瀝青混凝土路面耐久性的影響因素及對(duì)策

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院 重慶)

瀝青混凝土路面耐久性的影響因素及對(duì)策

楊 林

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院 重慶)

瀝青混凝土路面在使用的過(guò)程中，長(zhǎng)期受自然因素和行車(chē)荷載的重復(fù)作用,為保證路面具有較長(zhǎng)的使用年限，必須具備較好的耐久性。本文主要對(duì)公路建設(shè)瀝青混凝土路面的耐久性進(jìn)行分析研究,提出了改善瀝青混凝土路面耐久性的措施，以延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命。

瀝青混凝土路面；耐久性；改善措施

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)得到了快速的發(fā)展，發(fā)展最為迅速的應(yīng)屬高等級(jí)公路。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前主要使用瀝青混凝土材料作為高等級(jí)公路的路面材料，約占90%，瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)使用年限為12 ～ 15 年，但現(xiàn)在的情況是，在外界不同的環(huán)境情況和日益增長(zhǎng)的交通荷載的影響下，在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)瀝青路面就較為普遍地出現(xiàn)開(kāi)裂、路面凹凸不平等損壞現(xiàn)象，影響道路的正常通行，道路的使用壽命因此而大幅度縮短。因此，加強(qiáng)道路的日常管理維護(hù)，提高瀝青混凝土路面的耐久性具有重要的意義，本文對(duì)瀝青混凝土路面耐久性的影響因素進(jìn)行了分析研究，提出了相應(yīng)的提高瀝青路面耐久性的措施。

2 瀝青混凝土路面的耐久性定義

瀝青混凝土路面的耐久性就是指路面在自然因素以及行車(chē)荷載的多次重復(fù)作用下，材料不致迅速衰變、結(jié)構(gòu)不致因疲勞而破壞的性能。

3 影響瀝青混凝土耐久性的因素分析

影響瀝青路面耐久性的因素有很多，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，其中較為主要的影響因素是車(chē)轍、裂縫及半剛性基層的質(zhì)量。車(chē)轍的形成受外界環(huán)境、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和瀝青材料等因素有關(guān)；瀝青的老化也是導(dǎo)致路面加速損壞的重要原因。由此可見(jiàn)，瀝青材料的耐久性對(duì)瀝青路面的耐久性有重要意義。

3.1車(chē)轍

車(chē)轍是指路面結(jié)構(gòu)層及土基在行車(chē)荷載作用下的補(bǔ)充壓實(shí)，以及結(jié)構(gòu)層材料的側(cè)向位移產(chǎn)

生的累積永久變形。瀝青路面車(chē)轍通常有三種類(lèi)型，分別是磨損下的車(chē)轍、結(jié)構(gòu)性車(chē)轍和失穩(wěn)性車(chē)轍。導(dǎo)致瀝青路面車(chē)轍形成的因素很多，其內(nèi)因主要是瀝青混合料本身的性能和路面結(jié)構(gòu)形式，外因主要是荷載和環(huán)境條件如降雨、氣溫等。

（1）道路交通條件： 由于高等級(jí)公路的交通管制及修建越來(lái)越成熟，交通量愈大，輪載愈重，輪跡集中，交通渠化就愈明顯，則車(chē)轍就愈容易產(chǎn)生.，實(shí)驗(yàn)表明：車(chē)轍發(fā)展的速度于與荷載作用次數(shù)是相反關(guān)系。荷載作用次數(shù)的增加車(chē)轍深度也會(huì)隨著增加，從而導(dǎo)致道路發(fā)生破壞。

（2）氣象條件.：瀝青路面在一定氣溫條件、日照及風(fēng)力作用下，較灰白色或彩色路面易吸收更多熱量，因而路面溫度較高，所以南方地區(qū)的瀝青路面易于產(chǎn)生車(chē)轍。

（3）路面結(jié)構(gòu)及材料組成：目前柔性路面絕大多數(shù)是采用瀝青混合料（瀝青混凝土、瀝青碎石等）作為路面材料。瀝青層厚度越大，發(fā)生永久變形的可能性也愈大，其它粒料如土拌碎礫石、級(jí)配碎石土等也會(huì)發(fā)生一定程度的永久變形。路基路面各材料在側(cè)向位移和附加壓實(shí)作用下也可能產(chǎn)生車(chē)轍。車(chē)輪磨耗層的磨損，會(huì)加速車(chē)轍的形成。

3.2裂縫

裂縫會(huì)破壞路面的連續(xù)性和整體性，影響路面的使用質(zhì)量。 裂縫的產(chǎn)生使得路表雨水長(zhǎng)期由裂縫滲入到土基中，從而降低了路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。以下2種情況會(huì)導(dǎo)致瀝青路面的面層出現(xiàn)開(kāi)裂。

（1）溫度導(dǎo)致裂縫：瀝青路面的溫度裂縫主要由環(huán)境溫度變化引起，其特點(diǎn)是面層每隔一定路段出現(xiàn)橫向蔓延的開(kāi)裂。

（2）疲勞荷載導(dǎo)致裂縫：如車(chē)轍相同，瀝青路面的疲勞開(kāi)裂也是在反復(fù)荷載的作用下而在行車(chē)道出現(xiàn)的一種破壞。

