路面沥青层厚度（精选11篇）
路面沥青层厚度 第1篇
随着国民经济的稳步增长, 国家在公路及城市道路工程中的投资越来越多, 人们对工程质量的要求也越来越严格。近些年来, 道路厚度检测一直采用钻孔取芯法和挖坑法。这两种方法存在着检测速度慢、对已完成的道路路面造成破损、测点较少、缺少代表性等缺点。探地雷达作为一种先进的无损检测设备, 具有非破坏性、分辨率高、检测速度快、费用低等优点, 可以充分地弥补传统检测方法的不足。
1 雷达与探地雷达的工作原理
1.1 雷达的工作原理
雷达是指“发射电磁波信号并接收在其作用范围内的被观测物体 (目标) 的回波的装置”。其具体工作原理是:电磁波能量从雷达硬件传输至天线, 并从天线辐射出去, 然后再通过天线从一个或多个物体返回的回波接收先前的辐射能量, 最后传输回雷达。这种雷达是单站雷达, 也就是说电磁波的发射和接收在同一位置处。在双站雷达系统中, 发射天线和接收天线在不同位置处。在多站雷达系统中, 电磁波从一个或多个位置处发射, 并在一个或多个位置处接收。
1.2 探地雷达的工作原理
探地雷达 (Ground Penetrating Radar, 简称GPR) 作为目前最先进且惟一能进行连续测量的工程物探仪器, 通过向介质中发射超高频 (106～109 Hz) 短脉冲电磁波, 可使用户快速获得检测区域的详细三维信息。探地雷达检测技术具有分辨率高、采集速度快、后期数据处理简便等特点, 因此, 在铁路、公路、建筑、市政、考古等领域得到了广泛应用, 并得到现场技术人员的认可和青睐。
2 探地雷达的结构与检测原理
探地雷达主要由控制单元、天线和界面单元组成。控制单元是雷达的核心部分, 它是在电脑的基础上增加了雷达信号发生触发器、A/D转换器等部分而构成的。探地雷达工作期间向路面下发射高频电磁波, 当遇到不同介质分界面时, 产生的回波由天线接收极接收, 反射界面的深度可由 (1) 式求得。
h=v·Δt/2=C·Δt/2 (ξr) (1)
式中:C——电磁波在空气中的介电常数;Δt——电磁波在衬砌介质中的双程旅行时间;ξr——介质的相对介电常数值。
雷达波在不同介质中的传播速度是不同的, 因此, 需要对不同的介质层设置不同的雷达波速, 以便得到精确的分层厚度值。雷达波速值的求法是根据雷达波在介质中的双程往返时间是固定值的原理求得的。
h1/v1=h2/v2=Δt (2)
式中:h1——钻孔取芯得到的实际介质分层厚度;v1——需要求得的雷达波速值;h2——从雷达图上读出的介质分层厚度;v2——在测量前事先设定的雷达波速。
探地雷达的工作原理如图1和图2所示。
3 用探地雷达检测路面沥青层厚度
我国道路面层绝大部分为沥青混凝土结构, 其厚度直接影响到道路的整体质量, 因此, 沥青路面的结构厚度设计是路面设计的核心。合理的厚度设计, 可以使路面在特定的环境条件下承受预期的交通荷载, 既不发生过早的结构损坏, 又可以节省原材料。随着道路等级和车速的提高、交通量的增长、轴载的加重, 路面的负荷越来越大, 因此, 对于沥青面层的厚度要求就越来越严格。为保证道路长期使用而不过早地损坏, 沥青结构层的厚度一定要达到设计要求。但由于沥青施工占整个工程造价的很大一部分, 有些施工单位为赚取最大利润而减小沥青结构层的厚度, 这就使得沥青路面厚度的检测显得尤为重要。
2010年, 工程技术人员对某城市某主干道进行了道路路面沥青结构层厚度的检测, 使用的是意大利RIS雷达, 探地雷达分析图见图3。
通常, 道路结构分为路基、基层、面层, 每个层面所用的材料不同, 雷达在不同介质传输的速度也不同, 所以, 在雷达显示屏上能很明显地区分出每层的分界线。由于所需要探测的部位为沥青层, 因此, 所使用的雷达只需显示出沥青结构层的厚度, 而使用1 600 MHz的雷达天线能够高精度、高分辨率地检测出0.5 m深度范围内的目标。
某道路桩号为K3+040～K5+767, 全长约2 800 m, 设计车道为6车道, 根据《公路工程质量检验评定标准》, 沥青路面的厚度检验频率为每双车道每200 m选取1点, 因所测长度约8 400 m, 所以, 应取点数为42个。检测数据见表1和表2。
在实际的检测过程中, 通常将探地雷达测得值与钻芯取样测得值做对比, 从而求出雷达探测波在道路中的实际波速。为了对路面尽可能地减少破坏, 通常只取出3个芯样做对比试验。最后, 根据 (2) 式得出雷达探测波实际波速为v1=107 m/mms, 在雷达分析软件处理数据时输入此雷达波速。
4 结语
此次检测使用的设备是车载探地雷达检测仪, 由于车辆行驶并非呈一条直线, 所以检测桩号和实际桩号有一定的误差。但由表1、表2和图3分析可知, 此道路的沥青结构层厚度比较理想, 基本符合规范要求, 可以保证整个工程的施工质量。可见探地雷达用于检测道路沥青结构层厚度是可行的, 并且具有检测效率高等优点。探地雷达进行数据分析时需要较多的经验, 尤其是在对比试验的操作和检测数据的处理两个方面。以下就探地雷达在今后工程中的应用提出几点建议:
(1) 在探地雷达的使用日益普及的同时, 探地雷达分析软件的功能应更加成熟, 并尽量做到在检测数据的同时完成一些相关的对比试验, 以提高工作效率。
(2) 有关厂商应开发制造携带更为方便的探地雷达仪器。
(3) 在某些情况下, 探地雷达对路面平整度也具有检测作用, 因此, 可以利用雷达图像的显示作用对道路工程表面平整度进行检测。
参考文献
[1]李大心.探地雷达方法与应用[M].北京:地质出版社, 1994.
