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瀝青路面主要問題

2016-02-13      來源:www.szxinluan.com

1、瀝青路面的車轍

車轍是路面結構層及土基在行車重復荷載作用下的補充壓實,以致結構層材料的側向位移所產生的累積永久變形。[19]  車轍屬變形類,是指路面上沿行車輪跡產生的縱向帶狀凹槽,深度1.5cm以上。車轍是在行車荷載重復作用下,路面產生永久性變形積累形成的帶狀凹槽。車轍降低了路面平整度,當車轍達到一定深度時,由于轍槽內積水,極易發生汽車飄滑而導致交通事故。產生車轍的原因主要是由于設計不合理以及車輛嚴重超載導致的。影響瀝青路面車轍深度的主要因素是瀝青路面結構和瀝青混凝土本身的內在因素,以及氣候和交通量及交通組成等的外界因素。車轍產生的主要原因有:(1)瀝青混合料油石比過大;(2)表面磨損過度:(3)雨水侵入瀝青混凝土內部;(4)由于基層含不穩定夾層而導致路面橫向推擠形成波形車轍。  

2、推移擁包

主要是由于瀝青混合料路面在水平荷載作用下抗剪強度不足所引起的。導致此類瀝青混合料抗剪強度不足的內在原因主要有:混合料用油量過大,細集料或填料過多,瀝青標號選擇不合適,在瀝青混合料鋪筑之前表面平整度差,上下層間光滑接觸,無層間黏結力等,實際的原因則是其中一種或數種原因的共同作用。其外界原因可能是夏季高溫時間長、交通量大、車速慢,特別是剎車較多的路段,易產生推移、擁包等。

3、泛油 

泛油是指瀝青混合料內部多余的瀝青在車輛荷載作用下向瀝青路面表面遷移的結果。泛油的主要原因是瀝青用量過大或壓實瀝青混合料的殘留空隙率太小。  

4、裂縫

瀝青路面開裂的主要原因可分為兩大類:一種是由于行車荷載的作用而產生的結構性破壞裂縫,一般稱之為荷載型裂縫。另一種主要是由于瀝青面層溫度變化而產生的溫度裂縫,包括低溫收縮裂縫和疲勞裂縫,一般稱之為非荷載型裂縫。 

非荷載型裂縫

橫向收縮裂縫 位于路面面層的瀝青混合料結構層,直接受到氣溫變化的影響,待溫度應力積累到超過瀝青混合料的極限抗拉強度時,路面就將出現裂縫,以便將應力釋放出去。另外,接近表面的瀝青比內部瀝青更易老化。瀝青混合料的極限拉伸應變小,應力松馳性變差,也是容易產生裂縫的一個重要因素。瀝青材料在較高溫度條件下,具有良好的應力松馳性能,溫度升降產生的變形不致于產生過大的溫度應力,但當氣溫大幅度下降時,瀝青材料逐漸發硬并開始收縮。由于瀝青路面寬度有限,收縮受路面結構的相互約束小,所以低溫裂縫主要是橫向的。

溫度疲勞裂縫 產生低溫裂縫的是瀝青混凝土層,這種裂縫主要發生在日溫差大的地區。由于溫度反復升降導致瀝青面層溫度應力疲勞,使瀝青混合料的極限拉伸應變(或勁度模量)變小,加上瀝青的老化使瀝青勁度增高,應力松馳性能降低,最終達到極限抗拉強度使路面產生裂縫。  

反射裂縫 瀝青材料在較高溫度條件下,具有良好的應力松弛性能,溫度升降產生的變形不至于產生過高的溫度應力。但在冬季氣溫驟降時,土基和路面基層由于受溫度變化,冬季冰凍產生的膨脹,導致路基和基層產生裂縫并反射到瀝青面層,瀝青混合料的應力松弛趕不上溫度應力的增長,同時勁度急劇增大,超過混合料的極限強度或極限拉伸應變,便會產生開裂。那就是由于水泥、石灰、粉煤灰穩定類的半剛性基層的收縮中,或者已經開裂了的半剛性基層在裂縫部位的應力集中與瀝青面層的低溫收縮、荷載作用產生的綜合作用,使溫度裂縫較多地產生。這些裂縫實際上是溫縮裂縫和半剛性基層收縮裂縫的反射裂縫的反射性裂縫的綜合裂縫。

1)半剛性路面的反射裂縫和對應裂縫

  冬季或在寒冷地區,在結合得好的瀝青面層下,開裂的半剛性基層的水平位移使得直接在裂縫上的面層內產生大的拉應力或拉應變,由于在較低溫度下瀝青面層通常較硬,它只能承受小的拉應力或拉應變,因此容易被拉裂,并且裂縫的擴展途徑是由下至上的。瀝青面層的厚度愈薄,反射裂縫形成的愈早和愈多。 

2)由半剛性基層干縮開裂引起的反射裂縫或對應裂縫

  對于新鋪的半剛性基層,隨著混合料中水分的減少,要產生干縮和干縮應力;水分減少得愈多愈快,產生的干縮應力和干縮應變就愈大。在已經產生干縮裂縫的半剛性基層上鋪筑瀝青面層,在較薄瀝青面層的情況下,半剛性基層的裂縫會由于溫度應力而使面層底部先開裂,并較快形成反射裂縫。  

