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关键词:沥青 路面 设计
中图分类号: U416.217 文献标识码: A
1 前言
路面作为道路建设最主要的部分,在设计时就应该引起足够的重视。就我国目前修建的沥青路面的使用状况看来,因为交通量的急剧增加、交通超载现象严重,在道路的早期运营时就已经损坏了路面。我国现行的《公路沥青路面设计规范》是由中交公路规划设计院指导,由相关院校、设计单位、科研小组共同组成的编制组经过大量地考察调研,反复修正才完成的。在现行的规范中,虽然较原有的规范更贴近实际状况,但是,在工程施工进行过程中还是会出现一些不足。这些不足就会导致在以后道路的使用过程中出现不同种类的质量问题。
2 当前设计方法中的不足
综合对现阶段成熟的路面设计方法与我国沥青路面设计方法进行比较,发现沥青路面设计方法的设计指标和参数并不能起到很好的控制作用,许多半刚性路面在出现损坏后,实测弯沉也远小于设计弯沉; 在温度变化明显的地区,对温度应力是否超过结构层抗拉强度和土基顶面压应变与重复荷载作用次数之间的关系没有充分考虑,容易引起温度裂缝和车辙问题,难以保证沥青路面的使用性能。
2. 1 路面弯沉
长期以来,容许弯沉都是我国沥青路面设计的重要设计指标,它不仅能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度,而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。不过,弯沉指标虽然与路面的使用性能具有一定的联系,却不能在路面力学行为和使用性能之间建立明确的关系。现有许多高速公路的检测表明,路表虽然存在裂缝但其弯沉值仍然满足要求。
2. 2 路基顶面压应变
土基顶面压应变是当今世界上一些具有较大影响力的沥青路面设计方法所选择的设计指标,以土基顶面压应变作为设计准则,通过控制土基顶面的变形和破坏控制路表车辙,相对路表弯沉准则更为合理,也更符合材料的破坏准则,虽然路表弯沉与土基压应变存在一定的关系,但路表弯沉并不能完全反映土基顶面的压应变状态。
2. 3 温度应力
裂缝是沥青路面的主要病害之一,引起沥青路面裂缝的主要原因是荷载因素和气候因素,其中气候影响主要是指温度的影响,路面是一种建筑在野外的结构物,不可避免的受周围环境及其变化的直接作用,在季节气温变化显著,具有明显年周期性变化规律的地区,温度在下降过程中,沥青面层产生收缩变形,由于路面纵向无限长,在热胀冷缩的作用下,其纵向收缩受到约束无法实现,导致产生温度收缩应力,使路面横断面容易产生横向裂缝。半刚性材料由于本身应力松弛能力较差,且弯拉模量非常大,通常在很小的温降过程中就会发生明显的温缩裂缝。
2. 4 车辙控制指标
我国现行沥青路面设计方法采用路表弯沉值表征路面结构抵抗垂直荷载作用产生变形的能力,是控制路面结构永久变形量的设计指标。但我国沥青路面以半刚性基层为主,难以用反映整体刚度要求的路表弯沉控制结构变形量,且路表弯沉是一项整体性、综合性和表观性的指标,并不能反映路面结构层中的具体受力特性,尤其是剪应力的分布特性,因此,尽管路面设计弯沉己经和竣工验收时的弯沉均符合要求,理论上可以达到规定的设计使用年限,但很多沥青路面仍在通车不久就发生严重的车辙破坏。
2 设计解决方案
2.1 柔性基层结构路面的采用
新建路面采用柔性结构增加投资较大,目前普通公路仍难以承受。补强路面采用柔性结构增加投资有限,应积极采用。从技术上讲,进人大修期的旧路实测路表弯沉往往已超过其容许弯沉值,根据容许弯沉值的定义,可以认为旧路半刚性基层疲劳破坏后,已退化为柔性基层,按柔性结构理论补强与实际情况吻合。按柔性结构补强设计,一般会形成包括旧路面层在内的总厚度20cm以上的沥青混凝土层,对路面的耐久性、对下一周期的维修方案确定都比较有利。从经济性上讲,按柔性结构计算的补强厚度一般不大,而按半刚性结构计算补强厚度时,往往计算厚度仅需5~ 10cm 时,也从施工最小层厚方面考虑。人为的将补强基层厚度设计为18~20cm,总体而言造价节约有限。
2.2 加宽部分与补强部分路面结构的配合
加宽路面结构的选择取决于补强路面结构的选定。如果旧路采用半刚性基层补强,加宽部分也应采用半刚性基层。如果旧路面补强采用柔性结构,加宽部分宜采用混合式基层,并尽量使黑色结构层在道路全断面上基本等厚。这种方式既不过多增加造价,又有利于下一个维修期的大修方案确定。
2.3 改性沥青的应用
目前,省内普通公路普遍在上面层采用SBS 改性沥青,确实对改善路表低温缩裂等方面效果显著,但也存在两方面问题。
1)SBS 价格较高,能兼顾高低温性能,而高温车辙病害原因主要来自于中下面层,故仅为改善路表低温性能时,表面层宜采用价格较低的SBR 改性沥青。
2)改性沥青不可再生,尤其是对现场热再生工艺更不适用,以后的维修只能采用加铺的方式。
2.4 层间连接
目前,设计、施工部门对层问连接问题均重视不足,加速了路面的早期破坏。面层与面层之间连接的关键是减少层次组合,需要分层时,必须切实做好粘层油。面层与基层的连接,规范规定必须设置透层,部分工程采用稀浆封层代替透层,实际上变成了隔离层,未能达到乳化沥青渗入基层的连接目的。基层与基层的连接应推广采用两层连续摊铺碾压工艺,并通过洒水泥浆等方式加强层间连接。
2.5 中修薄层罩面
目前,中修工程普遍采用了3cm 厚沥青混凝土薄层罩面的方式,部分工程中修后破坏很快。分析其原因,有关资料表明,在车载作用下,薄层沥青混凝土底面与下承层之间的水平剪应力很大,只有层厚增至6cm 以上时,剪应力才会锐减。由于旧路面污染、黏层油洒布不匀、加铺层与旧路面施工时的巨大温度差、旧路裂缝严重等原因,使加铺薄层未能与旧路面连成整体、共同受力。限于各种原因,必须采用沥青混凝土薄层罩面的工程,建议采用改性乳化沥青黏层油,并控制路面污染、施工温差等因素。当旧路状况相对较差、裂缝较多时,宜采用旧路表面层现场热再生或热再生后加铺沥青混凝土的中修方式,以期彻底解决旧路面病害、同时增加整体强度。
关键词:水泥混凝土路面;沥青混凝土加铺层;改造设计
Abstract: add paving asphalt road surface is repair old cement concrete pavement in the way to improve the performance of effective method, combining with the project examples, pointed proposed asphalt layer that add a store of transformation, a design scheme for the implementation of the similar project to provide certain reference.