路面沥青层厚度 第2篇
养护技术的应用
罗艳玲
（广东省高速公路有限公司广清分公司，广东清远 511542）
摘要：通过采用Novachip超薄磨耗层预防性养护技术，对广清高速公路北段沥青路面裂缝病害进行处理，减缓了路面病害的发展，改善了路面使用性能，减少养护资金的投入，取得较好的效果。
关键词：高速公路；沥青路面；Novachip超薄磨耗层；预防性养护技术
0引言
高速公路路面预防性养护，是指通过定期路面调查，及时发现路面轻微破损与病害迹象，分析研究其产生原因，对症采取保护性养护措施，防止微小病害进一步扩大，以减缓路面使用性能恶化速度，及时修复路面微小病害，防止水分侵入破坏路基，使路面整体结构得到保护，不致产生严重损伤，从而减少铣刨、翻修次数，大大节省大修费用，并延长路面使用寿命，保持路面良好的服务状态。一般是在道路投入使用5~7年后进行。国外的经验表明，采取有效的预防性养护措施不但可以提高道路的使用品质，而且还具有良好的经济效益，大大延长道路使用年限，可节约养护资金多达50%以上。工程概况
广清高速公路北段（下称广清北）于2004年12月底建成通车，全长20.647km，全线除隧道（K2+800~K4+400）、收费站广场（K17+500~K17+800）采用水泥砼路面外，其余18.738km为沥青路面。计算行车速度：100km/h；路基宽度为24.5m(整体式路基)、12.75m（分离式路基）；双向四车道；设计车辆荷载：汽车-超20级，挂车-120。经过几年的运营，出现了裂缝、唧浆、轻微车辙等病害。对比历年检测数据，显示平整度、抗滑性能和结构强度等功能性指标有所下载。为提高路面行驶质量，延长高速公路寿命，实施预防性养护已势在必行。路面病害分析
2.1 路面破损状况
2008年4月和9月，对广清北路面状况采用人工检查的方法进行了两次调查。
根据两次路况调查的分析，广清北沥青路面的主要病害是裂缝，裂缝均采用封缝胶进行了密封，封缝效果比较好。但是从两次的检查对比发现，路面状况衰减比较快，特别是广州方向K7+200~K8+200、K11+200~K12+200、K13+200~K14+200、K17+200~K18+200、K19+200~K20+500和清远方向K13+200~K14+200、K19+200~K20+500等路段，若及时采取预防性养护措施，可大大节约日常养护资金的投入，并延长道路的使用年限。
广清北在2007年对K1+200~K2+800、K6+200~K7+200、K9+200~K10+200与2008年4月对K14+200~K17+500实施Novachip超薄磨耗层技术试验段，在及时进行预防性养护措施后，路面状况明显好转并维持，说明很有必要对未处理的其他路段进行预防性养护。
2.2 主要病害
通过路况调查，广清北沥青路面病害主要是裂缝，横缝占主要，其次是纵缝。
从不同路基型式的路面裂缝分布来看，无论是填方段或挖方段路面均有横向裂缝或纵向裂缝出现，可见广清北沥青路面裂缝的 与路基的沉陷关系不大，但有一部分横向裂缝是在桥涵构造物搭板边缘处产生的，且大部分是通缝，这部分裂缝与路基和构造物的差异沉降有关，这类横向裂缝（79条）约占总横向裂缝（1340条）的6%左右。
2.3 主要病害成因
综合现场检测调查结果，并从路面裂缝病害处钻芯分析，广清北路面裂缝病害产生的原因主要有：
（1）横向裂缝产生的原因分两种。一种是在基层成型过程中因材料失水收缩而形成规则的横向裂缝，或者是基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。另一种是因地基或路基与构造物差异沉降引起的横向裂缝。
（2）纵向裂缝产生的原因，一方面主要是由于路基局部的不均匀沉降造成基层纵向开裂，并反射至沥青面层，形成由基层到面层下宽上窄的反射裂缝。另一方面是由于材料，施工质量的影响，车辆荷载的剪切应力超出了路面混合料的抗剪强度，导致一部分纵裂从上向下发展。
3选定设计方案
根据路面的实际现状，在保证社会影响较小和便于施工组织、尽量缩短开放交通时间的前提下，对广清北选用NovaChip超薄磨耗层进行预防性养护，其具有以下特点。
3.1 延长路面使用寿命
改性乳化沥青的流动性和粘结性，对路面出现轻度裂缝、轻微剥落等病害进行修正处理，形成一层改性乳化沥青粘结防水膜，起到较好的防水作用；同时特种改性乳化沥青，提供了超薄磨耗层和现有路面之间超强的粘结力，与原有路面形成一个整体，具有良好的受力性能。这种粘结、防水层可较好地延长路面的使用寿命，是一种优良的预防性养护方案。
3.2 施工速度快、开发交通时间短
超薄磨耗层的厚度仅10~25mm，摊铺速度可达10~15m/min，每天可完成2万㎡。同时由于厚度薄，散热快，路面很快就冷却，一般在完工后20~40min即可开发交通，减少施工对行车的影响。
3.3 具有良好的舒适性和安全性
