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新型沥青路面结构在我国的应用研究

2015-08-15

江西建材 2015年2期
关键词:刚性面层柔性

沥青路面已成为我国公路建设的主要路面形式,新建的高等级公路90%以上均采用沥青路面。可以说我国道路事业得到了空前的发展,沥青路面在我国道路建设中发挥了积极的作用,并且取得一定的成绩,在使用状态方面也比较理想,但是由于我国沥青路面建设起步较晚,因此不论在技术上或是设备上都与先进国家有着一定的差距。沥青路面开裂问题及由此引发的更严重的路面病害,已严重影响了路面的行车舒适性与安全性,加速了路面的结构性破坏。

1 传统沥青路面结构现状

传统的半刚性沥青路面,其半刚性基层具有结板、弯沉小、扩撒荷载能力强,层厚较小经济的特点,在我国大规模建设中具有一定的适应性,符合我国国情,所以以往及新建的众多道路仍以该路面结构为主。可以说半刚性沥青路面在我国道路建设中起了很大的作用,但是这种半刚性基层沥青路面在结构上有着诸多的问题与不足。半刚性路面存在着反射裂缝严重、使用寿命较短、耐久性差、维护费用加大等问题。特别是反射裂缝方面,雨水由裂缝进入路基,软化路基,严重地影响路基的稳定性;而路基的损坏,也反过来进一步影响路面损坏,致使维修不断,损坏不断的恶性状态。另一方面,我国的气候和交通条件也比较恶劣,因此部分沥青路面刚刚投入使用没几年就会出现早期损坏,如:裂缝、坑凹、泛油等等问题。可见,优化调整沥青路面结构,改善我国沥青路面现状迫在眉睫。

沥青路面的质量直接关系到民众的出行及道路安全,而影响沥青路面的关键是沥青路面结构,改革创新沥青路面结构意义重大。沥青路面结构不仅仅要满足一定的强度要求,更需要有一定的稳定性,才能保障沥青路面的结构强度、使用性能、耐久性能,才能满足大流量、重荷载的交通使用要求。我国传统的沥青路面使用的是强基薄面的半刚性基层,这种沥青路面普遍将沥青路面层减薄至两至三层,总厚度约为12-18cm的结构。这种路面结构虽然大多数情况能满足一定的使用要求,但实际存在诸多不足,如无法防止开裂和进水,不能迅速排除路面内部水,使得基层面条件恶化,就会给沥青路面的使用寿命和耐久性带来不利影响;另一方面,这种结构的沥青路面,基层强度、刚度过高导致了轴载换算系数变大,增加了对重载车辆的敏感性,因此,长时间的重压下易出现塌陷现象。并且这种结构的沥青路面,基层材料的强度和模量会慢慢衰减,而沥青路面的使用寿命取决于基层,这也是我国沥青路面耐久性差、使用寿命短、需要不断维护的主要原因。我国半刚性沥青路面出现开裂的另一方面原因是半刚性基层干缩、温缩开裂的反射开裂,目前这种现象已经成为我国沥青路面的主要病害之一,这种现象的发生已经严重影响着我国沥青路面的正常使用[1]。半刚性基层沥青路面虽然对我国道路发展做出很大贡献,但是半刚性沥青路面已经较难适应时代的高要求,为了我国道路事业的发展建设,新型路面改革势在必行[2]。

2 新型沥青路面结构在我国的应用

(1)柔性沥青路面结构

柔性沥青路面结构不同于传统的半刚性沥青路面结构。柔性沥青路面结构主要是靠抗压、抗剪强度来承受车辆传递下来的荷载。柔性沥青路面总体结构刚度较小,在行车荷载作用下的弯沉变形较大,路面结构本身抗弯拉强度较低,它通过各结构层将车辆荷载传递给土基,使土基承受较大的单位压力,路基路面结构主要靠抗压强度和抗剪强度承受车辆荷载的作用[3]。什么是柔性沥青路面呢?通常柔性沥青路面主要包括各种简单处治或未经处理的粒料基层和各类沥青面层组成的路面结构。因沥青混合料在配合比设计中有空隙率的考虑,高温环境下,碎石作为骨架基本不动,其他的细微膨胀由预留的空隙消化,即使多年的路面,空隙完全闭合,膨胀量也可以由沥青向上发展消化。更重要的是柔性路面的“柔”,其本身就有一定的低温抗裂性能,这也是柔性路面优势之一,而且低温环境下发生的部分细微裂缝在高温环境下也能自身愈合,与传统的半刚性沥青路面结构相比能提供更好的使用状况,有效地解决了目前我国沥青路面中比较突出的问题[4]。

(2)复合式沥青路面结构

随着沥青路面的不断发展进步和改革,新型的复合式路面被提出,这种复合式沥青路面,其面层由两层不同类型和力学性质的结构层复合而成。这种路面结构不论在技术、使用性能、经济等方面,都要优于单一的刚性路面和柔性路面结构。沥青路面的施工是水泥混凝土路面加铺沥青面层的刚柔复合的沥青路面,这种路面不仅具有传统沥青路面行车舒适性和噪音小的特点,在性能上更比传统沥青路面整体强度大、荷载能力大、稳定性更好[5]。

该路面结构上的组成典型的为:基层+水泥混凝土板+界面层+沥青面层,施工过程中如果沥青加铺层厚度较大时,通常分两层摊铺,层间洒乳化沥青粘层油以加强粘结,两层混合料的级配可以相同也可以不同。界面层的材料通常采用的是改性沥青,厚度只有几毫米,主要起到粘结和防水作用。复合式沥青路面界面层材料模量小,相对来说粘度较高,并且在弹性恢复性能方面也有着优异表现,并且能够很好地吸收水泥混凝土板由于形变而产生的应力,还能够有效地抑制反射裂缝的传播。复合式沥青路面的面层材料由刚性的水泥混凝土板和柔性的沥青混合料组成,其受力呈现以下几个方面的特点:(1)当面层沥青混合料厚度较小时,路面呈现出刚性路面特点,水泥混凝土板承受较大的竖向应力和水平应力。此时的沥青面层主要是起到改善路面行驶的舒适性、减小行驶噪音等功能性作用。(2)当沥青面层较厚时,此时沥青面层具有明显的抗剪效应,也就是说,沥青面层承受了主要的水平应力,同时,对竖向应力也起到了很好的扩散作用。

3 结束语

交通关系着国家经济发展建设,随着交通环境条件和气候条件的变化,我国沥青路面结构也在不断的发生着变化,通过不断的创新和改革,性能和使用寿命方面都有所提高,并且新型的复合式沥青路面结构和柔性沥青路面结构的出现更推进了我国路面建设进程,有效解决了传统半刚性沥青路面结构中的不足。本文对比了传统与新型的沥青路面结构,对新型沥青路面结构予以简单的描述,更有待进一步加强研究,为我国的道路建设事业服务。

[1]沈金安.对我国沥青路面结构的思考[J].中国公路,2002,(18):38-41.

[2]黄卫,钱振东.高等级沥青路面设计理论与方法[M].北京:科学出版社,2001.

[3]王树森等.高等级公路沥青路面柔性基层的研究[R].交通部优秀青年专业技术人才专项经费资助项目研究报告,2002.

[4]何兆益等.碎石基层防止沥青路面反射裂缝结构的应用研究[J].华东公路,1997(1).

[5]李福普,陈景,严二虎.新型沥青路面结构在我国的应用研究[J].公路交通科技,2006,23(03):10-14.

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