凍縮裂縫

凍縮裂縫主要是路基凍脹及收縮產生的開裂。這種裂縫在路面與路肩交界處最常見。

  影響瀝青混合料低溫抗裂性的因素 影響瀝青混合料低溫抗裂性的主要因素有:材料特性如瀝青的感溫性、感時性、老化性能等,路面結構幾何尺寸如面層的厚度等,氣溫等環境因素如溫差等。 

荷載型裂縫

1)瀝青路面的結構性破壞裂縫主要是由于行車荷載引起的。在車輪荷載作用下,大于半剛性基層材料的抗拉強度時,半剛性基層的底部就會很快開裂。在行車荷載的反復作用下,底部的裂縫會逐漸擴展到上部,并使瀝青面層也產生開裂破壞。影響拉應力主要因素有面層的厚度、基層本身的厚度、基層的回彈模量和下承層的回彈模量。選取不同的瀝青面層厚度和半剛性基層厚度,通過試驗得出半剛性基層底部的拉應力與半剛性材料回彈模量間的關系曲線。 

2)在半剛性基層下采用半剛性材料做底基層,可使基層底面由行車荷載產生的拉應力明顯減小,甚至還小于半剛性底基層底面產生的拉應力,這對半剛性基層承受行車荷載的反復作用是十分有利的。 

裂縫產生因素有:1、瀝青和瀝青結合料的性質是影響瀝青路面溫度開裂的最主要原因。瀝青的品種和等級也是影響瀝青路面開裂的重要因素。在長期的實踐經驗中,選用高粘度、低稠度的瀝青,其溫度敏感性較低,能延遲溫度裂縫的產生。 2、基層材料的性質基層材料的收縮性愈小,面層裂縫愈少?;鶎由嫌型笇佑鸵约訌娕c面層的粘結對抗開裂是有好處的,基層材料種類對瀝青面層的裂縫率有明顯影響。  3、氣候條件  瀝青未達到適合本地區氣候條件和使用要求的質量標準,低溫抗變形能力較差,致使瀝青面層在低溫下產生收縮開裂。地基處理不當,路基碾壓不均勻,造成路基沉降不均勻。  3、交通量和車輛類型   隨著交通運輸的高速發展。原有的路面強度日趨不足,路面滿足不了交通量迅速增長和汽車載重明顯增大的需求,瀝青路面過早產生疲勞破壞,瀝青路面很快開裂。  4、原結構設計不合理,未充分考慮到各種不利因素,施工質量不好,瀝青路面面層厚度不足,瀝青路面原材料的品質不符合設計規范要求,路面強度明顯不能滿足行車要求。在行車作用下,特別是超大噸位車輛的頻繁碾壓,瀝青路面很快開裂。施工因素主要指半剛性基層材料的碾壓含水量,半剛性基層完成后的暴曬時間等因素。 

5、瀝青路面的松散

松散是直接影響行車安全的路面病害,松散可能出現在整個路面表面。也可能在局部區域出現,但由于行車作用,一般在輪跡帶比較嚴重。其產生的主要原因有:(1)局部路基和基層不均勻沉降引起路面破壞;(2)碎石中含有風化顆粒,水侵入后引起瀝青剝離;(3)隨著使用時間的增多,瀝青結合料本身的粘結性能降低,促使面層與輪胎接觸部分的瀝青磨耗,造成瀝青含量減少,細集料散失;(4)機械損害或油污染。 

6、瀝青路面的水損害

瀝青路面在存在水分的條件下,經受交通荷載和溫度漲縮的反復作用,一方面水分逐步侵入到瀝青與集料的界面上,同時由于水動力的作用。瀝青膜漸漸地從集料表面剝離,并導致集料之間的粘結力喪失而發生路面破壞。瀝青路面產生水損害的原因主要有材料、設計、施工、土基和基層、超載車輛等原因。脫皮(松散類)瀝青路面脫皮是指路面面層層狀脫落,面積0.1 ㎡以上。導致瀝青路面脫皮主要是因為水損害。 

7、瀝青路面的凍脹和翻漿

瀝青路面產生凍脹和翻漿主要是在凍融時期,因為水的侵入和路基土的水穩定性能差,由于冰凍的作用,路基上層積聚的水分凍結后引起路面脹起并開裂。道路翻漿是水、土質、溫度、路面和行車荷載五個主要因素綜合作用的結果。其中水、土、溫度構成翻漿的三個自然因素,缺少任何一個因素都不可能形成翻漿。  

8、瀝青路面的沉陷

沉陷是路面變形中最普遍的一種,特點是面積大,涉及的結構層次深,主要出現在挖方段和填挖交界處。其產生的主要原因是:(1)土質路塹排水不暢,路床下部路基過濕潤而產生不均勻沉降,引起路面局部下沉;(2)路面強度不能適應日益增長的交通量,易發生疲勞破壞:(3)路基或基層強度不足或填挖路基強度不一致,在車輛荷載作用下,路基或基層結構遭破壞而引起沉陷;(4)橋頭路面沉降不均勻而引起沉陷并與橋面發生錯位。

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