給[2]，給道路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。再加上由于條件所限，施工、養(yǎng)護(hù)方面存在不足，青藏高原道路瀝青路面的早期破壞格外嚴(yán)重。

因此，針對青藏高原地區(qū)特殊的地質(zhì)和氣候條件，研究道路建設(shè)所需的材料及其工程措施具有重要意義。

1 青藏高原自然和氣候條件

1.1 凍土

凍土是一種成分、結(jié)構(gòu)、熱物理及物理力學(xué)性質(zhì)均特殊的土體，每年活動層發(fā)生季節(jié)性融化和凍結(jié)，伴隨各種凍土問題[3]。凍土在青藏高原廣泛分布，對道路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)造成一定問題。

1.2 雨雪

不同海拔低的地區(qū)，青藏高原的降雪多發(fā)于春秋兩季，降溫降雪天氣會導(dǎo)致部分公路路段結(jié)冰積雪，對路面瀝青材料的低溫穩(wěn)定性和抗滑性提出了更高的要求。青藏高原東南部降水較多。

1.3 氣溫

青藏高原冬春季特別是冬末春初，冷空氣入侵頻繁，最大降溫幅度可達(dá)17 ℃～22.6 ℃。晝夜溫差大、冬季極端氣溫低等問題對路面材料的低溫抗裂性提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)。

1.4 輻射

隨著海拔的升高，陽光穿過的大氣層厚度大大減少，太陽輻射被吸收和散射的幅度就大大減少，因此青藏高原是全國紫外線輻射最強(qiáng)且輻射量最大的地區(qū)。

2 瀝青路面早期破壞主要因素

2.1 凍土

在多年凍土地區(qū)修建的道路，每年都要發(fā)生一些破壞[3]。該地區(qū)的地基沉陷病害普遍，不均勻的變形則出現(xiàn)大量路基縱向裂縫，這些裂縫不僅規(guī)模巨大、數(shù)量繁多,而且發(fā)展迅速、難以養(yǎng)護(hù)，會對路面使用造成危害，導(dǎo)致路面行駛質(zhì)量每況愈下。

2.2 雨雪

降雪結(jié)冰使得交通受阻，同時(shí)使得路面抗滑性能受到巨大考驗(yàn)。尤其是瀝青路面，有必要對其改性，提高其抗滑能力。

藏東南等降水多的地方要注意水損害的問題。如果路面裂縫不及時(shí)修補(bǔ)，水滲入基層甚至路基，容易造成坑槽等嚴(yán)重病害。

2.3 氣溫

氣溫下降，特別是急驟降溫時(shí)，瀝青層受基層的約束，不能迅速收縮產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，累計(jì)溫度應(yīng)力超過瀝青混合料的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)路面就會開裂。每年第一次寒潮來臨時(shí)，容易造成瀝青路面裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。氣溫晝夜溫差大，使瀝青路面反復(fù)的膨脹和收縮，導(dǎo)致物質(zhì)內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。隨著氣溫的降低，瀝青的粘滯度增高，變形能力降低，易出現(xiàn)脆性破壞。

2.4 紫外線輻射

由于瀝青混合料有一定的空隙,在瀝青路面長期的使用過程中，青藏高原的強(qiáng)紫外線時(shí)刻作用瀝青膜，引起瀝青中的輕質(zhì)成分轉(zhuǎn)化成膠質(zhì)，膠質(zhì)又轉(zhuǎn)化成瀝青質(zhì)，使瀝青變硬變脆。瀝青老化導(dǎo)致路面龜裂等病害，因此需要對路用瀝青改性，提高其抗老化能力。

3 工程對策

3.1 推廣廢膠粉改性瀝青

用廢膠粉改性瀝青鋪設(shè)的公路，與普通路面相比，可延長使用壽命1倍～3倍，提高路面的耐熱性、耐寒性，增強(qiáng)防滑性[4]。對于提高青藏高原的道路材料低溫、抗滑等方面要求非常有幫助。廢舊輪胎是固體廢棄物中最難處理的,采用焚燒的方法處理將帶來新的污染,采用堆放、填埋占用土地資源,而且容易滋生蚊蟲、傳播疾病[4]。高原生態(tài)脆弱，廢膠粉改性瀝青有著顯著的環(huán)保和社會效益。廢膠粉改性瀝青變廢為寶，經(jīng)濟(jì)好，適合經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展水平有限的青藏高原。

3.2 應(yīng)用改性乳化瀝青稀漿封層

改性乳化瀝青稀漿封層是冷拌冷鋪技術(shù)，造價(jià)僅為熱拌瀝青的1/2左右[5]。改性乳化瀝青技術(shù)具有十分廣闊的推廣應(yīng)用前景和良好的社會經(jīng)濟(jì)效益[6]。對于青藏高原的道路，由于凍土、氣溫和降雪等因素，瀝青路面面層開裂多，僅僅依靠瀝青混合料面層防水不能滿足要求。尤其是藏東南等降水多的地方，乳化瀝青稀漿封層可以減少水損害，推廣應(yīng)用很有必要。改性乳化瀝青稀漿封層能延長施工季節(jié),改善施工條件,減輕環(huán)境污染。對于夏季短暫、生態(tài)環(huán)境脆弱的青藏高原，非常有意義。

