高级沥青路面
沥青路面是指在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力,使路面平整少尘、不透水、经久耐用。因此,沥青路面是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面。
沥青路面的沥青类结构层本身,属于柔性路面范畴,但其基层除柔性材料外,也可采用刚性的水泥混凝土,或半刚性的水硬性材料。
基本信息
- 中文名
高级沥青路面
- 外文名
Advanced asphalt pavement
- 定义
高级公路沥青路面
- 结构
两层式沥青面层、三层式沥青面层
- 类型
半刚性基层沥青路面
- 学科
土木工程
路面结构类型
我国高速公路路面,绝大部分为半刚性基层沥青路面,基本结构型式有两种:两层式沥青面层和三层式沥青面层;三层式沥青面层厚度为15cm左右,多数半刚性基层厚20cm,半刚性材料总厚度一般在50~60cm,仅少数为40~46cm。下面为高速公路常用的路面结构层:
双层式 | 三层式 |
表面层4cm | 上面层3~5cm |
底面层5~6cm | 中面层4~6cm |
半刚性基层20~40cm | 底面层5~7cm |
半刚性底基层20~40cm | 半刚性基层20~37cm |
高速公路沥青路面病害分析
沥青路面的裂缝
沥青路面建成后,不论基层是柔性的还是半刚性的,都会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝,对沥青路面使用性能一般无明显影响,但是随着表面雨水或雪水的侵入,可能将导致裂缝两侧的路面结构层及附近土基含量增大,致使路基、路面强度明显降低,在大量行车荷载作用下产生冲刷和唧浆现象,使裂缝两侧的沥青面层碎裂,加速了沥青路面的破坏。
沥青路面开裂的主要原因,可分为两大类:一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝。在车轮荷载的作用下,当路面结构层底部产生的拉应力大于其材料的抗拉强度时,产生开裂称之荷载型裂缝。另一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝,称之非荷载裂缝。尽管沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的,但由于行车荷载作用,沥青面层温度变化,是产生的裂缝的主要原因。国内外的调查研究表明,半刚性基层沥青路面的反射裂缝的对应的是非荷载型的,是由温度变化引起的,在某些情况下也可能由温度和荷载共同作用而产生的。
半刚性路面的结构性破坏裂缝,主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下,半刚性基层的底部产生拉应力,当大于半刚性基层材料的抗拉强度时,半刚性基层的底部就会很快开裂。在拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度时,其基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下,底部的裂缝会逐渐扩展到上部,并使沥青面层也产生开裂破坏。
沥青路面变形
①车辙
车辙是沥青路面在高温季节由车辆荷载反复碾压形成的。一些研究成果表明,半刚性基层沥青面层出现车辙特征如下:a.车辙的严重程度与沥青面层的结构组成和配合比有极大关系;b.车辙形成的部分原因是由于雨水渗透浸蚀了基层表面的粉料,使其软化进而形成车辙:c.沥青面层在行车荷载作用下产生的蠕变是车辙的主要原因,半刚性基层的变形很小或基本没有压缩变形,从我国现有高等级公路的情况来看,车辆大部分行驶在行车道上,交通渠化明显,车辙主要出现在行车道上,超车道还没有明显车辙;
②波浪、拥包
路面在横向、纵向产生高低起伏波浪状的变形,严重变形就形成拥包,其形成原因是沥青混凝土面层过厚,或沥青混凝土面层稳定度不足、或沥青面层与基层粘结强度不够,在刹车或车辆加速对路面产生水平剪力的情况下,造成路面呈波浪变形,形成拥包;
③路面局部网裂沉陷
高速公路沥青路面曾在我国出现过不少局部网裂沉陷,特点是行车道轮迹下路面局部网裂严重、沉陷较深、对行车安全威胁极大、其形成的主要原因为:a.路面出现裂缝未及时封堵、雨水下渗后在行车轮胎的强力“泵吸”作用下半刚性基层的灰浆被吸出,导致基层破碎松散、沥青层破坏而下陷;b.基层局部成型不好、强度不足,在行车荷载反复作用下路面发生网裂,雨水下渗后在浆被吸出或挤出而下降,这种形式病害主要发生在行车道,严重之处基层完全破坏;
④沥青路面松散、坑槽
高速公路沥青路面病害中出现相对较多的呈面层松散、坑槽。产生的主要原因有:a.沥青混合料在施工时拌和不均匀,沥青含量相对较少,不能将矿质集料有效粘结,在高速行驶车辆轮胎的泵吸作用下,较细集料被吸出,导致局部松散坑槽;b.由于施工时混合料拌和温度太高,使沥青过早老化发脆、粘结力下降;c.施工温度太低,混合料温度下降快,压实不充分,导致密实度不足;d.路面下面层施工时标高控制不好,导致沥青上面层太薄,没有形成结构厚度;
⑤路基沉陷桥头跳车
路基不均匀沉陷,桥头台背填土压实度不足,会导致路面沉陷;一般多发生于高填方处或地基不良,有空穴地段。