原有道路经摊铺超薄磨耗层后，能较好地改善路面的平整度和视觉效果，同时其开级配的特点，可降低轮胎噪声，提高了行车舒适性。
超薄磨耗层的开级配特点，在雨天行车时，可有效减少水雾，同时其较大的宏观构造深度，增强了路面的抗滑性能，很好地保证了路面的行车安全性。沥青路面Novachip超薄磨耗层预防性养护设计
4.1 裂缝处治
根据裂缝宽度的不同分别采取相应措施：
（1）缝宽＜2mm的裂缝：采取压缝带对裂缝进行封闭。
（2）缝宽为2mm~5mm的横向裂缝，无或少支缝的纵向裂缝：对裂缝吹干、清理干 净后，采用改性乳化沥青深层灌缝，填入干净石屑或粗砂，捣实，用压缝带封口。
（3）缝宽＞5mm的裂缝，或裂缝两边出现较多的支缝，即裂缝较严重时，采用注水 泥浆法修补。
4.2Novachip超薄磨耗层技术
Novachip改性超薄磨耗层采用优质轧制集料，间断级配，具有可以分为两部分：一是改性乳化沥青的撒布，二是改性热拌沥青混凝土的摊铺及碾压。改性乳化沥青所起到的作用主要是密封密封原路面及保证新混合料与原路面的有效粘结。而改性热拌沥青混凝土是由较大粒径的断级配集料、改性沥青经热拌和而成，其主要作用是提供一个平顺、耐久、具有一定抗滑能力的表面。
施工时首先在旧沥青路面上撒布一层较厚的改性乳化沥青（1.2kg/㎡），马上铺筑热拌沥青混合料，此时乳化沥青凭借高温上升裹附在热拌沥青混合料的石料四周，乳化沥青粘结层破乳，使超薄热沥青层与原路面实现充分粘结，随后钢轮压路机碾压几遍，20min内即可开
放交通。设计摊铺厚度为20mm。其独特的断级配混合料能更有效地降低噪音，减少水雾；具有更高的抗滑性能，更好的排水性能，雨天行车安全系数高；增加路面承载能力和延缓疲劳开裂。
为了验证Novachip超薄磨耗层技术的使用效果，于2007年及2008年初在广清北高速公路进行了试验段的铺筑，相对于同时期的微表处等预防性养护措施。其效果明显。一般认为Novachip的使用寿命可以达到3~5年。施工技术要求
在进行Novachip超薄磨耗层处治施工前必须对裂缝等病害进行修补。修补完成后，在旧沥青路面铺设一层较厚的改性乳化沥青（1.2kg/㎡）然后马上铺筑2cm厚热拌沥青混合料，最后采用钢轮压路机碾压。新铺筑的沥青混合料与旧路面在接头位置做好顺接，顺接长度不少于2m。摊铺施工按由内至外进行两次摊铺完成全宽度罩面。
5.1 沥青
沥青材料采用超薄粘结磨耗层专用改性沥青Novachip和改性乳化沥青NovaBond，满足《公路沥青路面施工技术指南》（JTJ F40-2004）关于聚合物改性沥青技术要求的规定。NovaBond（聚合物改性乳化沥青）的性能必须满足Novachip系统整体设计要求，以实现系统的路用性能。
5.2 粗集料
选用三级以上的石料轧制而成的碎石。必须使用坚韧、粗糙、有棱角的优质石料，严格限制集料的扁平颗粒含量。
5.3 细集料
细集料采用机制砂，注意应具有一定的棱角性
5.4 矿粉
使用石灰岩等碱性石料磨细的矿粉，不得使用酸性岩石、基性岩石等其他矿物的矿粉。
5.5 对沥青混合料的要求
混合料拌合：沥青混合料正式拌合前需检查沥青加热温度和矿粉温度，沥青加热温度控制在150℃～170℃，矿粉加热温度控制在160℃～170℃，混合料温度超过190℃时废弃。混合料应拌合均匀，无花白、无结块和严重离析现象，拌合时间控制在每盘料40s～50s。混合料运输：采用篷布覆盖的12t自卸车运输沥青混合料，在车厢侧板和底板均匀涂刷一层1：3的柴油水混合液，预防混合料与车厢粘结；运料车的数量应较拌合机的生产能力或摊铺能力略有富余；混合料运输至现场的温度不低于160℃。
改性乳化沥青膜喷洒和热沥青混合料摊铺：高性能超薄磨耗层专用设备特根SF-1800，该设备能够一次性进行改性乳化沥青膜喷洒和沥青混合料摊铺及烫平。改性乳化沥青膜在60℃～80℃的温度下喷洒，喷洒量为0.98ml/㎡。热沥青混合料摊铺在改性乳化沥青喷洒后3s内进行。
小议市政工程中沥青路面加铺层设计 第3篇
关键词：市政工程 沥青路面 质量 技术控制 设计 补强
中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-01