3.3路面老化

在潮濕條件下，路面集料和瀝青膠結(jié)料之間的粘結(jié)力會(huì)逐漸削弱或破壞；大噸位行車(chē)荷載和外界水的侵蝕也會(huì)加速路面老化。

3.4材料耐久性影響因素分析

（l）不同材料具有不同的疲勞特性。材料不同，其所體現(xiàn)的物理和化學(xué)特征也存在著較大的差別，總體上來(lái)說(shuō)，路面材料的疲勞特性主要存在著以下幾種關(guān)系，剪力疲勞和水泥穩(wěn)定碎石大于熱拌瀝青混合料，熱拌瀝青混合料大于冷拌瀝青混合料，其又大于級(jí)配碎石，對(duì)于彎拉疲勞來(lái)說(shuō)是熱拌瀝青混合料要大于冷拌瀝青混合料，而冷拌瀝青混合料又要大于級(jí)配碎石。而對(duì)于水疲勞來(lái)說(shuō)是熱拌瀝青混合料大于冷拌瀝青混合料，大于水泥穩(wěn)定碎石，級(jí)配碎石排在最后。

（2）環(huán)境因素對(duì)材料疲勞壽命的影響。瀝青混合料在不同溫度的情況下表現(xiàn)出不同的疲勞破壞模式。當(dāng)溫度較高時(shí)，瀝青混合料回彈模量下降，60℃時(shí)模量下降到200～400 Mpa 的水平，這時(shí)混合料彎拉破壞極限應(yīng)變大，混合料不容易出現(xiàn)彎拉疲勞破壞，易出現(xiàn)剪切疲勞破壞；當(dāng)溫度降低時(shí)，如l5℃時(shí)，瀝青混合料彈性模量已經(jīng)超過(guò)了2500 Mpa，混合料回彈模量較高、材料脆，容易產(chǎn)生拉彎疲勞破壞。而半剛性基層材料回彈模量受溫度變化影響較小。

4 提高瀝青路面耐久性的措施

要提高瀝青路面的耐久性，不僅要選用質(zhì)量好的瀝青和改進(jìn)瀝青混合料的性能，還要從預(yù)防控制車(chē)轍、防裂和提高道路基層的質(zhì)量等方面著手。

車(chē)轍預(yù)防

混合料配合比設(shè)計(jì)和路面結(jié)構(gòu)層次要合理、規(guī)范的施工程序和有效的養(yǎng)護(hù)都能夠較好地預(yù)防車(chē)轍的產(chǎn)生。半剛性基層上的瀝青路面不但要抗裂，而且要抗車(chē)轍，因此在對(duì)瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮這兩方面的需求：集料級(jí)配稍細(xì)有利于抗裂，但對(duì)于抗車(chē)轍不利；集料級(jí)配稍粗，對(duì)抗裂不利，但對(duì)于抗車(chē)轍有效。 因此，面層最好采用連續(xù)性級(jí)配的中粒式或者粗粒式瀝青混凝土（用k法計(jì)算）來(lái)有效應(yīng)對(duì)疲勞、耐久、防滲的要求；防滑耐磨層選用折斷型級(jí)配瀝青混凝土（用變k 法計(jì)算）。路基土及路面各層都需達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度等指標(biāo)，可減小車(chē)轍形成的可能性。

加強(qiáng)半剛性基層施工質(zhì)量

基層強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求就無(wú)法滿(mǎn)足路面承載力的使用要求，半剛性路面基層與瀝青面層的層問(wèn)粘結(jié)狀態(tài)就會(huì)降低，不能提高路面的耐久性，在大修工程中發(fā)現(xiàn)局部路段半剛性基層破碎、松散，是由于基層強(qiáng)度不足和基層施工不均勻所致。半剛性基層的質(zhì)量由半剛性材料強(qiáng)度和抗沖刷能力組成。施工質(zhì)量決定半剛性基層質(zhì)量，在強(qiáng)度滿(mǎn)足的半剛性材料的前提下下，采用現(xiàn)代化拌合、攤鋪和碾壓機(jī)械，確保水穩(wěn)混合料的均勻和無(wú)離析現(xiàn)象。通過(guò)跟蹤檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來(lái)保證基層強(qiáng)度和施工質(zhì)量，延長(zhǎng)基層使用壽命，保證瀝青路面的耐久性。

5 結(jié)束語(yǔ)

提高瀝青路面耐久性，延長(zhǎng)公路使用年限。路面是個(gè)整體結(jié)構(gòu)，影響路面的耐久性有很多因素，有內(nèi)在的路面材料因素，也有外在的施工過(guò)程中的人為因素。除了優(yōu)先采用好的瀝青和改進(jìn)瀝青混合料性能之外，還應(yīng)當(dāng)從正確設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層次以及采用合適的混合料配合比，運(yùn)用正確的施工和養(yǎng)護(hù)方法，采用抗沖刷性好、干縮系數(shù)小、溫縮系數(shù)小、擁有較高抗拉強(qiáng)度的半剛性材料，提高基層質(zhì)量等一系列措施來(lái)提高瀝青路面的耐久性。

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1007-6344（2017）04-0057-01