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公路沥青路面预防性养护
日期:2012-02-07来源:作者:zhouqin5305

公路沥青路面预防性养护


        摘要:为了保持建成的公路具有良好的使用性能,保证社会经济所要求的适用质量和服务性能,保证国家的投资发挥最大的效益,必须遵循建养并重的方针,通过对现有路网的技术改造和强化科学养护管理,由原有的被动型,应急型的传统养护方式,向科学、现代的预防性养护方式转变。预防性养护正是这种有别于传统的矫正性养护的方式,是对现有道路有计划、经济有效的一项维护措施。
关键词:公路养护;预防性养护;意义;问题;内容与措施
        预防性养护是一种有别于传统养护方式的养护新理念,是对道路有计划、经济有效的一种维护方式。
        1  公路沥青路面预防性养护的重要意义
        公路预防性养护的实质就是早期预防性养护,一般是全面的、整体的。其作用在于通过一些前置的措施方法,使道路及其构造物内部和外部的病害隐患与不利条件得到遏制、改善,保证其在正常的运营条件下,实现或延长设计使用寿命。在大规模建设时期,及时养护已有路网,对于保持道路完好率、防治早期破坏、控制养护成本尤为关键。预防性养护的优点具体体现在下面几点:首先,预防性养护的依据是路况的信息及现代化的检测和评价手段,从而准确地掌握了公路的发展规律。其次,预防性养护使得资金得到充分利用。再次,预防性养护的发展促进了公路养护现代化的进程。
        综上,实践充分证明了预防性养护是一种有效的养护方法,其带来的收益——延长道路使用寿命,大大超过实施预防性养护的成本。因此,采用预防性公路养护措施,可在节省大量的养护资金的前提下,保证养护路面具有的良好使用性和通畅性。系统地实行预防性养护,是延长路面使用寿命、降低公路使用费用行之有效的方法。
        2  预防性养护目前存在的主要问题
        通过对国内外预防性养护发展及应用现状的分析研究,可知目前预防性养护在我国的应用中主要存在以下问题: 
       (1)思想认识不够,仍然实行“坏路先养”的原则,没有真正建立起预防性养护的理念,不能做到有针对性地采取合理的养护措施,往往错过最佳养护时机。(2)预防性资金投入不足。(3)没有全面建立起路面和桥梁管理系统,路况检测设备和手段落后或数量不足,不能及时采集和更新数据库,不能为养护决策提供科学的依据。(4)预防性养护技术研究和标准研究工作滞后,不能满足公路养护的实际需求,预防性养护技术相对单一,机械化施工能力不强。(5)预防性养护的体制和保证机制工作尚待完善。
        3  预防性养护的具体内容与措施
        通常来讲,高速公路由于设计、施工等建设阶段的原因,就可能造成路面存在一些缺陷;道路建成通车后,不断受到环境、气候等各种因素的影响,加上交通荷载的日益加大,路面使用性能会逐步下降。如何保持路面的良好服务状态成为道路管理的中心任务。因此,高速公路应该及早实施路面预防性养护。
        3.1 养护时机的选择
        沥青路面在其寿命周期内可分为三个阶段:(1)建成投入使用开始,沥青逐渐被氧化、损耗;(2)沥青路面出现微小裂缝、小坑槽或脱皮现象;(3)路面出现较大面积裂缝,并贯通形成龟裂,最终出现结构问题。路面预防性养护是对高速公路路面采取的一种高标准的养护方式,要求在路面尚处于良好状态时,即路面处于刚刚开裂时开始采取保护性养护措施,把病害消灭在萌芽状态,使路面始终处于良好的服务状态。因而,实施路面预防性养护应对路面使用性能进行定期评价,要求各指标达到优良标准。
        3.2 养护周期的确定
        预防性养护标准高,而路面使用性能随时间变化逐渐下降,因此必须周期性实施养护措施,即定期开展路况调查,采集路况数据,进行分析与评价,当路面使用性能降到预定标准时,及时实施养护策略,恢复路面服务功能,如此循环往复。一般高速公路要求每年进行一次路况检测,实施预防性养护可增加检测频率,特别是对日常巡查中发现病害的路段作专项检测与评价,根据分析、评价结果实施养护措施。因此,预防性养护具有明显的周期性,相对于矫正性养护类型,其养护周期相对短很多。研究表明:沥青路面在一个寿命周期内实施六次以上全路面预防性养护,可取得良好的经济效果,同时保持路面较好的服务功能。
        3.3 养护形式的选取
        针对路面出现的不同形式的早期破坏,应采取相应的养护形式:(1)灌缝。由于路面结构采用的半刚性基层沥青路面结构,因而路面常常会出现不同程度的裂缝,为了防止在荷载作用下和雨水冲刷造成裂缝的扩展,应及时对裂缝进行灌缝,这样可以有效降低路面的破损情况。(2)就地热补。针对路面出现的坑塘、松散等局部破坏问题,应采取就地热补的方法加以解决。必须在保证沥青混合料使用性能的前提下,最大限度地利用旧沥青混合料。(3)稀浆封层。沥青稀浆封层是近年来国内外发展较快的一种新的封层技术。它可以有效地治理路面的裂缝,提高路面的平整度和防水、防磨、抗滑的能力,具有施工快、造价低和节能等优点,主要起改善、恢复路面表面功能的作用,尤其适于用作沥青路面的预防性养护,实用效果明显。
 