沥青路面上加铺沥青混凝土加铺层由于旧路面和加铺层都采用柔性材料可采用弹性层状体系理论计算加铺层厚度把旧路面上测得的弯沉值换算为旧路面当量回弹横量。按照规定，沥青路面翻修的主要方法是在沥青路面上加铺沥青混凝土加铺层，由于旧路面和加铺层都采用柔性材料加铺层设计可以应用弹性层状体理论按照新路面进行设计。此时，需要在现有市政道路采集各路段土基的材料的弹性模量、路面厚度及回弹模量等技术指标，但是，这些工作不能很快地完成，还需要得到这些参数再进行大量的实验才能完成，在目前的市政道路上很容易进行弯沉测量，实验工作可以实现自动化，如果使用自动弯沉仪能够较迅速地完成。因此，加铺设计普遍地采用以弯沉为指标的方法，可对目前现有路面测得的弯沉引用当量回弹模量的概念换算为假设的路基模量，再用层状体系理论的弯沉公式进行加铺计算，市政道路沥青路面设计规范规定，加铺层设计方法是采用当量回弹模量法把原本是层状体系的现有路面看作是表面有相同弯沉的均质路基的弹性模量。加铺设计时，先对原有路面的当量回弹模量进行计算，若加铺单层时，以双层弹性体系为设计计算的力学模型，加铺n-1层时以n层弹性体系为力学模型计算。加铺设计时，仍以设计弯沉值作为路面整体刚度的控制指标；对于城市主干路以上的道路还应验算加铺层层底拉应力、容许应力、各加铺层层底拉应力以及设计弯沉值并以弯沉综合修正系数及加铺层材料参数来确定与新建路面设计的各项规定相同。
1 沥青路面结构状况调查与评定
在调查与评定使用中路面的结构状况时，要对其判断是否需要补强或预估剩余使用寿命，这样做主要是了解路面现有结构状况和强度，分析路面损坏的原因及提出处理措施。
1.1 路面状况调查
对现有路面状况进行交通调查，其目的是对于车型组成及当前的交通量进行实地观测，通过调查分析预估交通量增长趋势来确定年平均增长率。路基状况调查包括调查地下水位、沿线路基土质、地面排水情况、填挖高度等要素从而确定路基干湿类型和土组，需量测路基和路面宽度、取样试验及开挖试坑进行量测并要详细记载路表状况及路拱大小，对路面修建和养护历史进行详细的调查并对路面的病害和破坏应详加记述并分析产生原因。
1.2 路面承裁能力评定
通常采用测量路表轮隙回弹弯沉的方法对路面结构强度的进行评定。由于路面在一年内的不同时期具有不同的强度，而经补强设计的路面必须保证在最不利季节具有良好的使用状态，因此原有路面的弯沉值应在不利季节测定，若在非不利季节测定，应按各地的季节影响系数进行修正。如在原砂石路面上加铺沥青面层时，因补强后对路基的湿度有影响，路基和基层中的水分蒸发较以前困难，致使路基和基层中湿度增加，弯沉增大强度降低。补强层的计算方法很多，可分为经验法和理论法两大类。经验法是以补强试验路资料为基础进行归纳总结的方法，其实用简便，但使用有一定的局限性。理论法则以力学分析为基础，结合交通、环境和材料等特性，对理论计算结果进行修正的方法。我国、现行路面设计规范对补强层厚度的计算都采用理论法。
2 沥青混合料的摊铺技术措施
2.1 原路面当量回弹模量的计算
采用理论法计算补强层厚度的关键问题是如何确定原有路基路面体系的计算回弹模量。若大量进行现场承载板试验，显然不太现实。若能利用便于大量测定的路表弯沉值进行求解，则比较可行。将原路基路面结构体系视作表面计算弯沉相等的弹性均质体，利用弹性半空间体表面在圆形刚性承载板下的荷载一弯沉关系式，并考虑计入承载板测定的弯沉与汽车测定的弯沉间的差异及补强层材料的影响。
2.2 加铺层设计
加铺层厚度与结构组合设计应与纵横断面设计相结合，路面厚度设计应考虑路面纵坡是否顺适、与周围环境是否协调等情况进行综合分析确定。加铺层的结构类型，可根据公路等级、交通量、当地经济条件和已有经验，选用一层或多层沥青混合料或半刚性基层、组合式基层、柔性基层、贫混凝土基层等结构。计算原有路面的当量回弹模量。拟定结构组合方案及设计层位，确定各加铺层的材料参数。根据加铺层的类型确定设计指标。当以路表回弹弯沉为设计指标时，弯沉综合修正确定。设计层的厚度采用弹性层状体系理论设计程序计算。对于季节冰冻地区，中湿与潮湿路段，还应验算防冻厚度。
3 结语
路面设计主要包括结构组合、材料组成设计和厚度确定三个方面。虽然路面结构设计主要讨论结构组合和厚度确定，但结构组合时必须考虑各结构层组成材料的特性和要求，而确定所需厚度时离不开合理选取材料参数。合理的路面结构组合是保证路面使用性能的基础。组合时，必须综合考虑交通荷载、环境温度和湿度、支承条件、组成材料特性、各结构层的功能要求和协调作用等各个方面，并充分吸收已有的设计和使用经验。沥青路面的损坏现象、机理和肇因十分复杂，因此路面结构设计只能选用多种指标，分别控制不同的损坏模式。不同设计方法根据对路面主要损坏现象的认识和分析，选用不同的设计指标。本章主要介绍我国公路沥青路面设计规范中采纳的设计方法，它是以弹性层状体系理论为基础的力学一经验设计法。该法以路表弯沉作为路基路面整体承载能力的控制指标，以整体性材料层底的拉应力作为疲劳开裂的控制指标，进行结构厚度的设计。要使设计结果能同实际相符，路面结构设计方法就要能全面地反映材料、环境、荷载和土基状况等因素对结构性能的影响，所以，必须收集足够的交通、土质、气象和水文资料，并在同实际工作环境相符的条件下对所用材料进行物理力学性质试验，获取可靠的材料参数。而要做到这一点，是非常困难的。因此，现有设计方法都存在不完善之处，还有待随着研究工作的深入和实践经验的积累，不断进行修正、补充和完善。
参考文献
[1]梅宇涛，许明娟，汤晓慧.沥青路面就地热再生经济性分析[J].山西建筑，2010（17）.