Keywords: cement concrete pavement; The asphalt concrete overlay; Transformation design
中图分类号: U416.216 文献标识码:A 文章编号:
水泥混凝土路面在使用过程中,由于行车荷载和环境因素的不断作用,其使用性能会逐渐衰变。当路面的结构状况或表面功能不能满足使用要求时,需采取措施以恢复或提高其使用性能。
在旧混凝土路面上铺设加铺层,是一项充分利用旧路面剩余强度,可以较长时间内恢复或提高路面使用性能的有效技术措施。混凝土路面加铺常用的有三种方式,分离式混凝土加铺层、结合式混凝土加铺层及沥青加铺层。由于沥青路面具有平整度高,行车舒适、噪音小、施工方便、对交通影响小等优点,在城市混凝土路面加铺改建中应用最广。
一、常见病害分析及处理对策
1、反射裂缝
以往习惯所称的反射裂缝是由下卧层的不连续引起的。由于下卧层不连续处( 接缝或裂缝) 的运动,作用在热拌沥青混凝土面层底面的拉应力超过了沥青混凝土的抗弯拉强度并使其底面开裂,裂缝逐渐向上延伸,直到穿透面层,反映为表面裂缝常用的防治反射裂缝的措施主要有: 设置各种中间层; 对旧水泥混凝土板进行碎石化处理; 加铺一层连续配筋混凝土路面;采用防水抗拉卷材对接缝进行条铺,然后铺筑沥青混凝土找平层,再铺筑玻璃纤维格栅,铺筑沥青混凝土面层
1.1设置各种中间层
1.1.1土工织物
土工织物防裂夹层功能一般有以下几种: 隔离作用; 加筋作用; 传荷能力。常用的土工织物包括聚丙烯或聚酯织物和聚乙烯、聚丙烯或聚酯无纺织物。
1.2格栅
包括聚丙烯或聚酯土工格栅、玻璃格栅和金属格栅。其中玻璃纤维格栅是一种性能优良的新型土工材料。
1.3铺筑级配碎石过渡层
级配碎石作为散粒结构,其收缩系数极小,具有不传递拉应力、拉应变的能力,且级配碎石过渡层本身处于三向受压的特殊受力状态,即水泥混凝土板接缝尖端的拉应力不会在碎石层面形成应力集中,因而碎石基层吸收了接缝所释放的应变能,从而达到止裂效果。
1.4增加沥青加铺层的厚度
增加沥青加铺层的厚度,是减少反射裂缝最常见且行之有效的方法。随着沥青加铺层厚度的增加,裂缝尖端应力强度因子逐渐减小。增加沥青加铺层的厚度,一方面可以减少旧路结构的温度变化; 另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度,减少加铺层的剪切应力。
1.5 对旧水泥混凝土板进行碎石化处理
对损坏板进行修复后再采取其他措施已不经济时,可以对旧面板进行水泥混凝土路面碎石化处理技术,碎石化处理完成后,可洒灌乳化沥青,以增强碎石化基层与面层的粘结,并提高路面整体强度。具有工程造价较低,施工方便,对交通影响小等优点。
1.6在老水泥路面的基础上加铺一层连续配筋混凝土路面,然后再铺筑沥青面层。
这种方法十分有效,能从根本上解决反射裂缝问题。但成本显著提高,工期明显延长。
二、工程概况
某道路长期以来,由于其路面状况较差,不能发挥最大的经济效益。
沥青加铺层能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能,提高车辆行驶的舒适性, 且施工方便、对交通及环境影响小,因此在国内外旧水泥混凝土路面改造工程中应用最多。而现阶段该道路路段部分路面水泥板破坏现象较为严重,路面状况较差,已不能满足日益增长的交通量需求,为了完善路网促进社会经济发展的需要,提高道路的通行能力,对道路路段进行沥青混凝土加铺层改造已迫在眉睫。
1.旧水泥混凝土路面检测与评价
1.1 路面破损调查
根据文献[1]规定,旧水泥混凝土路面破损状况采用路面状况指数(PCI)和断板率(DBL)两项指标进行评定。调查以每百米作为一个评价路段,以最不利评价结果作为该路段的路面破损状况评价等级,并以此作为路面加铺方案设计的参考指标。
表1水泥混凝土路面状况指数(PCI)评价表
由PCI调查结果:双向四车道PCI评价等级为优占总测试里程的85%左右,但根据现场调研情况,本次设计路段水泥板破损严重,行驶舒适感差,特别是部分路段断板率评价等级为“差”,但相应的PCI评价等级却为“优”。说明规范中对于PCI的划分等级不尽合理,要求偏低。
表2水泥混凝土路面状况指数(DBL)评价表
由DBL调查结果:左、右幅断板率评价等级为次、差的路段均各占全线长度的80%左右,说明水泥混凝土路面板破损严重,即PCI和DBL评价结果存在较大差异。所以本次改造设计主要采用DBL作为路面破损状况的评价依据。
1.2 路面厚度与强度
对所取路面完好处的芯样进行劈裂试验,得到芯样的劈裂强度值,并由此计算得到路面混凝土材料的弯拉强度和弯拉弹性模量[2]。
表3旧水泥混凝土路面结构参数统计表
根据芯样试验结果,旧水泥板完好处弯拉强度较高,结构强度较好。
1.3 路面弯沉测试与分析
针对水泥混凝土路面整体状况,在全线范围内,选取10个具有代表性的段落,每个段落500m,100块水泥板,对段落内完好处每块水泥板进行板中、板角弯沉检测。
(1)板体脱空评价
图1板底脱空情况统计图
根据板角弯沉检测结果:路面状况好的路段板角弯沉小于14(0.01mm)的点占总测点的60%以上;路面状况中、差的路段板角弯沉小于14(0.01mm)的点占总测点的30%左右。根据检测结果,水泥板断裂多的路段内水泥混凝土板体脱空严重。
(2)板间传荷能力评价
图2路面传荷能力统计图
根据板角弯沉检测结果:水泥混凝土板板间接缝传荷能力尚好,只有部分路段接缝传荷能力较差,接缝传荷能力为中、差的水泥板块数为总测数的12.3%。
(3)板中弯沉评价:
根据板中弯沉检测结果,路面状况较好的段落内板中代表弯沉平均值为14.2(0.01mm),路面状况中、差路段的板中代表弯沉平均值为16.2(0.01mm)。路面状况较好路段弯沉明显小于中、差路段。
2、设计考虑的关键技术与要素
【关键字】彩色沥青;配合比;设计;施工
在这方面的探讨我国开始于80年代初,但收效甚微,且在道路上应用尚少。近几年,随着我国经济社会发展,彩色沥青混凝土路面作为一种新型的道路路面,为营造交通的时代气息,在我国也得到越来越多的应用,尤其在公园、城市道路或广场等场所使用得越来越多,引起了人们的兴趣和关注,被全球工程界视为“新型绿色建材”。
目前我国彩色沥青混凝土路面已经成功地在北京、上海、厦门、广州、西安、宁波、桂林、烟台等20多个城市进行了铺设,效果颇佳,深受世人的好评。
1.原材料
⑴结合料:彩色沥青结合料应满足ah-70沥青的基本指标,由于浅色结合料中不含沥青质,与沥青同样标号的浅色结合料实际黏度往往仍然要低一点,所以在选择浅色结合料时应该提高一个等级。
