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半刚性基层沥青路面车辙机理分析及对策

来源:233网校 2008-09-30 09:36:00

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  由于渠化交通等因素的影响,半刚性基层沥青路面过早出现的车辙问题已成为最严重的早期病害之一。据统计,在沥青路面的维修养护中,约80%是因为车辙变形引起的,而且车辙的危害性也比其它路面病害大,它直接威胁交通安全,且维修也非常困难。下面,本文对此进行简要论述。
  一、车辙机理分析和分类
  车辙是沥青路面在汽车荷载反复作用下,产生竖直方向性永久变形的积累。这种变形是在与时间有关的荷载因素和气候因素作用下形成的。根据形成原因的不同,车辙可分为三类:(1)磨耗型车辙。沥青路面结构顶层的材料在车轮磨损和自然环境作用下,持续不断损失形成的。(2)结构型车辙。路面结构在交通荷载作用下产生整体永久变形而形成。(3)失稳型车辙。沥青路面结构层在车轮荷载作用下,其内部材料的流动产生横向位移形成的,通常发生在轮迹处。
  当沥青混合料的高温稳定性不足时,在外力作用下发生的车辙主要是失稳型车辙,也叫流变型车辙。流变型车辙也正是本文讨论的重点。
  二、车辙预治对策
  1.严格控制原材料质量
  (1)沥青。经验表明,使用针入度小、粘度大的沥青,对抗车辙很有利。河北省一般使用a-70重交沥青,现建议在中面层和大长纵坡坡路段下面层也要使用改性沥青,且应参照superpave对改性沥青进行pg分级等技术指标验证。
  (2)矿料。一般认为,沥青混合料的高温抗车辙能力有60%依赖于矿料级配的嵌挤能力,有40%则需靠沥青结合料的粘聚力。提高嵌挤能力首先要把严材料关。沥青混合料要使用质地坚硬、粗糙、形状接近立方体的集料,要求棱角性要好。为了保证材料的洁净度,减少含泥量,一方面要求生产碎石时要增设抽风装置,另一方面要求必须硬化碎石存放场地。对作为细集料的石屑和天然砂,应大力推广使用机制砂。与含有大量不耐冲击的薄片和棱角的石屑相比,机制砂棱角性好,形状大部分接近立方体,高温稳定性最好,再加上天然砂开采的受限,故应该大力推广使用机制砂。作为填料的矿粉,必须使用磨细的石灰岩矿粉,不允许再用回收矿粉。同时为了提高集料与沥青的粘附性,建议在矿粉中掺加2%左右的硝石灰粉。
  2.加强沥青混合料配合比设计
  (1)推广应用gtm和superpave等先进的设计理念对沥青混合料进行设计。
  (2)改善混合料的矿料级配。减少最大粒径附近粗集料用量,并减少0.6mm以下部分细料的用量,使中等粒径集料较多,使沥青混合料的级配形成“s”型级配曲线。实践表明,这种矿料级配不仅抗车辙性能好、空隙小,而且构造深度也较大,能满足表面抗滑的要求。
  (3)选择合适的设计空隙率和矿料间隙率。在进行沥青混合料优化设计时,首先要确定集料间隙率vma,进而确定其他参数,设计空隙率应在3%-5%之间。在预计有可能发生车辙变形的路段,空隙率以适当提高到4%-6%范围内,以减少沥青用量,然后在施工时加强碾压,将增大的1%空隙率压回去。
  (4)减少沥青用量。沥青与矿粉一起组成胶结料,起到集料之间粘聚作用,这与沥青膜的厚度有直接关系,沥青膜太厚,会存在较多的自由沥青,将严重影响及料之间的嵌挤作用,会降低混合料的抗剪强度,易诱发车辙。为减小沥青膜的厚度,一方面适当增加矿粉用量,另一方面就是减少沥青用量,以增大粉胶比,通常粉胶比控制在1.0-1.2之间。
  4.加强施工工艺控制
  (1)防止离析,加强压实工艺。在施工控制中,一是控制混合料离析,包括级配离析和温度离析;二是加强压实工艺控制;三是加强层间结合,防止层间污染,保证路面的受力状态。施工是要使用多冷料仓和多热料仓间歇式沥青拌合站,加强拌合的均匀性,同时使用2台或多台沥青摊铺机梯队联合作业,每台摊铺宽度应小于6m。对温度离析,推荐使用沥青混合料转运车。
  (2)防止污染,喷洒透层、粘层油,确保结构层受力条件为连续。确保设计时受力条件,对抗车辙能力的提高非常重要。按新规范规定,沥青层之间必须洒粘层油,同时在铺筑半刚性基层后尽快喷洒透层油,并保证渗透深度达到5mm以上,且结构层间不被污染。 考试大
  5.从设计源头抓起
  (1)适当调整沥青层的厚度。结合京津塘高速20-25cm和广深珠高速30cm两条国内沥青层最厚的路面,其车辙情况并不严重,建议沥青路面总厚度在20cm左右,三层式沥青路面最小厚度为4cm(面层)+6cm(中面层)+8cm(底面层)。
  (2)减少过长纵坡设置。这些纵坡可以用桥梁和隧道来代替,如果实在要设置,对此沥青路面结构要进行特殊处理。按照suparpave理论提出的:在长大纵坡等通行慢速车辆的路段,沥青混合料的pg级需提高1级或2级,以提高劲度模量,抵抗车辙。
     总之,一个公路如果从设计、施工、原材料控制和交通综合治理等方面加强控制,从理论分析和京津塘等高速公路的实践经验来看,防治半刚性基层沥青路面车辙将是非常理想的。 [nopage]

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