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营口地区沥青混凝土面层质量问题的分析与应对

2011/11/09 10:14来源:《工程机械与维修》

气候条件

营口市属暖温带半湿润气候区,四季分明,日平均气温稳定超过0 ℃的初日在3月中旬,终日在11月中旬,时间为245~249天。稳定超过10 ℃的初日在4月中旬,终日在10月中旬,时间为160~180天。在冬季气温下降时,特别是急骤降温时,沥青混合料会发生收缩,产生拉应力,当应力超过沥青混合料的抗拉强度时,路面就产生开裂。

沥青路面的低温开裂有初冻(或初融)时开裂、冻胀裂缝和低温收缩裂缝。因为路面主要是在沿路面长度方向收缩受拉,故裂缝主要是横向,且大多是等间距。裂缝始于路表,逐渐向下伸展,在许多情况下,向下进展不超过5 cm。裂缝产生后进展极快,如不及时进行修补,在交通荷载和气候的作用下,路面便会产生变形、松散和凹坑等破坏。这类裂缝采用普通填封方法修补通常并不能取得满意的效果,在短时间内裂缝还会反映到路面上来,被填封的裂缝常在下一个冬季重新开裂,且裂缝宽度逐年增加。在冬季产生缩裂的路面,到夏季高温时仍将保持其原有宽度。

沥青混凝土配合比及材料

沥青类型的选择、材料组成结构设计合理与否,是影响面层裂缝的重要因素。

沥青的类型和性能  较软的沥青在低温时有较好的黏滞流动性,使用高黏度、软级别、温度敏感性低的沥青有利于提高路面的开裂性能。沥青性能除与沥青种类有关外,还与油源和炼制方法有关,通常烷烃馏分含量较高的沥青比含量较低的对温度更敏感。

沥青的温度敏感性用针入度指数PI表示,PI<-2的沥青属溶胶型,具有较大的温度敏感性;PI>2的沥青属凝胶型,具有较低的温度敏感性,但低温缩性较差;PI为2~-2的沥青属溶凝胶型,具有黏弹性和触变性,属于优良的路用沥青。PI可用来预测沥青路面产生低温裂缝的数量,低温裂缝的数量随PI增大而减少,当路用沥青的PI大于0时,则对防裂有利。营口地区通常采用90号道路石油沥青,PI为-1.5~1.0。

沥青混合料空隙和材料组成  通常,含石量较高的混合料,其抗拉强度高于含砂量较高的混合料。根据实地观测表明,比较多孔的路面往往呈现出较少的路面开裂,而石料含量较高且沥青含量较多的混合料,则产生的横向裂缝较少。

路面结构类型的设计  路面结构也是影响裂缝的关键因素之一,例如采用15 cm厚和10 cm厚沥青混凝土分别与40 cm粒料基层结构的道路,前者裂缝相对较少。这主要是因为较厚的沥青面层在结构上强度较大,在温度拉应力作用下不易产生开裂。沥青混凝土应尽量用骨架空隙结构或骨架密实结构,当路面的结构类型相同时,砂土路基则比黏土路基产生的收缩裂缝多。在上列因素中,国内外的试验研究资料都表明,所用沥青类型、性质和用量是影响路面裂缝的最主要因素。

提高沥青路面防裂性的措施有三:一是调整矿料级配,并正确选用沥青种类及用量;二是规范施工过程,严格按照标准处理好施工工艺;三是掺加聚氯乙烯、聚苯和橡胶等高分子聚合物。掺加聚氯乙烯、聚苯和橡胶等高分子聚合物不仅能提高混合料的低温延性,而且还可以改进高温稳定性、耐久性及石料与沥青黏附性。其用量一般为沥青用量的1%~2%左右,当掺入2%~3%用量时,混合料的低温延度已有改善,当掺加量达5%时,延度可增至3倍左右。

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