⑵集料:配置彩色沥青混合料的集料,表面应清洁、粗糙而富有棱角、质地坚硬、颗粒近似立方体的轧制碎石,其色彩最好与所配置的混合料色彩接近,当采购困难时,应采用浅色的集料,不能使用黑色或深灰色的碎石料;红色沥青路面可选择石灰岩、花岗岩、安山岩,技术要求应满足现行规范的有关规定。
⑶颜料:铺筑红色沥青路面经常使用氧化铁红颜料,国家标准《氧化铁红颜料技术标准》如下:
用于彩色沥青路面的铁红颜料,其主要技术指标为色相和粒度,其次为着色力和遮盖力,分散性和稳定性。研究认为,色相(包括颜料表现色和沥青混合料呈现色)与颜料粒子大小和形状有关,氧化铁的粒子与色相等关系见下表:
2.彩色沥青混凝土路面配合比设计
⑴彩色沥青混合料配合比设计可采用马歇尔方法,根据体积参数确定最佳油石比,和普通沥青混凝土配合比设计基本相同,其关键在于确定颜料用量。颜料用量根据试验确定,以所拌和的混合料肉眼观察具有足够的光亮度和鲜艳的色彩为度。
⑵颜料用量一般易取1.5%~3%,颜料用量过多,颜色太深,不但使混合料表面过暗而影响色彩,而且增加混合料的成本。
⑶沥青用量为5%~6.5%。
3.彩色沥青混凝土路面施工技术及注意事项
⑴清洗拌缸。防止彩色沥青混合料受到污染。
⑵设置浅色结合料输送管线。防止原沥青输送管线中残留沥青的污染。
⑶颜料人工投入。按颜料比例事先称好装入塑料袋中,当集料进入拌港立即投入颜料。
⑷控制温度。彩色沥青混合料对温度比较敏感,过高的温度容易造成无色沥青老化,较低的温度造成压实困难,故应严格彩色沥青各个阶段的施工温度,确保施工质量。加热温度根据沥青结合料的黏温特性做试验确定,一般结合料加热温度150℃~160℃,石料加热温度为160℃~170℃,出料温度为145℃~155℃。在生产过程中严格控制加热温度,并不随意改变拌和时间,以免造成不同批次生产的彩色沥青混合料颜色有明显的差异。
⑸控制拌和时间。每盘拌和时间较一般沥青混合料延长10~15s,以保证颜料分散均匀。具体拌和时间为:干拌时间不小于10s,喷入结合料、加入矿粉后搅拌不少于45s,即总拌和时间不小于55s。经拌和的彩色沥青混合料必须颗粒均匀、色泽一致,集料所有颗粒都将被结合料所覆裹,不得带有花白斑点、离析、结块或成团、粗细分离以及色彩明显差异等现象。
⑹摊铺碾压。在摊铺前将摊铺机熨平板、螺旋器、收料斗等用溶剂擦洗,并用热白料干搅,以彻底清理残留的黑色沥青。铁锹、刮板在使用前用食用油与水配置的液体浸泡,以减少对彩色沥青混合料的黏附。在摊铺过程中如发现严重污染、离析、色彩明显差异的混合料予以清除。摊铺温度控制在140℃以上,松铺系数约为1.15~1.25。由于铺筑厚度仅为3cm,彩色沥青混合料散热比较快,因此摊铺后立即碾压。碾压前将压路机光轮擦洗干净。初压温度控制在130℃以上,静压1遍以固定路缘边线,如发现不平整、粗细离析严重立即修补。复压仍采用静压方式,碾压3~4遍,终压以消除轮迹线为度,终压温度控制在80℃以上。对于紧
路缘石处的彩色沥青路面采用手推式振动碾进行碾压。在碾压过程中控制好碾压速度,避免紧急制动;注意压路机洒水,防止?a href="baidu.com" target="_blank" class="keylink">陈志砥鹆で嗷旌狭希痪×勘苊獠忍#⒆⒁庋故倒讨蟹乐怪芪嗤炼圆噬访娴奈廴尽?
⑺严禁在施工气温低于10℃以及雨天、路面潮湿情况下施工。
4.彩色沥青混凝土路面技术的发展
目前国外重点是对彩色沥青及其混凝土路面技术产品系列和品种的研究,具体在以下几方面:1)胶结料(彩色沥青)生产途径从传统里减压脱质向利用现代工业石油化工产品调配出与沥青性能相当的聚合物浅色胶结料(彩色沥青)发展,并研制开发了红、黄、蓝、绿、驼色(本色)为主色的一系列彩色沥青,其色彩、性能更加优良,寿命更长;2)彩色沥青混凝土的生产和施工工艺也得到了不断改进,取得了很大的成就,已先后铺设和开发了红、黄、蓝、绿等10多种彩色沥青混凝土路面和生产技术及其路面施工的工艺流程,形成了一套完整的彩色沥青混凝土路面应用技术;3)在彩色沥青混凝土材料里掺入夜间能发光的材料如玻璃珠。发光效果更好,使道路在夜间更醒目,针对我国公路网线复杂,车辆众多的情况,具有很高的实用价值;4)另一种技术是彩色慢裂快凝乳化沥青稀浆封层。它是将彩色沥青与稀浆封层技术结合在一起的彩色稀浆封层铺设,由于薄层罩面,无需对原有路面进行铣刨等前期处理,所以施工方便,降低了彩色沥青路面成本。该技术适合城市施工,具有很高的发展价值。
【关键词】道路工程;旧水泥混凝土路面;沥青加铺
道路工程旧水泥混凝土路面实施沥青加铺,从施工环节到设计出发点,都是极具思考性与系统性的,最重要的都会受到环境和施工原路面的情况有所改动,策略永远是鲜活的,不会像概念以及定义一样,只要用一条就能在相关领域所向睥睨,所以对道路施工建设方案规划比较好的案例,作为实践参考,吸取并采纳其中的知识点,对提升道路建设质量与发展是非常有必要的。本文截取了某道路工程的施工方案,希望从中可以探寻到对道路建设施工有帮助的设计理念。
1.实例情况简述
388省道作为张家巷主力交通枢纽,其重要意义不言而喻,它于92年间进行整修改建,在这项成功的工程背后,蕴藏着巨大的宝藏,那就是它的改建理念与设计初衷,这条省道的长度原为26.43千米,宽为40米,路层厚度为24厘米,在该省道数据基础上实施沥青加铺。
2.对原路面进行评定及评定方向与方法
2.1标准数据评定
混凝土道路实施沥青铺建,其施工前必须对原路面进行标准的数据评定,不仅保证施工进行的顺利也为施工人员的人身安全和社会安全负责,这一项规定也是通过我国混凝土道路相关规范所下达的政策,既有政策国家必然给给予了相关评定标准,只有符合标准的前提下才能实施改建施工,评定标准主要针对旧路面的断板率展开评定。弯沉检测是388道路工程考量混凝土路面承载力的主要检查方法,采用弯沉检测主要从3个方面入手,首先是路面整体的承载力,评测标准取决与弯沉测试与刚度分析,通过测量数据考究该路面的弹性张力。其次是板角脱空状况,通过半角弯沉测试来完成。最后是接缝传荷能力判断,将弯沉传感器比量在横缝上,通过得出的沉差与传荷系数下定义。
2.2路面实际情况考量
为了使后期开展加铺计划进行更为畅通,需要在沥青铺加前对原路面进行一项全方位的“体检”,所谓“体检”只是对原路面定性为一个整体的系统,通过细化分支环节逐一进行调查,从而得出数据,再根据数据的多相结合,总结出一套有针对性的策略,这对道路改建铺加工作是非常有必要的,体检的环节细化可根据施工开发项目组而定,但就388道路工程而言,原路面的交通量、破损痕迹及裂缝程度统计、混凝土板有无出现脱空现象以及接缝传荷能力等是388道路工程实施加铺前调查的主体。
3.路面加铺方法
3.1一个目的三种对策
