公路沥青路面结构形式及破坏机理分析

公路沥青路面结构形式及破坏机理分析摘要沥青路面结构是目前我国的主要路面结构。在我国目前的公路建设和养护过程中，沥青路面结构的损坏问题十分突出，已经成为困扰我国交通建设发展的一个难点和热点问题。本文分析了我国沥青路面的主要结构形式和性能评价。【关键词】沥青路面；结构；早期损坏；反射裂缝；水渍在我国公路建设不断发展的过程中，沥青路面结构作为一种主要的路面结构形式被广泛应用。目前，我国约80%的路面结构是沥青路面。在公路建设取得巨大成就的同时，也暴露出一些问题。特别是在已建成的高速公路中，沥青路面结构遭受了更多的早期破坏，这明显显示出沥青路面结构长期使用性能的不足。1.沥青路面功能和结构的基本要求沥青路面的功能和作用是满足交通车辆的安全舒适通行。由于公路是暴露在自然环境条件下的岩土工程结构，沥青路面也需要满足和适应自然环境条件。根据路面的功能和作用，沥青路面结构的基本要求包括以下几个方面：1.1强度公路路面强度是指路面结构层对交通和自然因素的阻力，即承载力。1.2稳定性公路路面的强度经常受到自然气候和水文因素及变化的影响。为了确保路面满足交通车辆的需求，路面结构必须在任何气候和水文条件下保持稳定的强度。1.3平整度路面越平坦，交通车辆的振动和冲击越小，交通车辆的滚动阻力越小，从而保证交通车辆以更高的速度行驶，减少车辆损坏，减少燃油和轮胎磨损，使驾驶更加舒适。1.4粗糙度路面的平整度关系到交通安全，因此沥青路面必须满足一定的防滑要求。2.沥青路面结构的分类公路路面的一般分类如下。根据所用材料和施工方法，公路路面可分为以下类型：土质路面、稳定路面、沥青路面、水泥混凝土路面和块状路面。根据工程造价的分类，可分为低等级路面、中级路面和高级路面。根据交通荷载的分类，可分为柔性路面和刚性路面，我国增加了半刚性路面。这种方法也可以被认为是根据路面的机械性能来划分的。根据路面使用性质和技术因素，我国公路路面分为四类：高等级路面、简单高等级路面、过渡路面和低等级路面。根据路面在交通荷载作用下的工作特性，可分为三种类型，即柔性路面，包括铺设在非刚性基层上的各级沥青路面和各种有机结合料或不同结合料的土质路面和颗粒路面。刚性路面包括水泥混凝土路面和以水泥混凝土为底层、沥青为磨耗层的路面。半刚性路面，在水泥混凝土基层上用各种砌块铺设的路面。根据路面在荷载作用下的工作特性，将路面类型分为两类并进行调整，即柔性路面包括有机结合剂处理的石料路面、砾石和砾石路面、块铺路面、结合剂处理的土壤和集料改良的土壤路面等。随着我国沥青路面结构形式越来越单一，现行规范对路面结构类型的分类明显不完整。例如，在国外，半刚性材料被广泛用作底基层，而作为底基层的沥青稳定集料和颗粒材料的结构形式在当前的规范中没有定义，而国外通常将这种结构类型称为混合结构或倒装结构。3.沥青路面早期损坏的原因及机理分析根据分析和总结半刚性基层路面开裂是不可避免的结果，因为它是由半刚性基层材料本身的性质决定的。虽然我们可以通过一定的技术途径改善或提高半刚性基层材料的开裂特性，但墙体半刚性基层材料的开裂特性。根据以上分析，当水泥稳定材料用作路面基层时，交通荷载会加剧水泥稳定材料的开裂。因此，在某些条件下，基层的开裂结果必须反映在表层。材料的性质从根本上决定了开裂的发生。因此，水泥稳定材料的开裂是不可避免的。在这一阶段，如果水进入路面结构，一方面，水和水泥稳定材料中的细颗粒会在开裂和断裂后形成胶液，对开裂有一定的愈合作用。如果这种潮湿条件在短时间内改变，水泥稳定材料的强度将重新形成，但是在重交通负荷下，水泥稳定材料的开裂也可能由于加压水的渗透而加速。3.2半刚性基层沥青路面结构的反射裂缝通过对我国半刚性基层沥青路面结构早期破坏现象的调查，发现在国内许多高速公路中，由半刚性基层材料开裂引起的反射裂缝问题十分突出。半刚性基层开裂的原因是水泥用量过高。在许多高速公路上，车道上的反射裂缝很明显，而超车道上的反射裂缝几乎不存在。这证明上述对材料开裂的分析是正确的。在交通荷载的作用下，半刚性基层开裂加剧，有效使用寿命缩短，半刚性基层材料开裂引起的反射裂缝不可避免。为了避免这种早期破坏，半刚性基层的强度必须控制在一定范围内。3.3半刚性基层沥青路面结构的破坏机理目前，大多数半刚性基层沥青路面结构的破坏是从沥青面层开始的。这种破坏形式在我国一些高速公路上也有所表现，其特征也可以通过路面弯沉指数来反映，即当这种破坏发生时，路面结构面的弯沉仍然很小。对于沥青面层较薄的半刚性基层沥青路面结构，在道路交通荷载的作用下，随着沥青路面结构层间粘结状态的变化，沥青层与半刚性基层的层间粘结状态逐渐由连续变为滑动，沥青面层发生疲劳剪切开裂。随着荷载的不断作用，半刚性基层的裂缝迅速扩大并逐渐向上反射，对沥青层造成进一步破坏。这一阶段可视为半刚性基层沥青路面结构疲劳破坏的第一阶段。随着交通荷载的持续作用，沥青层和半刚性基层的开裂进一步加快，路面结构强度迅速衰减，直至沥青层和半刚性基层完全破坏，这成为第二阶段。3.4半刚性基层沥青路面的水损害目前，半刚性基层沥青路面结构水损害主要有两种形式，即沥青混合料水损害和结构水损害。半刚性基层沥青路面结构存在两种形式的水损害。一是半刚性基层没有形成足够的强度或强度不足。当地表水进入半刚性基层时，由于半刚性基层的软化，强度不稳定，从而在路面结构的表面形成坑槽。另一种形式是半刚性基层强度过高，开裂不可避免。当地表水进入路面结构时，不仅会软化半刚性基层的表面，还会沿着裂缝渗入整个半刚性基层，对路面结构造成根本性的破坏。在交通荷载的作用下，这种破坏将进一步加剧。因此，为了控制和解决半刚性基层早期水损害的问题，一方面要选择合适的沥青混合料类型，另一方面要将半刚性基层材料的强度控制在合理的范围内，而不是降低沥青路面车辙的形成主要受温度、轴载、材料类型和路面结构的影响，其中温度对车辙的形成影响最大。对于半刚性基层沥青路面结构，当温度较高时，沥青混合料极易因沥青层软化而塑性变形。路面结构面层材料的强度应高于基层材料。基层材料的强度大于底基层材料的强度，路面结构层的强度自上而下应有合适的比例。4.结论在对比研究国内外沥青路面结构形式和使用性能的基础上，结合我国沥青路面的特点，详细分析了我国沥青路面的主