3.3 加強(qiáng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是在路面狀況良好的情況下就開展的有計(jì)劃的養(yǎng)護(hù)，減少大修和重建昂貴費(fèi)用，延長路面使用時(shí)間[7]。青藏高原，道路早期病害多，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)非常有必要。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)把養(yǎng)護(hù)工作轉(zhuǎn)變到在路面出現(xiàn)損壞之前就積極采取措施的主動狀態(tài)[8]。由于我國西部地區(qū)養(yǎng)護(hù)資金欠缺，養(yǎng)護(hù)往往是疲于應(yīng)付的被動養(yǎng)護(hù)，“哪里壞了修哪里”，往往是“錢也花了，路也壞了”，浪費(fèi)了有限的養(yǎng)護(hù)資金。美國研究結(jié)果表明有效的預(yù)防養(yǎng)護(hù)能延長一倍的道路壽命。如果養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，就會出現(xiàn)路面壽命受損，達(dá)不到預(yù)期壽命的問題。青藏高原東緣某二級路，2008年剛建好時(shí)曾經(jīng)作為災(zāi)后援建工程的樣板工程，供各省市援建代表參觀。但是由于地處高原加之基層剛度過大出現(xiàn)了反射裂縫，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)要花幾百萬元。由于經(jīng)營權(quán)問題，公司不敢投入資金進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，錯(cuò)失了時(shí)機(jī)?，F(xiàn)在7年的病害積累起來，大修費(fèi)用需要5億元。因此，要在青藏高原的道路積極推行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語

青藏高原的自然和氣候條件特殊，道路瀝青路面早期病害多，道路使用壽命受到多種不利因素影響。為了實(shí)現(xiàn)長壽命瀝青路面，可以從材料、結(jié)構(gòu)、養(yǎng)護(hù)等方面入手。采用廢膠粉改性的瀝青路面材料，增加乳化瀝青封層，及時(shí)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施對于延長道路使用壽命很有幫助。

[1] 王莉華，藏芝樹.淺析長壽命瀝青路面的發(fā)展現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)理念[J].山西建筑，2009，35(20):296-297.

[2] 姚令侃，邱燕玲，魏永幸.青藏高原東緣進(jìn)藏高等級道路面臨的挑戰(zhàn)[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，47(5)：719-734.

[3] 孫雙梅.多年凍土路基病害及防治措施探討[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2013(20):28-30.

[4] 王 澤，王文奇，班明霞.四川省山區(qū)道路推廣廢膠粉改性瀝青的必要性和可行性研究[J].四川建材，2009(6):147,150.

[5] 謝建立.改性乳化瀝青稀漿封層在公路工程施工中的應(yīng)用[J].交通科技，2014(2):128-130.

[6] 王文奇，謝遠(yuǎn)新，文 龍，等.乳化瀝青稀漿封層混合料路用性能與鋪裝工藝研究[J].施工技術(shù)，2014(sup):256-258.

[7] 呂鎮(zhèn)鋒，李金明，何劍星.佛山一環(huán)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)實(shí)施探索[J].華東公路，2014(4):60- 62.

[8] 阮少萍，黃海明，馮海明.瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)規(guī)劃技術(shù)研究[J].公路，2010(8):217-220.

Research of the Tibetan Plateau roads long-life asphalt pavement materials and engineering countermeasure★

Wu Jiansi1Wang Wenqi2,3*Tian Rongyan4Wang Ze3

(1.SchoolofXihua,XihuaUniversity,Chengdu610039,China;
2.SchoolofCivilEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610039,China;
3.SchoolofArchitecturalandCivilEngineering,XihuaUniversity,Chengdu610039,China;
4.SchoolofEngineering,TibetUniversity,Lhasa850000,China)

Under special natural climate conditions of Tibetan Plateau, in order to solve earl asphalt pavement diseases, the paper studies negative factors influencing road service cycle. Starting from aspects of material, structure and maintenance, it discusses ways of solving short asphalt pavement service cycle, such as applying wasted rubber powder modified asphalt material, increasing emulsified asphalt slurry seal, and timely adopting preventive maintenance measures and so on.

Tibetan Plateau, road, asphalt pavement, material

2014-12-13 ★:西華大學(xué)重點(diǎn)科研基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：THJ10-03)；西藏自治區(qū)科技廳重點(diǎn)科技計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：Z2014A19G2-11)；西華大學(xué)科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：14206107)

吳建司(1992- )，男，在讀本科生

王文奇(1980- )，男，在讀博士，講師

1009-6825(2015)06-0134-02

TU528.42

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