根据旧水泥混凝土路面各种情况的考量,应该采取多政策进行储备工作,以便出现阻碍随时切换,保证施工进度和质量。388道路工程针对原路面加铺制定了三种方案,分别为破碎利用、不破碎利用和完全移除三种。这三种方案对应效果各有不同。不破碎利用是指在原有的混凝土路面上直接作为基层而施工,这种方法可以避免前期经费的过分花销,是比较保守的施工方案,但是由于原混凝土路面毕竟处于老旧状态,在这种情势下加铺,难免在以后发生问题,到那时在进行整修就会比较繁琐,资金方面动用较大,为了避免这种负面现象的发生就要勤于加强路面的保养,而保养又将是一笔费用。破碎利用通常被应用于原混凝土路面破损情况交与严重的情况下,将这些损坏程度较为严重的混凝土路面进行粉碎,使其呈现出均匀网状破碎,这样不仅可以使路面的承载力得到加成,还能预防加铺后内板断裂的现象发生,并且在反射裂缝的预防上也有明显效果。当原混凝土路面损坏严重,已经不具备任何利用价值时,就需要采取完全挖出的处理方式,但是挖出后必须对基层进行重建,所以前期资金会有一定花销。另外挖掘后的混凝土板层要妥善处理,不能随意丢弃,否则会造成环境污染,影响社会效益与城市形象。
3.2防治反射裂缝的对应方法
反射裂缝对于沥青加铺来说有着致命的影响,是最具代表性的危害之一,如何杜绝或延缓反射裂缝在旧混凝土路面加铺工程中出现,对道路重塑工程来说是一直在试图突破解决的难题,虽然其对应方法还有很大的提升空间,但是目前的反射裂缝防治技术已经相当纯熟,从388道路工程中我们可以看出他们采用4对应方式:
(1)确保沥青材料的质量,原材料的质量对施工质量有着直接的反映,与此同时还能互补其它环节的不组,所以沥青原材料的质量需求非常有必要,在加铺厚度上相较以往也明显增高。
(2)强化混凝土强度,强度的提升工作可以多想进行,比如使调制材料的密度增加,使其更为紧密结实,其次是内部骨骼,就是半刚性基层的设置,388道路工程将其设置应用在路面中间。
(3)吸收层的设置是必须的,能够避免积水渗透到不应该渗透的部位,发生腐坏,为此,排水通道的设计应与其紧密结合。目的就是加强路面的防腐防潮效果,因为层板的腐化与湿度过大都是引发路面发生裂缝的导火索。
(4)使路面存在影响施工质量的危害因素最大化清楚,比如垃圾、植物根茎等。
4.水泥混凝土路面加铺方法
4.1加铺方法1
沥青的选择,橡胶沥青无论其抗水腐能力还是强度韧性在沥青这个大家族中都是佼佼者,非常适用于道路的加铺,橡胶沥青混合料的优异之处,有国家专门进行测量,实验表明一厘米混合沥青材料等于两厘米常规沥青混合料层。为了使沥青延缓车辆碾压所带来的损毁,在中间层应采用SUP-20路面,388道路工程所采用的正是这种方法。将ATB-25应用于下层结构,这种方式对应交通量频繁区域非常适合,能够抵抗车辆在同一轨道反复碾压形成的凹陷或形变。
4.2加铺方法2
上层使用SMA,下层使用SUP,SBS改性沥青贯穿应用于两层之间。这样的加铺不仅强化路面刚性,防水能力也较好。SMA目前在我国道路加铺受到广泛好评,它大幅度降低了路面维护费用,针对特大型车辆交通频繁区域,可以将水泥碎石作为基层加铺厚度为25厘米,使行车荷载要求得到最大程度的满足。
5.结束语
沥青加铺旧水泥混凝土方式已经成为道路重塑必不可少的趋势,其种种收益效果更直观的表明了该方法的可行有效之处,文中所提及的反射裂缝作为道路重要病害之一,其完全根除的方法尚未得到证实,目前的防治策略只能起到避免和延缓的作用,但是随着时间的推进和科学经济的发展,旧混凝土加铺方法一定会取得进一步完善。■
【参考文献】
[1]杨斌.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构研究[D].长安大学,2005.
[2]朱雷刚.旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计[J].现代交通技术,2012,9(4):25-28.
关健词:旧水泥路面状况评价加铺优化设计
中图分类号: U418.8 文献标识码: A 文章编号:
由于水泥混凝土路面具有强度高、刚性大、耐久性和稳定性好,且养护成本低、使用寿命长等优点,上世纪80年代以来,我国大多数的交通路面修筑的形式主要为水泥混凝土路面,尤其是在国省道上,先后相继修建了大量的水泥混凝土路面,因此该种路面在我国各等级公路中占有较大比例。但随着国家经济的高速发展,交通运输量的急剧增加,汽车轴载日益重型化,导致出现了路面结构大量破损,道路承载力下降严重等情况,严重影响了道路的使用功能,同时也提高了车辆的运营成本。在这种情况下,道路急需进行改造、翻新或补强处理。加铺沥青层是对路面进行补强的常用方法,加铺沥青层具有延长现有道路寿命的优点,与翻修相比, 加铺沥青层不仅能短时间内恢复交通的功能,而且能有效避开对地下管网的使用影响和损坏。同时,在旧路面上加铺沥青面层施工技术、规范和工艺都比较完善,对旧有水泥路面进行加铺沥青改造是大势所趋。本文将结合对某城市旧水泥混凝土路面进行改造的过程,研究在旧水泥混凝土路面上加铺沥青层的结构优化设计。
一、工程概况
本项目位于某城市朱村街及新塘镇,起点位于朱村街与G324相交,途经神岗村、斯庄 、石迳村、宁西广场,终点与X289相连,是连接朱村及宁西的主要通道,路线总体走向为由北向西南,路线长约8.438公里,采用一级公路结合城市次干道标准进行改造,双向4车道,路面16.5m,设计速度80km/h,局部60km/h。路线区属于南亚热带海洋性季风气候带,气温受偏南季候风影响,夏长冬短,炎热多雨。多年平均气温21.6℃,夏季最高气温大于38.2℃,冬季极端低温-1.9℃;年总降雨量1558.5~1876.5mm,占全年降雨量46.7%,7~9月多台风雨量,占全年降雨量36.27%。
二、旧水泥路面的状况调查、评价与处理
旧水泥混凝土路面状况是反映旧路面使用现状的基本资料,是旧混凝土路面改造设计的主要依据。通过对路面结构的完整性、强度以及表面功能的调查和检测,以取得各种损坏的类型、损坏程度的基础资料,作为旧水泥混凝土路面处理的依据。
本次检测路段共分为四个,分别是路段一、二桩号为K0+000~K2+040,路段三桩号为K2+040~K6+031,路段四桩号为K6+031~K8+430,路线总长度8430m。根据检测单位对旧水泥混凝土路面的接缝传荷能力、顶面当量回弹模量、水泥混凝土板脱空、破损率(DR)、路面状况指数(PCI)、断板率(DBL)、错台情况、基层抗压强度(土的承载比CBR)、基层厚度及完整性(取芯)和路基含水量进行了检测调查、分析和研究,形成《道路检测报告》,根据报告对各种病害、破损状况的数量及其严重程度进行评价。
1、路面破损率(DR)、路面状况指数(PCI)和断板率(DBL)和错台情况统计分析