 

zhouqin5305

2012/2/7 23:54:18

半刚性基层沥青路面裂缝分析
摘 要:半刚性路面裂缝是近年来沥青公路常出现的问题,分析裂缝产生的原因,主要是由于面层材料质量及基层收缩产生的反射裂缝,就此提出了减少裂缝的有效措施。 
关键词:半刚性基层;沥青路面;裂缝 
  
沥青路面是目前公路干线公路常用的柔性路面,随着近几年这种路面基层采用的结构型式增多,尤其是半刚性基层的应用,该种路面的裂缝现象也出现较多。尤其是开放交通一年之后,裂缝逐渐出现、增多,本文重点探讨了半刚性基层路面产生的裂缝。 
1 裂缝类型 
1.1 荷载裂缝 
荷载裂缝主要是由于行车荷载作用而产生的裂缝,在车轮荷载作用下,半刚性基层的底部产生拉应力,该拉应力大于半刚性基层的抗拉强度时,则底部就很快开裂,在荷载反复作用下,裂缝逐渐扩展到沥青面层,荷载裂缝表现为稠密的,甚至是网状裂缝,严重的会出现车辙或沉陷。 
1.2 非荷载因素产生的裂缝 
①由于沥青层本身产生的温度裂缝。温度裂缝主要是横向裂缝,横向裂缝会贯通全幅路面,当有中央分隔带时,会贯通半幅,这种裂缝的特点是从路基边缘向路中心过渡,且边缘裂缝宽,路中裂缝窄。如图1所示。温度裂缝有两种情况,一种是温度收缩裂缝,即随着温度下降,沥青面层开始收缩,当收缩的拉应力大于沥青混合料的抗拉强度时,路面就开始开裂;另一种是温度疲劳裂缝,即气温反复下降回升,昼夜温差比较大时,使沥青路面产生疲劳开裂。 

②由于半刚性基层产生的反射裂缝及对应裂缝,造成沥青面层开裂,第一种情况:由于半刚性基层温度收缩开裂引起反射裂缝,在寒冷地区,当半刚性基层上为薄的沥青面层时,由于半刚性基层的温缩裂缝而引起沥青面层产生反射裂缝,尤其是温缩性大的石灰土和水泥土基层上温缩裂缝更为明显。实践表明,当沥青面层较厚时,对半刚性基层有很好的隔温保护作用,能够明显降低半刚性基层顶面所受负温绝对值,也可以明显减少半刚性基层顶面遭受的温度变化,从而减少甚至避免半刚性基层产生温缩裂缝。第二种情况,由于半刚性基层干缩开裂引起反射裂缝及对应裂缝。新铺筑的半刚性基层随着混合料中水分的减少要产生干缩和干缩应力。水分减少得愈多愈快,产生的干缩应力就愈大,水分减少得慢,干缩应变缓慢产生,干缩应力逐渐增长。试验表明:干缩能够使水泥稳定土基层表面产生很大的拉应力,其值可达1310kPa。干缩应力在施工后的头几天内就达到最大值,施工后逐渐降低。但是,在用沥青封层养生的情况下,应力减少达85%左右,达到最大应力的时间也相应延长。因此,合适的养生能减少干缩应力和减少裂缝。如图2示为10%水泥土基层的干缩应力情况。 