[2]刁兆锋.浅谈沥青路面早期病害的防治措施[J].黑龙江交通科技，2009（9）.
高速公路沥青路面厚度现状调查分析 第4篇
关键词：沥青路面,路面厚度,合理厚度范围,工程实践
0 引言
随着我国经济的迅速发展, 高速公路的里程不断增加。沥青混凝土路面由于它平整性好, 行车平稳舒适, 噪音低, 许多国家在建设高速公路时都优先采用。而半刚性基层具有强度大, 稳定性好及刚度大等特点, 被广泛用于修建高等级公路沥青路面的基层或底基层。在我国已建成的高速公路路面, 90%以上是半刚性基层沥青路面, 在今后的国道主干线建设中, 半刚性基层沥青路面仍将是主要的路面结构形式。
1 高速公路半刚性沥青路面的优点
半刚性沥青路面用于高速公路的路面结构具有其合理性, 其优点主要表现在:具有较高的强度和承载能力。一般来说, 半刚性基层材料具有较高的抗压强度和抗压弹性模量, 并具有一定的抗弯拉强度, 且它们都具有随龄期而不断增长的特性, 因此半刚性沥青路面通常具有较小的弯沉和较强的荷载分布能力。由于半刚性基层的刚度大, 使得其上的沥青层弯拉应力值较小, 从而提高了沥青面层抵抗行车疲劳破坏的能力, 甚至可认为半刚性基层上的沥青面层不会产生疲劳破坏, 这就鼓励人们去减薄面层。并且以多层体系弹理论为基础的现行规范计算出的这种路面结构面层受到的弯拉应力很小, 已不起控制作用, 因此得出的路面厚度也偏小。随着半刚性沥青路面的大量使用, 工程实践证明, 如果面层不够厚, 路表面会很快产生裂缝, 初期产生的裂缝对行车无明显影响, 但随着表面雨水或雪水的浸入, 在大量行车荷载反复作用下, 会导致路面强度明显下降, 产生冲刷和唧泥现象, 使裂缝两测的沥青路面碎裂, 加速沥青路面的破坏, 影响沥青路面的使用性能。所以路面究竞要多厚, 还没有一个确定的观念。不同高速公路的路面结构存在很大差别, 甚至不同单位设计的同一条高速公路的路面结构也有显著差别。目前我国高速公路沥青面层的厚度差异很大, 薄的仅10cm左右, 厚的20cm左右, 最厚达32cm, 路面结构组合的厚度上的这些显著差异既反映了我国高速公路的半刚性基层沥青路面设计还没有成熟, 也反映了设计方法的随意和性一定程度上的盲目性, 使路面结构设计要么过分保守, 造成较大的材料和资金浪费, 要么路面结构过薄, 造成早破坏, 也将造成经济损失。
2 半刚性沥青路面厚度调查与研究
国外沥青路面结构设计方法经过几十年的完善, 已经提出了比较成熟的设计方法, 许多国家提出了典型结构设计方法。第十八届世界道路会议上, 认为沥青面层厚度取20cm或20cm以上, 则可很少出现表面裂缝。壳牌沥青路面设计方法在概括各国的观点和使用经验时指出, 水泥底基层上沥青路面面层厚度取决于允许产生裂缝的程度, 常变化在15~25cm之间。在德、法、英、比利时、西班牙、奥地利等国家是采用典型结构法, 并通过适当增加面层的厚度等措施来减少反射裂缝。
为了研究半刚性沥青路面的合理厚度范围, 为设计路面厚度提供依据, 我们对我国广东、浙江、江苏、河南等省区的高速公路的路面结构及使用情况作了调查, 下面将调查情况介绍如下:广东省:广东省全境位于北纬20°09′~25°31′和东经109°45′~117°20′之间。大部分地区为南亚热带和热带季风气候类型, 是全国光、热、水资源最为丰富的地区, 温度沿纬度的变化显著, 年平均气温自粤北而南为9~16℃, 盛夏7月平均气温为28~29℃。全省多数地区年平均降雨量为1500~2000mm, 年蒸发量为1000~1200mm, 属湿润地区, 降雨量的季节变化明显, 全省土质以红壤土为主。我们此次调查的路段有:广州-佛山高速公路、广州-深圳高速公路、广州-花都高速公路和深圳深南大道一级公路。名称路段面层联结层基层, 广深4cm沥青混凝土磨耗层、10cm沥青碎石、23cm水泥碎石上基层、8cm沥青混凝土上面层、25cm级配碎石底基层、10cm沥青碎石下面层广佛、4cm沥青混凝土上面层、6cm沥青碎石、25cm6%水泥石屑上基层、5cm沥青下面层、25~28cm4%水泥土 (石粉砂砾) 底基层广花、3cm沥青混凝土上面层、20cm6%水泥稳定碎石上基层、30cm4%水泥稳定碎石石粉底基层、4cm沥青混凝土下面层深南、5cm沥青混凝土上面层、40cm6%水泥石屑上基层、8cm沥青贯入下面层、15cm4%水泥石屑底基层。