通过本次路面破损状况调查,对路段三、路段四路面破损状况进行了统计及评价,本次检测总长度6390m。其中路段三K2+040~K6+031检测车道数为2个,路段四K6+031~K8+430检测车道数为4个。根据《公路技术状况评定标准》JTG H20-2007评价模型,对本项目路段三、四进行路面状况评定,其中路段三破损率(DR)为2.6%,路面状况指数(PCI)为83.4,评价等级为良;断板率(DBL) 为5.17%,评价等级为中;错台长度111m,平均值12.5mm,最大值19mm。路段四破损率(DR)为4.23%,路面状况指数(PCI)为79.3,评价等级为中;断板率DBL 为6.98%,评价等级为中;错台长度368.5m,平均值13.7mm,最大值25mm。
2、基层厚度及完整性(取芯)和路基含水量
本次钻孔抽芯检测路基厚度及含水率,总共现场抽取点数8个,均匀分布路段一、二、三、四。各路段路基厚度及含水率统计结果如下:
3、旧水泥混凝土路面基层顶面当量回弹模量
通过本次FWD落锤式弯沉仪检测混凝土路面基层顶面当量回弹模量,总共检测点数为3372个,测得基层顶面当量平均回弹模量Et为186.42MPa。其中路段四(K6+031~K8+430)左二车道基层顶面当量回弹模量最大,为283.55MPa;路段一、二(K0+000~K2+040)左二车道基层顶面当量回弹模量最小,为140.35MPa。
4、旧水泥混凝土路面板脱空情况
本次水泥混凝土板脱空检测板数1719块,脱空板块数190块,占检测板块数的11.05%。其中路段三检测848块,脱空板数92块,占检测板块数的10.85%;路段四检测871块,脱空板数98块,占检测板块数的11.25%。
5、水泥混凝土板接缝传荷能力统计,结果为:
6、路面交通情况
本路段重型车辆较多,车辆超载情况严重,局部路面出现了不同程度的损坏,现有路面还不断产生新的裂缝,由于原路面结构层太薄,无法满足现有交通量的需求。经研究,决定对旧水泥混凝土路面病害处理完善后,根据需要在旧路面上加铺水泥稳定层和沥青混凝土面层,形成沥青混凝土路面。
7、旧路面的处理
根据《道路检测报告》对旧路面各种病害、破损状况及其严重程度进行分析,决定保留旧水泥混凝土路面,采用兰派冲击压实法对旧路面进行冲击破碎成40~50cm碎块后,撒布石粉碾压密实作为沥青面层的下承层。
三、旧路加铺沥青层的设计要点
对旧水泥混凝土面板处治后,应使基层弯沉、综合模量达到规定值,最大满足加铺层结构设计的要求,以保证加铺层在设计期限内的使用和安全性能。
1、抗滑性。特征指标为横向力系数SFC60和构造深度TD。从集料选择和级配组成设计入手,提高面层抗滑性能,要求横向力系数和构造深度满足城市次干道的抗滑指标要求。
2、高温稳定性。即具有较高的抗车辙能力和抗挤压破坏的能力,不使车辙过深而影响交通安全。考虑到该道路的气候环境,最高气温达到38.2℃,对高温稳定性提出了较高要求,要求采用高粘度沥青、优质矿料的高性能沥青混凝土。特征指标采用动稳定度和永久变形系数。
3、水损害问题。该道路年降雨量为1558.5~1876.5mm,属于多雨地区。我国沥青路面早期损害的一个重要因素就是水损害。评价加铺层沥青混合料水稳定性的特征指标有粘附性、试件冻融抗拉强度比。
关键词:机械设备;使用管理;沥青混凝土路面
中图分类号:TU85 文献标识码:A 文章编号:
0引言
随着社会的进步,我国公路建设的形势也随着大力发展,目前施工企业投入机械设备的数量越来越多,种类配套愈来愈齐全,性能日益先进可靠,尤其在沥青混凝土路面施工中,机械设备种类繁多,其使用、管理、维修全面影响到路面施工的各道工序。机械设备性能的发挥和管理措施能否满足工程施工需要,是否与工程管理相匹配,决定着施工企业的经济效益和路面工程质量。沥青路面施工中每道关键工序都应以机械设备为主,项目部必须设立一套综合协调管理机构。
1、建立严格的管理机构
为了保证机构内信息传递快捷无误,管理人员、班长、机械设备操作工必须明确分工,岗位责任明晰。首先应该挑选一名具有机械设备专业知识、路面施工经验和组织协调能力的人员任机务管理组长。配备财务兼统计人员一名、采购员一名、油料供应兼保管一名,安全员一名。在沥青拌和、成品料运输、路面施工机械维修保障中设立四个班组,均有一名班长。同时,应建立合理的信息通道,以保证机构内生产信息的沟通,处理快捷、得当。所有机械设备各工种、岗位人员必须在施工前进行培训。目前,质量管理体系已在各种行业中运用,在企业员工思想中有很强的认识基础。路面施工中机务管理应用质量管理体系,能明确各岗位对路面施工质量的作用、贡献、地位和要求,记录各岗位履行职责情况、工作状态、工作效率、工序间的认可情况。月底由统计员统计、核对,机务管理组根据细化了的管理办法提出整改措施和评定奖罚结果。
2、沥青拌和设备的操作、维护、管理
沥青拌和设备运行中的性能稳定是沥青混合料质量的关键所在。要保证沥青混合料的产量、质量的稳定(均匀及料温、油石比的稳定),沥青拌和设备操作、维护必须从以下几方面控制管理。
2.1机组人员素质
要求操作工、巡视维修工、电工均应掌握各自所从事工作的相关知识规范。
2.2机组调试阶段要求
机组装配、电力线路连接符合设备安装规范;各运转部位如减速器、电机、轴承保养到位;控制电路接线无误,电路开关、接触器、变压器、时间继电器、热继电器、熔断器性能可靠、正常。调试基本原则为:先部分后整体,先单机后联动,先空载后实载。
2.3沥青拌和设备的运行
机组起动应按设备说明要求顺序,前一电机运转达到额定转速后再起动后一电机(必须先去掉电机上的防雨物品)。干燥筒温度达到预热要求,沥青循环正常后,进料速度逐渐加大(必须排空各热料仓内存料)。根据气温、石料含水量、出料温度调整机组运行参数。机组运行由手动转为自动后,操作工应在控制室监测运行情况,维修工应巡视各总成运行状态,发现问题及时采取措施。机组点火时安全至关重要,若点不着火必须抽净干燥筒内燃油气雾,负压必须达到要求。
2.4沥青拌和站的保养
为了确保机组的保养到位必须注意:
(1)定人定岗,明确职责,熟知保养规程,保养前后工作由班长签认。
(2)把需要的部位、时长、油品种打印成表格,印制成册,专人负责。
(3)每班停机时,检查各部位有无松动、漏油、损坏。电路接线有无松动、破损,气路有无漏气,油路有无渗漏。
(4)下雨前所有电机必须覆盖好。
2.5摊铺机的操作、管理
(1)摊铺机工作前,搞好保养,检查各部位有无松动异常,液压油、燃油是否充足。完全清理料斗、送料器、螺旋叶片、熨平板、行走链板中的粘附物。更换磨损过度的螺旋叶片、熨平板、送料器的刮料板。
(2)对照摊铺引导线搞好移位,按摊铺宽度调整好摊铺机。每块熨平板下垫厚度为松铺厚度减去压实厚度的木板。.