没有进行合适养生的半刚性基层,特别是干缩性大的稳定细粒土基层,在压实完成后的头几天内就会产生很大的干缩应力,而此时混合料的抗拉强度还不大,因此,很容易产生干缩裂缝。半刚性基层养生结束后,如不及时铺筑沥青封层和沥青面层,让基层暴晒,随着暴晒时间的增长,也会产生干缩裂缝。开始时,干缩裂缝往往很细,随着水分继续减少,裂缝会增宽到3mm以上。半刚性基层的干缩裂缝主要是横向的,但也有纵向及不规则的块状。 
半刚性基层的干缩裂缝可能在铺筑沥青面层前已部分产生。在铺筑沥青面层后,基层中的水分还会进一步减少,直到含水量达到平衡,同时产生收缩,但在铺筑沥青面层,特别是较厚的沥青面层后,基层的水分减少得相当缓慢,由此产生的干缩应力比暴露的基层要小得多,同时会产生明显的应力松驰现象。因此,在一般情况下,铺筑沥青面层前没有干缩开裂的半刚性基层,在铺筑较厚的沥青面层后,也就不易产生干缩裂缝,但在铺筑沥青面层前已有干缩裂缝的半刚性基层,在铺筑沥青面层后继续产生干缩的情况下,原裂缝会继续拉开和扩展,它会将沥青面层特别是薄的沥青面层拉裂,产生反射裂缝。 
2 影响半刚性路面非荷载裂缝的主要因素 
①沥青的品种和质量,这是沥青面层本身产生温度裂缝的原因,沥青的温度敏感性是影响裂缝的重要因素,针入度指数PI愈高,粘度愈大,沥青的温度敏感性就愈低。 
②基层材料种类与裂缝率的大小有明显关系,组成基层的材料收缩性大时(如石灰、水泥等)裂缝率就大,反之就小。③半刚性基层材料碾压时的含水量。当含水量大时,收缩变形就大,含水量小时,收缩变形就小。 
④基层的暴晒时间,半刚性基层施工后,如不及时铺筑面层,而让基层暴晒,或不及时覆盖养生。就会产生较大的干缩裂缝,这种干缩裂缝迟早会反映到沥青面层上,形成对应裂缝或反射裂缝。 
3 减少高等级公路半刚性基层路面非荷载裂缝的措施 
3.1 设计方面 
①选择抗冲刷性能好、干缩系数和温度系数小及抗拉强度高的半刚性材料做基层,如水泥稳定粒料或二灰稳定粒料,而不应选择水泥或二灰稳定细粒土作基层,也不应采用石灰碎石土作基层。 
②选择优质沥青或改性沥青作面层材料 
表1、表2和表3为不同型号沥青,所测的裂缝结果,从表中可以看出随着沥青品质的提高,裂缝减少。 
③减少石灰及水泥用量。 
④沥青面层应采用密实型沥青砼。 
⑤采用合适的沥青面层厚度,合适的厚度既可节约投资,又可保护未开裂的半刚性基层使用期间不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。 
3.2 施工方面 
①严格控制半刚性基层施工时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范允许的范围之内。 
②半刚性基层碾压完成后,要及时养生,保护混合料的含水量不受损失。决不能让基层暴晒变干而开裂。 
③半刚性基层碾压及养生结束后,应立即喷洒稀释沥青或沥青乳液,并撒布3~8mm的碎石,作成下封层。保护基层中的水份不致迅速失去。下封层作完后,应尽快铺筑沥青面层。 
④在沥青面层上锯缝,深入基层厚度为1/3~1/2,缝的间距将随所用半刚性材料类型,沥青质量、气温条件而定,需要通过实验确定。 



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