沥青路面在行车荷载的反复作用和自然因素的不断影响下,会逐渐出现损坏。由于环境、材料组成、结构层组合荷载,施工和养护等条件的变异,损坏的形态多种多样。常见的沥青路面破损类型主要有裂缝、车辙、水损坏、表面功能下降、松散和坑槽。可以从以下几个方面来控制沥青路面的损坏。
一、路面设计
提高路面压实标准,减少空隙率。据有关资料研究表明,产生沥青路面致命损坏的首要原因是存在于空隙中的水的侵害作用,不仅导致沥青与石料的分离,而且荷载反复作用时的动水压力更加剧了沥青路面的破坏。长期积水,也会导致沥青混凝土的稳定度下降。发生冻融危害。据美国研究资料表明。沥青路面空隙率小于8%(相当于设计空隙率4%)时,沥青面层中的水在荷载作用下一般不会产生冻水压力,不易造成水损破坏。因此,减少沥青路面的空隙率或及时将水排出路面,可以有效的阻止水对结构层的破坏。而事实上,路面孔隙率较大时,渗入面层空隙的水中常常有泥沙等杂物,杂物不断沉积在空隙中,堵塞空隙,导致无法排水,形成积水,使路面长期受水侵蚀,破坏路面。因此,设法减少路面空隙率,才能消除水的侵害作用。
基层结构设计是否合理也将直接影响面层的早期破损。下承层强度不足(弯沉值达不到设计值,或设计弯沉值偏低)可直接导致沥青面层产生拥包、龟缝等。因此在面层结构设计中应考虑在与路槽之间设一层垫层,有条件可设成多层基层 (2层以上) 型式。
二、严格控制施工工艺
施工作业在公路建设中占有重要的地位。在设计合理前提下,先进优良的施工工艺左右 着工程质量的优劣。在一定程度上,先进的设备是施工工艺的基础和先决条件,拌和设备的产能、性能及与之配套的摊铺压实设备等直接决定工艺的先进与否;现在一般高等级公路沥青路面施工的拌和设备产能已要求到4000型以上。
确定目标配合比、生产配合比之后,试铺试验段,从而确定机械设备及人员数量,机械组合方式,操作工艺以及各施工技术参数,并对拌和、运输、摊铺、压实等设备进行检验,验证生产配合比及施工方案的可行性。试验段铺筑为大面积施工作业提供执行标准,也暴露出施工中出现的问题和不足,可以提前纠正解决。
施工作业过程,应完全按照成功铺筑试验段的操作工艺及技术参数进行控制,并随时注意下列问题:包括沥青、矿料混合料、混合料储存、改性 沥青制作及储存、集料加热、混合料出厂等各项温度不得超过设计温度。
三、控制超载
沥青混合料是一种弹性一粘塑性材料,有时仅呈现为弹性性质,有时则主要呈粘塑性性质。而大多数情况下,几乎同时综合呈现上述性质。沥青混合料的蠕变试验表明,在作用应 力恒定的情况下,弹性—粘塑性材料的变形随时间的发展取决于作用应力的大小。当作用力 相当小,即低于弹性极限或屈服点时,应力作用后,一部分变形呈纯弹性变形(或称瞬时弹性变形) ,一部分变形呈弹性变形(或滞后弹性变形)。 这两种变形分别在瞬间随时间增加逐渐消失,这种情况说明沥青混合料受力较大时,材料呈现出弹性或兼有粘弹性的性质。
当作用力相当大时,在相当长的时间(超过弹性变形发展时间)内,材料的变形除有瞬时 弹性变形和滞后弹性变形外,还存在粘滞性塑性流动变形应力撤除后,这部分变形不再恢复 即塑性变形。这种情况表明,沥青混合料受力相当大时,且是受力时间较长时,材料不仅产 生弹性变形,而且有随时间而发展的塑性变形。
由此可见,车辆荷载超出路面设计的弹性极限或屈服点时(即超载), 将产生不可恢复 的塑性变形。超载作用次数越多,不可恢复的塑性变形积累越多,长期超载,塑性变形累加,就出现车辙、拥包等不良病害,降低路面使用功能,减少路面使用寿命。严格控制超载也是提高公路使用寿命的重要手段。
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