(3)启动预热摊铺机至140℃,空载运行,观察仪表,检听机声判断摊铺机工作状态,调试好路拱控制机构及自动找平仪器、物料探位器。
(4)为了匀速摊铺,根据公式确定摊铺速度。
(5)振捣频率确定原则是摊铺速度快,振频高,摊铺厚度大,夯锤行程大。
(6)摊铺机初始仰角调整应在试铺阶段进行。厚度为摊铺厚度乘以松铺系数(先根据经验试铺后确定),宽5~10cm放在熨平板下,提升油缸让其处于浮动状态。转动左、右两只厚度调整螺杆,使它们处于微量间隙中立位置。用手动调整初始工作仰角,正确与否只能通过实际摊铺厚度检验。每调整一次,必须在摊铺5m范围内作多点厚度检验,取其均值,与设计值比较。一次调整后,在测定均值前不得做任何调整。
(7)等新运来(第3车或第4车)混合料倒入摊铺机,开启送料器,混合料淹没螺旋叶片2/3高度,预热lOb15min,摊铺机剖料板、熨平板、接缝处进一步预热后起步摊铺。
(8)起步速度小于1.5m/min,不开振动振捣,待熨平板到达热料上后再开振动振捣,并缓慢加速至正常作业速度。
(9)为防止摊铺时混合料离析,摊铺机分料器两端最外侧螺旋叶片应反向安装;运料车离开时,料斗内尚有10cm存料即拢料,待恢复原状时下一运料车即开始卸料。
(10)大型摊铺机设有前后两套调拱机构,其前拱的调节略大于后拱,差为3~5mm。
(11)摊铺厚度小于10cm时,刮料护板底刃应高于熨平板前缘13~15mm,刮料护板必须平直,确保熨平板全宽范围内堆料高度一致。
(12)若必须停机等料时,料斗内至少应有1/3存料,下次启动时料斗装满后再启动。并且先行走再起振,每天摊铺结束时,在接近端部处,当料斗内还有1/4料时,稍稍抬起熨平板驶离现场。
(13)摊铺工作参数不应频繁变动,以确保路面密实度均匀,平整度良好,调节摊铺厚度应细测慢调。
(14)每日工作之后,摊铺机机组人员应会同施工人员总结、评价、分析摊铺质量,做好记录。
(15)每日按摊铺机保养规程做好例行保养和检修工作,由摊铺机长签字确认。
2.6路面压实机具的操作、管理
沥青混合料碾压是确保路面质量的最后一道关键工序,目的是达到均匀的压实度、平整度,所以必须有正确的压实工艺和严密的管理措施。
(1)原则:紧跟、慢压、高频、低幅,严格控制压实温度、压实速度、碾压遍数、工艺工序。
(2)试铺阶段根据以往施工经验确定的碾压工艺、压路机工作参数进行试验,检测效果进行评价分析后确定初压、复压、终压工艺。
(3)压路机应始终跟在摊铺机后10~20m,其驱动轮应朝前进方向。
(4)碾压段每段应在20ITI以上,每次靠近摊铺换向时,应与前次碾压痕迹尾端纵向错开1~1.5m(成阶梯状),另一端换向应在已压实路面上进行。
(5)采用错轮碾压,重叠量应为30cm,在全幅宽度内向中心碾压,最后主轮一次完成骑缝
3、总结
加强机械设备使用管理是确保沥青混凝土路面质量的重要保障措施,只有机务管理同路面施工管理有机协调,采取先进的施工工艺,敢于开拓创新,工程质量才能得到监理、业主和社会的全面认可。
参考文献:
【关键词】混凝土;路面施工
1、拌和设备的类型及选择
(1)由于沥青混凝土公路在施工过程中所用到的各种沥青和混凝土材料都不是成型的,而是需要根据工程的不同需要进行调配和拌合的,所以其拌合设备的选择对于材料的质量的影响是非常大的。一般来说,目前公路工程中常见的沥青混凝土拌和设备可以划分为三种:即大型拌合设备、中型拌合设备和小型拌合设备。通常情况下,大型设备指的是400t/h以上的固定设备,而适中型设备指的是30~350t/h左右的半固定式设备,小型设备则通常为30t/h以下的设备。
(2)在对沥青拌合设备进行选择的过程中,不仅要根据工程实际情况考察期容量,还要对其拌合的频率和次数以及所需时间进行测量,以保证达到最佳的材料拌合效果。
2、运输车辆的组织
所谓运输车辆的组织,就是指在公路的路面施工的过程中,涉及到各种材料的运送以及物资的供应,而这一切都需要通过车辆的运输来实现,所以,如何选择正确的车型一会配套机械就显得非常重要。
一般来说,在车辆的运输过程中,要尽量避免临时停车,以避免已拌合材料产生离析。所以,车辆运输时,不仅要充分的考虑车辆的承载能力,和运输时间等因素,还要计算工地卸料和等待的总时间,然后确定一个相对科学的运行路线和运行速度。
此外,还应该严格的控制材料运输车辆的数量,因为摊铺设备的摊铺速度是固定的,所以当运输车辆过多过密时,就会导致材料的堆积,从而影响材料的摊铺质量。一般那情况下,以4~5辆待卸车为宜。与此同时,有关工程管理部门的工作人员还要做好材料运输和摊铺过程中的衔接工作。
3、摊铺设备的选择
摊铺作为沥青混凝土路面施工的有一个非常重要的环节,对于路面的质量的形成有着非常重要的影响。而摊铺设备作为整个工程施工过程中结构最为复杂,功能最多、操作最难的设备,其管理和控制也是施工管理的重点内容之一,下文中笔者将对摊铺设备的选择的问题进行具体分析。
3.1沥青混合料摊铺机的类型
就目前我国公路工程的应用情况来看,沥青混合材料的摊铺机一般来说可以根据不同的标准分为几种不同的类型:首先,按照摊铺设备的行走方式的不同,可以将其分为拖式以及自行式两种;其次,如果按照装置的类型不同,可以分为轮胎式、履带式和轮胎履带组合式三种;再次,以传动方式为标准的话,可以将其分为机械式和液压式两种。具体的设备的类型的选择,不仅于结合其自身的操作特点,还要从工程的实际需要的角度来考虑,如轮胎式虽然灵活性高、便于操作,但是其摊铺面积较小,所以不适合大型的公路路面,也就是说在设备选择的过程中要充分考虑其应用优势和缺陷。
3.2摊铺机的摊铺宽度和速度
摊铺作业的操作过程中,最重要的因素就是速度和宽度,所以要求操作人员要对机械具有较高的控制能力,并且能够结合工程的实际情况,如工期要求、质量要求等来调整进度。对于我国高速公路来讲,由于摊铺机采用高密度熨平板,故宜使用较低的摊铺速度。摊铺机的速度可按下式计算V=C/140WD式中:V为摊铺机的速度,m/min;W为路面铺筑宽度,m;D为路面铺筑厚度,m;C为沥青拌和设备的能力,t/h。国内高速公路的各结构层厚度一般为4~8cm,在实际施工过程中发现2~6m/min的作业速度都可使结构层有较好的平整度和较高的作业效率。摊铺质量和摊铺效率不仅和摊铺速度有关,还与摊铺机是否连续作业、压路机的碾压情况、路面机械配套协调有关。所以,摊铺速度的选择还要考虑拌和设备、运输车辆、压路机的碾压等各方面的因素来综合选用。
3.3摊铺机的振动和振捣系统
目前国内的摊铺机都带有振动和振捣系统,对于各种不同结构和不同厚度的路面而言,应采取不同的振动和振捣频率与振幅。
4、压实设备
就目前来看,我国公路工程中最常用的压实设备有静力光轮压路机、轮胎压路机和振动压路机几种,每种设备的应用特点不同,下文中笔者将详细论述。
(1)轮胎压路机的工作重量一般为5~25t,目前施工中常用的是前5轮后6轮的9~25t轮胎压路机,轮胎压力在500~620kPa之间,轮胎压路机可靠它的揉压作用更进一步地提高密实度,减少表面细裂纹和孔隙。
(2)沥青路面施工常用的振动压路机质量为7~18t之间,激振力为150~300kN之间,将其一般分为两种类型:一种是单碾压轮式振动压路机;另一种是双碾压轮(串联)振动压路机。双驱双振的串联振动压路机有可调的振频和振幅。串联振动压路机的转向系统有:铰接转向、前轮转向及前后轮偏移的铰接转向。