从路面结构来看, 广深高速公路是最厚的, 包括联结层其面层厚度为32cm, 路面总厚为100~110cm, 这个结构是当时外商出于商业目的自己定的, 不是从技术角度考虑的, 所以受到了专家的批评, 被认为是不合理不经济的结构, 尤其不适用于高温多雨的广东地区。从现在的情况来看, 表面车辙严重, 由于孔隙较大的LHII型在广东多雨地区不适应, 下雨后唧水, 出现大面积松散, 翻修率高。
3 工程实践
深南大道是1990年建成通车的一级专用路, 沥青面层13cm厚, 沥青下面层是8cm的沥青贯入式, 从使用情况来看, 这段路结构较合理, 开始使用前3年没有裂缝和车辙, 3年后出现裂缝, 目前裂缝较多, 但并不影响行车, 到现在没有大修, 其最大车辙深度为15mm, 平均车辙深为5.4mm。我们对沪杭高速公路进行了解, 沪杭高速属于世行项目, 开工于1994年7月, 计划1998年底通车。全线102km, 所经地区大部分为软土, 平均300多m一个构造物, 因此解决软土地基上的桥头跳车问题将成为此条路上的关键技术。该路路基设计为6车道, 一期路面4车道, 所有桥梁均为6车道, 路基平均填高为3.05m, 软土路段主要是采用预压, 打插板桩, 部分桥头是粉喷桩, 局部换土。路面结构如下:4cm中粒式沥青混凝土上面层、6cm粗粒式沥青混凝土中面层、7cm粗粒式沥青混凝土下面层、37cm二灰碎石 (分两层摊铺) 、20cm水泥碎石土。沪宁高速公路是江苏省的第一条高速公路, 江苏段长48.21km, 1994年6月开工, 1996年9月竣工, 历时2年3个月。沿线水网密布, 地质复杂, 有软土分布的路段长约92km, 软土层厚薄不匀, 厚的达几十米。全线平均路基填土高3.73m, 软土处理基本上是采用了堆载预压、砂垫层+土工布、喷粉搅拌桩3种方法。对于路面结构, 沪宁路进行了大量的试验研究, 从1992年至1994年, 历时3年的研究内容包括:沥青混凝土、基层、底基层基本材料与混合料试验研究;路面结构组合与结构厚度研究;路面表面使用品质研究;路面结构环道试验研究;由于这条路经过了室内试验和试验路铺筑, 所以使用情况良好。经过2年运营, 面层出现少量横缝和松散, 在少数丘岭地带仍有沉降发生, 造成了路面纵缝发生。从工程实践的体会中了解到, 16cm厚的面层仍感觉有点薄, 18cm可能会较合适。如果中间加沥青碎石层反射裂缝会少, 但疲劳裂缝可能会成为主要问题。
4 结语
从调查分析可得出如下结论:半刚性基层沥青路面是我国高速公路的主要路面结构形式, 常用的半刚性基层有水泥稳定粒料和二灰稳定粒料;为了保证公路的使用性能, 必须保证半刚性基层有足够的强度, 适宜的刚度和耐久性, 较小的变形, 良好的抗裂性能。裂缝是半刚性沥青路面最主要的缺陷之一, 由于裂缝的出现会导致一系列病害的产生。为了防止裂缝过早出现, 即使基层有足够的强度, 沥青面层也要有一定的厚度。根据所调查路段的使用情况, 高速公路的沥青面层厚度在15~18cm之间较为合适, 究竟多厚最佳, 还需要做进一步的理论研究和试验。
参考文献
[1]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].北京:人民交通出版社, 1988.
[2]岳福青, 杨春风, 魏连雨.半刚性基层沥青路面反射裂缝形成扩展机理与防治.河北工业大学学报, 2004 (1) .
[3]光同文.半刚性基层温缩裂缝控制措施的研究.合肥工业大学学报 (自然科学版) , 2003 (1) .
路面沥青层厚度 第5篇
结合雾封层预防性养护技术在桥面铺装层的.应用,探讨了雾封层技术的适应性、施工工艺及质量控制要点.采用雾封层后,经检测表明减少了路面的水损坏,延长了道路的使用寿命,取得了较好的效果,可为其他类似工程提供借鉴.
