目前沥靑路面设计中值得商讨的几个问题与改进措施
沥青是一种典型弹一粘塑性材料。沥青在低温(高粘度)及瞬时荷载作用下,弹性形变占 主要地位;而在高温(低粘度)及长时间荷载作用下,沥青的形变主要是粘性的;而在负温 (-5^以下)状态下,沥青又表现出一定的脆性。
(一) 沥青路面设计不宜过于追求理论计算的精确性
沥青是一种典型弹一粘塑性材料。沥青在低温(高粘度)及瞬时荷载作用下,弹性形变占 主要地位;而在高温(低粘度)及长时间荷载作用下,沥青的形变主要是粘性的;而在负温 (-5^以下)状态下,沥青又表现出一定的脆性。有试验证明,在这种情况下,用子弹射击沥 青,沥青脆裂结果与玻璃破碎的情况很相似。因为沥青具有上述特性,所以沥青混合料的特性 与温度有很大的关系,其强度和模量都随温度升高而急剧下降,它既不是弹性材料,也不是塑 性材料。荷载作用时间和气候对其性质也有影响,在正温度状态下,沥青混凝土表现出一定的 粘弹性;在负温状态下它具有一定的弹性。例如,在50无时,沥青混凝土试件的强度为1~ 3MPa;而在-35T时,其抗压强度高达18~23MPa,此时的强度接近水泥混凝土的强度。而且, 温度变化对沥青混凝土的变形性能影响也很大。由于我国地域辽阔,四季和昼夜温差较大,因 此,沥青混凝土路面设计时,都要进行条件假设,在这种情况下,运用任何理论计算的结果都只 能做参考,过细的设计和过于重视设计是不必要的,重要的是通过实践检验。目前欧美等发达 国家比较流行的也是通过试验路进行半理论力学设计,我国的路面设计理念也应该朝这个方 向发展,这样才能使路面技术的发展更切合我国的国情和交通运输发展的需要,避免重复使用 不良路面结构体委,真正提高路面质量。
(二) 半刚性童层沥青路面有不可忽视的弊病
我国高速公路上普遍应用的半刚性基层沥青路面,从理论上讲是一种比较理想的结构。 半刚性材料具有很高的强度和抗冲刷能力,车辆荷载主要可以通过基层和底基层所使用的半 刚性材料来承担,面层主要起功能性作用,可以达到“薄面”的目的。而且半刚性材料可以充分 利用当地的资源,有的还利用工业废渣,工程造价比较节省,有利于保护环境,非常适合我国国 情,我国在半刚性基层沥青路面修建方面也积累了丰富的经验。
半刚性基层沥青路面具有明显的优点,但是也有不可忽视的弊病。稳定剂(水泥、石灰或 粉煤灰)与土和水拌和、压实后,由于蒸发和混合料内部发生水化作用,混合料的含水量不断减 少,由于水的减少,混合料内部发生一系列物理、化学作用使半刚性材料产生体积收缩,从而产 生干缩裂缝。这种裂缝的产生,使含水量对碾压的影响很大,含水量愈大,结构层愈容易产生 干缩裂缝,裂缝也愈严重,裂缝产生得早,裂缝多,缝宽增长。对于水泥稳定土,当水泥剂量过 大时,产生的裂缝就比较多;土粘粒越多,干缩应变也越大。半刚性材料还容易产生温度裂缝, 从已建成的高速公路来看,大多数半刚性材料都产生了裂缝,国内的研究资料证明了干缩裂缝 对其承载能力不会产生什么影响,但是由于裂缝的存在,给水浸入路基提供了通道,对路面的 外观和耐久性产生很大的影响,路面的使用性能也大大降低。
柔性路面与半刚性基层沥青路面相比较,最大的优势在于柔性路面的基层和底基层没有 裂缝产生,结构层整体水密性好,缺点是造价高。其典型结构为:面层为12-17cm的沥青混凝 土;基层釆用沥青稳定碎石,厚度15〜20cm;底基层为30 ~ 40cm的级配碎石层,其强度的产生 靠粒料之间的嵌锁原理和密实原理形成。这种结构我国高速公路还未釆用,应该在一定范围 内先进行试用,然后在总结试验路的基础上,提出符合我国实际状况的柔性路面典型结构体 系,为进一步提高我国路面技术探出新的发展途径。
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