(3)施工生产中选择压路机种类、大小和数量时,应考虑摊铺机的生产率、混合料特性、摊铺厚度、施工现场的具体条件等因素。摊铺机的生产率决定了需要压实的能力,从而影响了压路机大小和数量的选用,而混合料的特性则为选择压路机的大小、最佳频率与振幅提供了依据。如混合料矿料含量的增加、骨料最大尺寸的增大、沥青稠度的提高都会使压路机工作能力下降,要达到要求的密实度就需要较大压实能力的压路机,选择压路机重量和振幅,应与摊铺层厚度相适应,摊铺层厚度小于6cm,最好使用振幅为0.35~0.6mm的中小型振动压路机(2~6t),这样,就可避免材料出现堆料、波浪。研究混合料冷却速率表明:利用温度参数可以相当准确地估算有效压实时间。所谓有效压实时间是指混合料从摊铺后的温度降低至最低允许碾压温度所需的时间,可用于压实的有效时间取决于混合料摊铺后的冷却速度,这种有效时间的估计可帮助工地工程技术人员确定需要多少台压路机。
【关键词】沥青混凝土路面;早期破坏;成因;控制
随着我国城市公路工程不断网化,沥青混凝土路面以其独有的、较好的耐久性和行车舒适性占据了我国公路的较大比重。沥青混凝土路面具有较好的力学性能,并且坚韧、平整,具有良好的抗滑、抗渗和耐疲劳的性能;同时沥青混凝土路面还具有较高的温度稳定性,可以抵抗由于温差大而产生的路面开裂。但是由于各种原因,沥青混凝土路面早期破坏时有发生,有的产生横、纵向裂缝,有的局部拥包,有的产生路面汲浆、路面边部断裂、局部的沥青混凝土层剥落等,不仅影响了工程的观感质量,也影响了路面的整体性和行车的安全性,同时沥青混凝土路面的早期破坏,导致雨水的浸入渗透,使路面基层、路基遭到侵蚀、破坏和变形,加速了沥青混凝土路面的破坏,从而影响公路的使用寿命。
沥青混凝土路面早期破坏的成因较多,主要是由于各种外界因素作用在沥青混凝土路面的抗拉、抗挤应力大于沥青混合料的极限强度,从而造成沥青混凝土路面产生开裂,加之雨水侵蚀造成早期破坏。另外,在施工过程中,各施工工序处理不当,也会对沥青混凝土路面的质量造成隐患。
1 沥青混凝土路面属柔性路面,它具有良好的防渗功能,但各种因素影响使沥青混凝土路面的抗渗性降低,就会产生沥青混凝土路面的早期破坏。
1.1 沥青混合料的影响
沥青混合料摊铺在路面基层上,混合料的级配及密实性对沥青混凝土路面的抗渗性起决定性作用,开级配沥青混合料的孔隙率较大,抗渗性较差;而密级配的沥青混合料孔隙率较小,一般在6-8%,可以有力地阻止水份的渗透作用,所以一般沥青混凝土路面底层采用粒级稍大的混合料结构层,而面层采用粒级较小的且较密实的结构层,如AK-16和SMA-13等。有利于提高沥青混合料路面的抗滑性和抗渗性,使路面形成一个整体的防渗结构,减少沥青混凝土路面早期破坏的可能性。
1.2 温度因素的影响
沥青混凝土是一种在高温下拌制、摊铺碾压成型的一种柔性路面材料,所以温度对沥青混凝土质量影响较大。根据所采用的沥青的种类的不同,拌制沥青混凝土时集料加热温度、沥青的加热温度都有所不同,改性沥青温度稍高于普通沥青,但都不能超过沥青的允许加热温度,否则沥青会老化,使粘结力下降,从而降低了沥青混凝土路面的抗疲劳性能,使路面发生早期破坏。
另一方面,温度的影响同时也体现在沥青混凝土路面的摊铺及碾压成型过程中。沥青混合料运输到现场的温度一般在140℃左右,在此温度下进行混合料摊铺比较容易成型,而且密实。改性沥青混凝土一般采用高频低幅紧跟慢压的施工方法,对沥青混凝土进行压实,才可以达到沥青混凝土设计的强度和密实度。如果沥青混凝土的施工温度过低,在90℃时仍未碾压密实的情况下,如在摊铺特大江桥等周围环境温度较低时的混凝土将会产生由于沥青温度低所造成的过振,甚至造成路面开裂,降低路面的强度。同时由于光轮压路机的强行振压,也会降低路面的抗滑系数,导致路面强度降低,产生裂缝。
1.3 沥青混凝土路面裂缝影响
沥青混凝土路面裂缝的成因是由于各种因素作用产生的拉应力大于沥青混凝土的极限抗拉强度时,就会引起沥青混合料的开裂。造成沥青混凝土路面产生裂缝的因素较多,如地质条件较差的软基地段,造成路基整体不均匀沉降,导致路面结构基层及面层产生较大的剪切应力及拉应力,超过沥青混凝土的极限抗拉强度时就会产生裂缝;路面基层的平整度、强度对沥青混凝土路面的稳定性影响也较大,如果路面基层在施工中的平整度达不到要求,会造成沥青混凝土路面厚度不均匀,沥青混凝土收缩时,会在薄弱点产生裂缝,由于石灰类、水泥稳定类基层都属于半刚性基层,因为其干缩作用产生裂缝,沥青混凝土面层也会随之产生反射裂缝;另外气候温差大、沥青混合料质量、城市道路的地下管线多等因素影响都会产生沥青混凝土路面的裂缝,沥青混凝土路面产生的横向、纵向、网状裂缝造成了路面早期破坏的影响因素。
1.4 沥青混凝土路面早期破坏的其它方面影响因素
①透层油的影响
半刚性基层同沥青混合料面层之间是通过透层油来粘结的,透层油除粘结作用外,还有对基层起保水作用,防止基层过分干裂产生收缩裂缝,也对上部沥青混凝土渗透过来的水分起封闭作用,防止渗漏到基层产生水害。有的透层油在施工过程中被施工机械破坏,降低了它的作用,造成沥青混凝土路面早期破坏的隐患。
②施工机械的影响
沥青混合料一般采用摊铺机摊铺,而所选择的摊铺机械性能也直接会影响路面的质量。若机械一次性摊铺过宽,摊铺机的螺旋器在给料时,两侧边部的混合料会由于送料太远而产生粗骨料集中,中间部位会因螺旋器的不断旋转而产生细骨料集中,从而造成路面的整体强度不均,抗渗性能下降,造成早期路面破坏的隐患。
③路面附属结构质量的影响
公路的附属工程对路基、路面都起到加固和稳定的作用,如质量达不到要求,就会产生路面破坏隐患。如高速公路两侧边坡的护坡砌体,与紧急停车带的硬路肩,若砌筑不牢固就会产生沉降,路肩板和沥青混凝土路面间会产生裂缝,雨水侵蚀造成塌边及塌坡现象。
2 水对沥青混凝土路面早期破坏
由于沥青混合料的不均匀性,温度的影响,路面裂缝以及其它因素等所造成的沥青混凝土的耐疲劳性能、抗滑性、抗渗性能的减弱,都会因水的作用而加剧沥青混合料路面的早期破坏。
雨水及绿化用水等从路面的薄弱环节渗透到路面结构层中。夏季水会同空气中的CO2产生酸质对沥青起剥离作用,降低混合料的抗疲劳性,部分水分由于透层油的质量达不到要求,而渗透到基层及沥青混合料之间,由于车辆的不断作用,造成基层骨料同面层之间的不断摩擦,情况严重时就会产生汲浆现象。雨水渗透到沥青混合料空隙里,由于水的冻融,体积膨胀,使沥青同骨料间产生剥离,造成路面的破坏。
本文对沥青混凝土路面的早期病害及其原因进行了分析与研究,总结了影响沥青混凝土路面早期破坏的几点成因,指出了今后主要的研究方向,当务之急是加快对沥青混凝土路面早期破坏的进一步研究,为设计和施工提供指导;同时,还要加强对沥青混凝土路面早期破坏质量控制方面的技术,另外,还要改进摊铺技术及提高施工质量,从根本上解决沥青混凝土路面早期破坏问题。
参考文献
[1]《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)
[2]《公路沥青路面施工》
关键词: 沥青路面 裂缝 防范 建议
中图分类号:U416.217文献标识码: A 文章编号:
引言
