| 重载下沥青路面早期主要病害成因及维护方法 |
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摘 要：文章针对高等级公路路面结构的早期损坏严重的现象，阐述了重载交通作用对沥青路面疲劳以及车辙性能的影响，探讨了剪应力在面层的分布，认为剪应力是造成路面疲劳和车辙的主要因素；并对水泥稳定类基层的病害成因做了一定的分析，从路面的材料设计及结构设计方面提出了相应的措施；对沥青路面早期主要病害的养护维修设计有一定的指导作用。
关键词：路面结构；车辙；抗车辙剂；密集配沥青碎石；微表处；应力吸收层
对重载交通作用的沥青路面，虽然在工程实践中，已经采用了许多新的技术，如superpave的混合料设计技术、SMA路面、聚合物改性沥青等，这些技术的应用，在一定程度上改善了路面质量，但随着交通量的增加和车辆轴重的增大，路面早期损坏现象仍非常明显，极大的降低了路面的服务功能和使用寿命，增加了公路的维护成本。通过对早期损坏现象的综合研究，我们发现重载对沥青路面所造成的损坏主要集中于疲劳开裂和车辙损坏，其原因主要是沥青面层的抗剪能力不足所致。本文从以上两方面并结合半刚性基层材料总结了重载对沥青路面的影响，并探讨了在沥青路面养护维修设计中所应采取的措施。
1 原因分析
我国的高等级公路大部分为半刚性基层沥青路面结构，而这种结构在重载车辆的作用下，早期损坏现象十分严重。
1.1 疲劳开裂及路面车辙
疲劳开裂是重载作用下，沥青路面最常见的破坏形式之一，疲劳的产生是由于材料内部存在局部缺陷或不均质，在车辆荷载以及外界环境因素的影响下，产生局部应力集中，出现微裂隙，减少了承受应力的面积，导致有效应力增大，裂隙扩展，应力的反复作用最后导致路面破坏。通过对我国重载沥青面层疲劳裂缝调查分析发现，沥青面层纵向裂缝并不是由面层底部开始的，而是从面层表面向下发展。由此说明，重载作用下沥青面层疲劳破坏并不一定是层底弯拉应力引起，而是由于表面荷载应力造成的，特别是剪应力。
随着公路运输量日益增长和运输向重型化发展，尤其是高等级公路沥青路面永久变形已成为突出的问题，车辙成为重载交通作用下沥青路面主要的破坏形式之一。车辙的形成机理主要分为两种：压密变形和剪切变形。前者通常出现在交通初始阶段，由于路面各结构层密实度的进一步增加所形成；后者主要是由于沥青混合料上层过大的剪应力而产生塑性变形所引起的，后者是引起车辙损坏的主要原因。在国外，已有设计规范将车辙深度作为设计指标之一。但我国现行的公路沥青路面设计规范尚未建立预估车辙深度的计算模型，仅通过《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）对高速公路和一级公路沥青混合料的动稳定度作出了具体要求，从材料性能角度来控制车辙深度。重载作用下，沥青路面设计验算车辙深度对防止路面使用初期造成车辙损坏是十分必要的。当前，车辙深度的预估模型很多，在国际上最为有名的当推shell方法，工程实践中可根据实际情况选用。
对于重载和超载车辆，行驶在长陡坡路段上坡路段时车速较慢，增加了车辆对路面的作用时间，依据沥青混合料的时温等效原理可知，增长对沥青混合料的作用时间和沥青混合料处于高温是等效的，使得沥青混合料的横向流动变形的可能性增加，就会产生大量车辙。而下坡路段由于刹车增加了路面剪力，往往出现大量裂缝。
1.2 水泥稳定基层的收缩裂缝。
水泥稳定基层是一种半刚性材料，随着时间的推移，会产生干燥收缩与温度收缩，半刚性基层的收缩裂缝是不可避免地反射到表面。但沥青混凝土路面是一种柔性材料，有一定的抗变形能力，因此在路基压实度较好的路段路面裂缝较少。然而由于施工当中存在一些工艺和程序问题，路面沥青混合料离析和不均匀严重，这样容易造成局部渗水，使路面出现病害。施工中压实不足也是重要原因，由于片面追求路面平整度，不能在温度较高的时候技术压实，不敢采用轮胎压路机，这样就造成了路面表层看起来很平整，通车不久就很快衰减。建议对压实度的管理应该把重点放在压实工艺的管理上。
1.3 行车荷载和雨水作用加速裂缝的发展。
水泥稳定基层在施工及运营中由于种种原因会产生细微裂缝，根据断裂力学理论，半刚性基层内存储的能量由于行车荷载提供，并通过裂纹失稳扩展消耗能量，这个过程不断反复进行，使独立地裂纹扩展为数条贯通宏观裂纹，直到新年过程小裂缝，最后成为贯穿裂缝。这是行车道裂缝多于超车道的原因所在。由于沥青上面层存在孔隙，下雨或积雪融化后，路面中有水分渗入，而由于土路肩阻水，雨[1] [2] [3] 下一页 |
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