沥青类路面损坏特征与初期损坏机制.ppt

1、石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,沥青类路面损坏特征与 初期损坏机制,葛亮 道路与铁道工程 120100108,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,一、沥青路面的损坏特征,1、常规损坏 （1）裂缝 （2）变形 （3）表面损坏,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,（1） 裂缝,A、纵向裂缝 原因： 1.地基不均匀沉降 2.过大荷载 B、横向裂缝 成因： 1.温度变化 2.地基的纵向不均匀沉降 C、网状裂缝 原因： 1.局部的结构承载力不足 2.唧浆引起的过量局部沉陷,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,纵向裂缝,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,横向裂

2、缝,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,网状裂缝,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,（2） 变形,A、车辙 外因：1.渠化交通程度的提高 2.车辆荷载作用次数的增加 内因：1.沥青混凝土的高温稳定性差 2.抗塑性变形能力差 B、沉陷 原因：1.地基未充分固结 2.地基压实不足 C、推挤变形 成因：交叉路口、匝道进出口的车速变化,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,（3） 表面损坏,A、泛油 1.概念：沥青面层中的自由沥青受热膨胀，直至沥青砼空隙无法容纳，溢出到路表的现象。 2.原因：沥青用量多；混合料设计孔隙率过小 3.特征：过程不可逆，不随温度降低而恢复 B、磨光

3、原因：集料的硬度和耐磨性差 二者共同点：都会使路面抗滑性降低,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,车辙,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,沉陷,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,泛油,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,自由沥青,沥青层分层处孔隙率偏大 沥青混合料本身的水稳定性降低 沥青和集料粘附性降低 行车荷载 孔隙水压力 沥青与集料逐渐发生剥离 自由沥青,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,一、沥青路面的损坏特征,2、早期损坏 裂缝 变形 传统损坏 表面损坏 水损坏,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,2、早期损坏,沥青路面的设计寿命为1

4、5年，国外路面的实际使用寿命为1012年，随着交通量的增加和诸多因素的共同作用，路面的损坏不断提前，许多路面在使用510年即发生损坏。在国外，习惯上将这种未达到设计使用寿命就出现的各种非正常损坏成为早期损坏。,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,沥青路面早期损坏现象,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,水损坏,（1）松散 （丧失粘结） （2）坑洞 （逐渐流失） （3）唧浆,成因：沥青/集料粘附性差导致的混合料水稳定性不足,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,（3）唧浆,概念：在路面裂缝处，外界水可以不断地 渗入并积存于基层顶面，此处的基层结合料被侵入的水溶解成泥浆，在行

5、车荷载的反复挤压下，泥浆从裂缝中被挤压而出的现象。 成因：基层的不断冲刷 路面裂缝或较大空隙,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,早期损坏解决办法,选用坚硬耐磨的集料 磨光现象 路基和基层施工技术的提高 控制纵向裂缝和沉陷 使用改性沥青 提高高温稳定性，改善车辙、推挤等变性损坏,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,一、沥青路面的损坏特征,3、初期损坏现象及特征（与早期损坏对比） a.泛油 b.内部松散 c.泛浆 d.沉陷 e.剥落 f.坑洞,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,a.新型泛油现象 （只发生在车道的轮迹带上）,点状油斑由小到大发展 两种形式 沿整条轮迹带分布

6、的带状油斑 沥青混合料的水稳性不足 两种起因 路面的二次压密,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,a.新型泛油现象 （只发生在车道的轮迹带上）,（1）轻度 小油斑，直径D:12cm左右 三个等级 （2）中度 油斑增多、增大，D:15cm （3）严重 各块油斑联通成片,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,b.内部松散现象,原因： 1.在动水压力和荷载的综合作用下，沥青面层中的某一层或某几层的沥青与集料相互剥离，造成了面层内部的集料间的粘结力不足或者完全丧失粘结。 2.由于荷载的非均布效应，在面层中产生了过大的剪应力，造成路面的开裂破坏。,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法

7、,c.新型泛浆现象,成因： 1.沥青面层透水 2.路面结构内部排水不畅 长期滞留在基层顶面 形成灰浆 被挤压到路表,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,泛浆与唧浆的不同,不同处在于水侵入路面结构内部和灰浆泛出到路表的途径,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,d.新型沉陷现象,与泛浆现象同步发生的 泛浆 恶性循环 沉陷 主要原因：沥青面层的空隙率过大导致的 面层透水和行车荷载的反复作用,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,e.剥落现象,原因： 1.沥青的极性和粘度 2.集料的岩性和清洁度 3.集料颗粒的表面纹理,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,e.剥落现象,沥

8、青与集料的粘附性差 新泛油、内部松散 调查表明：没有不发生剥落的集料（酸、碱性集料） ，只是不同的环境（动水压力和长期浸泡）造成的剥落程度不同,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,f.坑洞现象,造成原因： 传统松散：粘附性差，水侵蚀，路表首先剥落，碗型“口大底小” 内部松散：沥青层地面首先松散，逐渐向上发展，贯穿整个沥青层。“口小底大”，即底部具有比顶部更大的趋势,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,影响道路质量的设计与施工的问题,1.沥青混合料的离析 2.沥青面层压实不足 3.面层厚度变异大,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,1.沥青混合料的离析,概念：是沥青混合料

9、在生产和施工环节中发生的粗细不均匀现象。 危害： （1）在粗集料聚集的局部区域，施工难以压实，空隙率远远高于设计值，易透水。 （2）在细集料聚集的局部区域，无法形成混凝土的骨架结构，沥青含量高，高温稳定性差，易产生流变。,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,1.沥青混合料的离析,形成原因：混合料设计不当 连续级配 不易发生离析 简断级配 极易发生离析,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,3.面层厚度变异大,原因：基层顶面的施工标高控制不准 措施：在高等级道路的施工中，应严格控制结构层的厚度,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,路面损坏的时间特征,路面损坏的时间特征及分类

10、,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,二、路面初期损坏的机制,1.沥青面层的分层 表面层 中面层 底面层 基层,疏松薄弱带,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,1.沥青面层的分层,造成层间剥落的原因： 1.动水压力的作用 2.面层的层次过多 每层厚度较薄，摊铺层温度高，下卧层温度低 热传递 沥青稠度升高 摊铺层底部难以压实 摊铺层厚度较薄，碾压在厚度方向上不均匀，造成上部密实，下部疏松。,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,2.路面初期损坏产生的机理,（1）内因 （2）外因,石家庄铁道大学 高等路面结构设计理论与方法,（1）内因,混合料因素 a.空隙率 8%路面易发生初期损坏 7%路面状况较好 b.均匀性 减小沥青混合料的最大粒径 减小施工时路面的一次摊铺宽度 c.级配： 初期损坏与级配