随着国民经济的进一步发展,现代交通四通发达,而公路桥梁作为现代交通工程建设发展的重要组成结构,是保障现代陆地交通快速、安全运营发展的主要承载体。沥青混凝土路面工程可以有效改善公路道路行车通行质量、提高行车舒适性和效率,同时具有较高稳定性、安全性、以及投资经济性,在中高等级公路工程中得到广泛推广使用。虽然在公路路面设计过程中采用较高设计标准,以及施工过程中采用先进施工工艺、技术、和施工机具,但随交通运输承载重量的不断增加,以及行车密度的进一步加大等多种复杂不利因素的共同作用,公路沥青混凝土路面的安全性和运行环境变得相当复杂,再加上自然环境侵蚀等不利因素的影响,公路沥青混凝土路面出现不同程度的裂缝、沉陷等病害问题,尤其是裂缝病害,已成为公路沥青混凝土路面最为常见,也是最为严重的病害之一,是影响路面安全舒适行车质量的不利因素。因此,对沥青混凝土路面裂缝产生的原因进行认真分析,并提出有针对性的治理措施,有效提高沥青混凝土路面综合行车质量水平,就显得非常有实际意义。
1.沥青混凝土路面裂缝主要表征
沥青混凝土路面的主要表征形式,如果按裂缝形状可以分为横向裂缝(横裂)、纵向裂缝(纵裂)、龟状裂缝(龟裂)、以及网状裂缝(网裂)四种形式;如果按荷载类型可以划分为荷载裂缝和非荷载裂缝(包括:温缩裂缝和干缩裂缝两大类);如果按路面有无沉陷可以划分为沉陷性、疲劳性、以及非沉陷性早期裂缝等多种表征形式。
2.沥青混凝土路面裂缝产生的主要原因
2.1路基、路面整体强度不足
由于设计、施工等过程中,造成沥青混凝土路基、路面整体强度出现不足时,在路面承载较大负荷作用下,就会出现沉陷、车辙等引起裂缝病害。公路路面沥青混合料中的强度主要由矿料间的嵌挤力和内摩阻力,以及结合配合沥青矿料间粘结力以及沥青本身凝聚力共同作用形成。当公路里面沥青混凝土材料在运营过程中其弯拉强度出现不足问题时,在路面承载超过设计运行载重力作用下就会产生裂缝,也就是当外部拉应力作用大于路面基层运行抗拉强度时,在反复超重荷载作用下,路面底部就会很快出现开裂损坏,严重时还会出现车辙或沉陷等危险到安全形成的路面裂缝病害。
2.2沥青材料出现老化现象
良好的养护制度和措施体系,是提高沥青混凝土运营质量和使用寿命的重要技术措施。当公路养护措施不合理或落实不到位时,沥青混合材料就会出现严重老化,从而其应用的变形性能就会大大减弱,路面也会逐步被拉断拉裂,多呈现为龟裂病害。沥青混合料性能、路面基层材质、运营环境、施工水平、交通运输量、以及养活措施等均会引起沥青材料出现老化,进而引起沥青路面发生结构性损坏,造成不同程度的路面裂缝,影响行车质量和安全水平。
2.3运行环境不佳
2.3.1温度变化引起路面裂缝
沥青混凝土路面发生非荷载裂缝主要原因是运行环境中温度变化不均引起的裂缝。实践工程经验可知,沥青混凝土路面发生温度裂缝主要表现为横向裂缝,对于不存在分隔带的路面,其横向裂缝基本会贯通整个路面;而对于有中央分隔带的路面,会贯通半幅路面。由于运行环境中的温度变化,引起沥青混凝土路面发生温度收缩和温度疲劳,进而产生非荷载性裂缝。在温度变化下,沥青混凝土路面就会存在沥青材料性能收缩或疲劳问题。当路面收缩或疲劳拉应力大于沥青混合料应有的抗拉强度时,路面就会产生裂缝病害。
2.3.2路基冻涨引起路面裂缝
当沥青混凝土公路路基含水量较大,且设计、施工、以及后期运营维护过程中,没有建立完善可靠的排水系统时,冬季冻胀就会引起路面拱起进而发生路面断裂。
2.3.3雨水侵渗破坏引起路面裂缝
当沥青混凝土路面运行在降水频率较大和降水量较多的地区,尤其是当大量降水延续时间非常长时,雨水就可能进入到公路沥青面层中。如果进入路面结构层中的雨水不能及时有效的排出,则车辆在通过沥青混凝土面层时,就会产生较大水压力和抽吸力,就会引起沥青面层发生脱落等不利情况,甚至会造成路面出现局部松散并形成坑洞、唧浆等裂缝病害。
3.防止沥青混凝土路面发生裂缝的技术措施
根据相关设计规范标准,通过合理路面结构设计和厚度计算,设计出技术、经济等方面均较为优越的方案,确保沥青混凝土路面具有较高强度和承载能力,进而有效解决荷载型裂缝产生的问题。
3.1完善的设计方案
在优化设计方面,应该注意沥青混凝土路面产生裂缝的多方面问题,具体包括:
(1)在进行半刚性沥青混凝土路面设计时,应优选抗冲刷性能好、干缩系数较小、温缩系数较小、以及抗拉强度较高的半刚性材料作为路面基层,有效提高沥青混凝土路面基层的强度。
(2)优选松弛性能较好品质优良的沥青做公路路面沥青面层,对于缺少优质沥青的情况下,应该优选如SMA改善性沥青来提高沥青面层综合性能。
(3)在公路路面稳定度能够满足设计相关技术要求的基础上,应该优选针入度较大的沥青作为公路路面沥青面层,有效提高沥青面层综合性能水平。
(4)公路沥青面层应采用密实型沥青混凝土,提高沥青面层抗雨水侵蚀能力。
(5)要结合工程实际情况,设计出性能较为优越的合适沥青面层厚度,确保公路半刚性基层在运营过程中通常不会产生干缩裂缝和温缩裂缝,有效提高沥青混凝土路面的行车质量水平。另外,为了进一步提高沥青混凝土面层的抗温度裂缝能力,可以在沥青混凝土面层的基础上采用橡胶沥青或聚合物沥青再做一封层,有效提高沥青混凝土路面综合质量。也可以在沥青混凝土面层中设置一层应力消减(应力吸收)中间层,以提高沥青混凝土面层的抗拉裂性能。
3.2优质的施工工艺技术方案
严格控制沥青混凝土路面半刚性基层施工碾压过程中的含水量,要按照相关技术规范标准或设计要求,确保沥青混合料中的含水量始终保证在最佳水平,有效提高沥青混凝土路面施工质量水平。当半刚性基层碾压施工完成后,应采取有效的措施对沥青混凝土路面进行及时养生;待养生结束后,应立即采用乳化沥青做透层或封层;待透层或封层施工完成后,应尽快进行沥青混凝土面层施工。
4.沥青混凝土路面现有裂缝治理措施
为了防止雨水通过路面裂缝进一步渗透到路面结构中,对沥青混凝土路面造成更为严重的破坏,必须采用有效的治理措施提高沥青混凝土路面综合质量水平。
对于细裂缝(裂缝宽度在2mm~5mm)可以采用乳化沥青灌缝方式进行裂缝处理。对于大于5mm的粗裂缝而言,可以采取以下治理措施:采用改性沥青(如SBS改性沥青)或密封胶进行彻底灌缝处理。在灌缝前,应按照裂缝走向进行完善开凿处理,并用吹风机对缝内杂质进行彻底清除,确保缝内干净、干燥。然后,采用粘贴带在高温条件下将其有效粘贴在缝隙上,并压实。灌封处理法一般应选择在高温天气进行施工。
对于路基不稳定引起路面发生的网裂灾害处理时,可以采用石灰或水泥来对路基进行加固处理,或采用注浆进行加固处理,具体注浆处理深度可以根据路面裂缝具体情况而定,通常为20mm~40mm,选用含5%~10%消石灰或4%~6%水泥对地基进行加固处理后,再对裂缝路面重做基层和沥青面层。
由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂灾害处理时,应先清扫干净路面裂缝病害处,将乳化沥青均匀地涂抹在路面裂缝病害处,待乳化后,再均匀地铺上土工布加固材料,相接处应预留15cm~20cm的重叠层。并在土工布上抹一层乳化沥青,视乳化沥青沉陷实际情况,将预先筛制挑选好的石屑或0cm~5cm碎石均匀铺撒在乳化沥青上,用1.5t~3t压路机进行彻底碾压2遍~3遍后,待破乳完成及开放交通。
5.小结
在沥青混凝土路面设计和施工过程中,只有采取积极有效的设计方案和施工技术措施,减少或杜绝引起路面裂缝各种不利因素的发生,才能彻底有效解决沥青混凝土路面的裂缝问题,有效提高沥青混凝土路面工程的安全舒适行车质量水平。
参考文献: