高速公路路面早期损坏的原因分析与防治对策 第4页
理论密度的计算涉及到空隙率, 因此空隙率是确定路面压实度检测指
标的重要因素。下面就压实度与空隙率的关系进行推导, 并以此来论证目前实验方法对压实度的正确评定的影响。现场钻取沥青路面芯样的实际空隙率为:
式中 V V —设计空隙率, %;
V V ′—实际空隙率, %;
Rs—试件的视密度, gö cm3;
Rt—沥青混合料最大密度(或理论密度) , gö cm 3;
K —现场压实度, %。
在进行混合料设计时, 要测定每一种集料的表观相对密度, 以此来确定混合料的设计空隙率。而V V 的正确与否直接影响K。在这里V V 的计算没有考虑集料吸收沥青的问题, 从而使生产中计算的空隙率偏小,造成压实度K 偏大, 给工程带来很大的负面影响。集料对沥青的吸收量会随着集料的吸水率而变化, 因为吸水率大的集料表面具有较大的空隙率, 因而对沥青吸收也大。为减少这种负面影响, 最好采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052- 2000) 中的J 0711 真空饱水法来确定集料吸收沥青的量, 可得出正确的最大理论密度, 以便使压实度趋于真值。
1.2.2 路面设计原因
1） 结构设计不完美
沥青面层结构选用不当、混合料类型不合理。根据沥青路面设计规范,沥青面层除应满足车辆的使用要求外,还应满足雨水不渗等要求,宜选用粒径较小,空隙也小的级配混合料,尽量采用小粒径沥青混凝土,以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒混凝土或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面,必须在沥青面层下设下封层,防止雨水渗入。
2） 控制成本设计与路段实际情况相差大
某地一条沥青路面混凝土路穿过土基过湿地段,但设计按一般正常情况设计,全部利用挖方和就地借方填筑路基,采取逐层晾晒法施工,造成极大的窝工,影响了工期。施工单位只好申报监理工程师并经业主同意借方填筑,仅此一项就较原设计增大投资,现该段沥青路面破坏较为严重,已多处修补。
3）补强段的路面厚度考虑不足
某地为加快实现乡镇通油、水泥路路面工程,充分利用老路
并节约土地及投资,利用旧路的线位及结构层。按照公路补强设计的一般要求和科学态度,宜先对所利用的路段状况进行客观评估,根据旧路的状况(特别是强度弯沉指标) 确定利用旧路的方案及补强厚度。但设计单位没有作认真细致的调查,大致给出一个补强厚度及路段桩号就草草了事,结果导致许多补强路段补强后弯沉值大于设计值,造成新路强度不足,早期破坏严重。
4） 岩石路段石质类型确定不详尽
在路基设计中,由于没有足够的地质钻探资料,仅靠地表情况判断石质类型,容易出错。某条公路,原设计为石方路段,仅用15 cm 水稳砂砾做整平层,未设置半刚性基层。实际开挖后,路基为泥质页岩及风化岩,施工单位照图施工后,由于雨水渗入,导致泥质页岩及风化岩软化,沥青路面结构强度不足,出现大面积风裂。
5） 路面厚度设计问题
路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次,设计单位为了计算方便,一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量与另一定型的非标准车交通量,然后将确定车型的非标准车的轴次,换算成标准车轴载的当量轴次,最后用设计年限内的当量轴次,计算路面设计弯沉及结构厚度。经过大量观察认为:在非标准车向标准车轴载换算过程中,实际上不管是按标准车的轴载还是非标准车的轴载,尤其是非标准车的轴载,车辆的实际轴载远大于设计轴载(货运车辆绝大多数为超载运输) ,而由当量轴次的计算公式知,当量轴次与轴载比的4. 35 次方成正比例。由此得知设计路面实际承受的当量轴次远远大于作为其设计依据的设计年限内的累计当量轴次。这就是现阶段新建路面早期破坏情况较多的症结之一所在———公路在短期内(如1 年～2 年) 已达到设计年限内的累计当量轴次。
1.2.3 路面施工中的问题
1）基层强度过高, 刚度过大
目前我国高等级公路普遍采用无机结合料稳定基层(如水泥稳定砂砾和水泥石灰综合稳定砂砾) , 这种结构在我国公路建设中发挥了巨大的作用。但目前出现的误区是人们认为半刚性基层的强度越来越好, 譬如, 沥青路面设计规范中要求水泥稳定砂砾基层的强度不低于3M Pa 即可, 但在很多公路上, 这种基层的强度达到了7M Pa 以上。在这种刚度过大、弹性缺乏的情况下, 其上的沥青混合料面层在行车荷载, 特别是超重车辆荷载的作用下, 会因荷载应力超过极限抗剪强度而发生破坏。此外, 强度过高的基层掺加水泥较多, 其裂缝发生得也多, 为雨水下渗提供了条件。因此,在基层施工过程中, 一定要保证半刚性基层的强度不宜过大, 只要满足规范要求即可。
2）施工期限的不科学问题
为了早日完成任务, 人为硬性规定出不切实际的和不符合科学规律的施工期限, 使正常的工期一再缩短, 致使施工单位为完成进度而不顾质量, 在不宜摊铺沥青混合料的气候或季节施工, 有的甚至在雨天或低温下也不停工。这种违背科学的施工方法必然会导致路面的早期破坏, 也必然会缩短路面的使用寿命。
3）沥青混合料的温度控制问题
沥青混合料的温度对路面的耐久性有重要的影响, 如沥青混合料拌和温度过高, 就会加速沥青中的轻质油分的挥发, 造成沥青混合料过早老化, 粘结力降低。特别是改性沥青中的改性剂在高温下易发生蒸发损失, 影响改性沥青的质量。因此, 沥青路面的铺筑应尽可能在高温季节进行, 并使混合料的出厂温度控制在规范规定温度的中值左右。在气温较低的情况下施工时, 不能只考虑提高混合料的拌和温度, 而应采取有效的保温措施为好。沥青混合料的拌和温度不能过高,但应注意, 沥青混合料的碾压温度却不能过低。因为温度过低, 难以压实, 导致孔隙率过大, 会加速路面的老化, 影响路面的使用寿命。总之, 沥青混合料的施工温度掌握不好, 是影响路面耐久性的重要因素之一。
4）路面的压实度问题
沥青路面出现的各种病害如车辙、剥落、坑槽等都与路面压实度有关。因为路面压实度不足, 孔隙率就大。孔隙率大的路面在行车荷载, 特别是超载的作用下会产生进一步的压密变形, 这种变形会导致不正常车辙的产生。此外, 孔隙率大的路面水分容易进入而形成各种各样的水损害, 这也是沥青路面出现早期破坏的主要因素。目前施工中出现的某些不正常现象是造成沥青路面压实度不够的主要原因。
① 过分追求平整度。为过分追求平整度和受互相攀比的影响, 目前不少工程主管部门提出不切合实际的平整度要求和奖惩措施, 导致片面追求平整度而放松了对压实度的控制。如内蒙古地区有的高速公路路面工程项目将路面平整度的指标(标准差R 定在017以下) ; 宁夏有的工程将路面平整度定为0165 以下; 而山西某些工程则把路面平整度定为
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