作 者：吴仁平金朝阳 孙雪伟 Wu Renping Jin Chaoyang Sun Xuewei 作者单位：吴仁平,金朝阳,Wu Renping,Jin Chaoyang(浙江金丽温高速公路有限公司,浙江,杭州,310005)
孙雪伟,Sun Xuewei(江苏省交通科学研究院,江苏,南京,211112)
路面沥青层厚度 第6篇
【摘 要】 在沥青纤维封层中，纤维的嵌锁咬合作用，提高了开裂断面抗剪切传荷能力，纤维的存在使纤维封层表面的裂缝尖端的应力减小，有效的阻止了裂缝的进一步的扩展。同时，纤维封层能降低裂缝尖端的应力，起到阻裂的作用，对提高路面耐久、抗渗、耐磨等性能起到积极地作用。
【关键词】 纤维；沥青路面；封层 ；抗裂性能
Analysis of fiber reinforced asphalt pavement sealing layer formation mechanism of crack resistance
Jia Fu-tang
(Pingdingshan Highway Administration Central Laboratory Pingdingshan Henan 467000)
【Abstract】 In the seal layer of the asphalt fibers, the interlocking engagement of the fibers to improve the cracking section of the shear load transfer capability, the presence of the tip of the fiber the fiber stress crack sealing layer surface is reduced, effectively prevent further crack propagation . Meanwhile, the fiber sealing layer can reduce the crack tip stress crack resistance play a role in improving road durability, permeability, abrasion resistance and other properties play a positive role.
【Key words】 Fiber;Asphalt pavement;Sealing layer;Crack resistance
1. 引言
（1）纤维增强沥青封层技术是指采用纤维封层核心设备同时洒（撒）布沥青粘结料和玻璃纤维，然后在上面洒布碎石经碾压后形成新的表面磨耗层或者应力吸收中间层，是一种新型道路预防性养护技术［1］。按层位功能分，纤维沥青碎石封层可分为上封层（表面磨耗层）和下封层（应力吸收层），其结构图如图1所示。
〖TPE:中华建设图14年6月郏付堂1.TIF，BP#〗〖TS(〗图1 纤维增强封层示意图〖TS)〗
（2）纤维沥青层是沥青纤维增强封层抗裂性能的主要贡献者，它是一种以沥青为基本相，短纤维为增强相的复合材料［2］，短纤维随机分布于沥青层中，相互搭接构成网状增强体，对其路用性能起到了极大地改善作用，研究纤维增强沥青封层的抗裂性，对提高路面耐久、抗渗、耐磨等性能起到积极地作用，而且有效的改善了路面的服务功能，适用于提高原有沥青路面的耐久性、防水性能、抗滑性能以及车辙、平整度的修复工作。
2. 裂纹的基本类型
（1）在线弹性断裂力学中，根据裂纹受荷载作用及裂纹变形情况，可将裂纹分为三种基本类型［3］，即I型、II型和III型，如图2所示。
（2）I型裂纹即为张开型裂纹，指裂纹受垂直于裂纹面的拉应力作用，裂纹面相对张开。
（3）II型裂纹即为滑开型裂纹，指裂纹受平行于裂纹面而垂直于裂纹尖前缘线的剪应力作用，裂纹上下两表面沿x轴相对滑开。
（4）III型裂纹即为撕开型裂纹，指裂纹受既平行于裂纹面又平行于裂纹尖前缘线的剪应力作用，裂纹上下两表面沿z轴相对错开。
3. 裂缝的形成扩展机理分析
按照裂缝的类型分析了裂缝的主要形成机理，为有针对性的分析纤维封层的抗裂机理提供了理论基础。
(l)纵向裂缝。
纵向裂缝产生的原因有多种可能性，主要有：由于路基填土压实或两侧密实度不均和路基边缘受水浸蚀，导致路基不均匀沉降和承载力不足形成裂缝；沥青含腊量偏高，延度偏于下限，油层抗拉强度低，长期在行车荷载作用下形成纵向裂缝，填土含水量偏大，在冻胀作用下形成裂缝。
(2)横向裂缝。
由于路基土体的不均匀沉降引起的横向裂缝，低温收缩或半刚性基层收缩是产生横向温度裂缝的主要原因；沥青路面低温抗裂性能的好坏，关键是沥青材料本身直接影响到沥青混合料的低温抗裂性。面层的表面开裂后，就会在裂缝尖端产生应力集中，使其继续向下发展并贯穿整个沥青面层。
(3)反射裂缝。
反射裂缝产生的基本机理是沥青面层受到交通荷载和温度联合或单独作用产生受拉疲劳和剪切疲劳。由于温度变化引起的混凝土板伸缩和交通荷载驶过接缝或裂缝，在缝端附近的沥青混凝土材料内产生应力集中，而接缝或裂缝处不能很好地传递拉应力或剪应力，导致反射裂缝的产生和发展。根据断裂力学原理可分为：温度应力对应着张开模式(I型)，行车荷载对应着张开和剪切模式(I和II型)混合型。
(4)龟裂。
龟裂、不规则裂缝的形成主要是路面整体强度不足，沥青路面老化，在行车荷载的作用下形成的；另外，基层排水不良，低温时沥青混合料变硬或变脆，也能造成龟裂。
(5)滑移裂缝。
滑移裂缝产生的典型原因是层间的豁结性能不好，滑移裂缝最常发生在车辆刹车、转弯或加速的位置，在城市道路的交叉口路段经常可以观察到滑移裂缝。
4. 纤维封层阻裂机理分析
由纤维封层施工工艺知，纤维夹在两层乳化沥青层之间，并且从纤维封层的拉拔试验的层间破坏状态显示，纤维封层成型后，纤维完全在纤维封层之下；针对纤维夹层的位置和上述介绍的裂缝形成的机理，将裂纹扩展分为沥青面层表面和反射裂缝开裂后的裂纹两种扩展方式来介绍纤维封层的阻裂机理。
4.1 沥青面层表面开裂后的裂纹扩展。
（1）沥青路面开裂以后，不论在交通荷载或负温度梯度作用下，裂纹均可能向路面深度扩展，并且在路面的裂纹的缝端会产生很大的拉应力和剪应力集中，其完全可能超过材料的抗拉强度而使路面继续开裂［4］。由于纤维封层的成型厚度较薄，通过测量的试验路面的平均厚度为4mm，原路面的刚度较大，在负温度梯度作用下，原路面也会产生超过本身材料的抗拉强度的拉应力而使原路面面层开裂。这种裂缝的存在也会促使纤维封层表面裂缝的发展。
（2）纤维封层由于较薄，可以看作纤维夹在碎石之间，按照冷拌沥青混合料理解。纤维的嵌锁咬合作用，提高了开裂断面抗剪切传荷能力，纤维的存在使纤维封层表面的裂缝尖端的应力减小，有效的阻止了裂缝的进一步的扩展。另外，按照复合材料科学原理［5］，纤维的增韧作用与纤维本身的强度和韧性没有任何的关系，而来自于纤维与基体材料因材料性质差异在纤维和基体界面附近形成的残余应力应变场及显微裂纹。这种残余应力应变场要么来自纤维和基体材料因热膨胀系数的巨大差异，要么是因为纤维在某一温度下相变而产生膨胀。残余应力应变场可以抵消部分外加荷载，从而降低宏观裂纹扩展时裂纹尖端的应力；残余应力场在纤维和基体界面处产生的显微裂纹将部分释放材料中的应变而使裂纹区中存在残余应变，在宏观裂纹扩展后，其尾区的残余应变将降低裂纹尖端的应力；由于形成显微裂纹，显微裂纹周围材料的弹性模量降低而成为软化材料，它也有助于降低宏观裂纹扩展时裂纹尖端的应力。从而阻止裂纹的进一步的发展。
endprint
4.2 反射裂纹的扩展。
目前用土工织布、玻璃纤维格栅等土工加筋材料防止反射裂缝，它们的受力变形实质上是一种复合材料中增强相的行为，应具有较强的界面特性［6］。这种界面特性体现在土工加筋材料与填料之间的力与变形的相互关系。针对原路面的网裂较严重现象分析纤维封层阻止反射裂缝扩展的机理。纤维封层施工时，撒铺纤维之前先撒铺一层乳化沥青，增强的纤维和纤维封层与路面的结合，能改善裂缝处拉应力的集中，即使纤维与路面联结不好，此时纤维的张力较大，因荷载的复合效应，纤维仍能降低裂缝尖端的应力。有研究表明［7］，铺设纤维等土工筋材还能增大裂缝的扩展角，即是延长裂缝扩展路径和裂缝发展的时间，因此纤维封层能降低裂缝尖端的应力，起到阻裂的作用。沥青混合料路面层间加铺玻璃纤维格栅能有效的阻止反射裂缝的扩展，纤维封层中的纤维也能起到这样的效果。
5. 结论
沥青路面开裂以后，不论在交通荷载或负温度梯度作用下，裂纹均可能向路面深度扩展，并且在路面的裂纹的缝端会产生很大的拉应力和剪应力集中，其完全可能超过材料的抗拉强度而使路面继续开裂。研究表明，在沥青纤维封层中，纤维的嵌锁咬合作用，提高了开裂断面抗剪切传荷能力，纤维的存在使纤维封层表面的裂缝尖端的应力减小，有效的阻止了裂缝的进一步的扩展。同时，纤维封层能降低裂缝尖端的应力，起到阻裂的作用，对提高路面耐久、抗渗、耐磨等性能起到积极地作用，是一种值得推广的新型沥青路面施工技术。
参考文献
［1］ 陈晓娟. 纤维沥青碎石封层适应性及阻裂效应研究［D］．西安：长安大学，2010.
［2］ Aysar NAJD，郑传超，纤维加筋沥青混凝土断裂性能试验， 长安大学学报（自然科学版），2005(5).
［3］ 陈华鑫， 张争奇. 纤维沥青混合料的低温抗裂性能［J］. 华南理工大学学报(自然科学版)，2004,(04).
［4］ 申爱琴等.沥青路面层间处置新材料及施工关键技术研究［R］.2009.2.
［5］ 朱春凤.玻璃纤维改善沥青混凝土性能的理论和试验研究［D］.吉林:吉林大学，2007.5.
［6］ 毛成.沥青路面裂纹形成机理及扩展行为研究:(博士学位论文).成都:西南交通大学，2004.3.
［7］ 郑健龙，周志刚.沥青路面抗裂设计理论与方法.北京:人民交通出版社，2003.
［基金项目］河南省2013年科技发展计划项目（132102210464）：沥青路面纤维增强封层关键技术研究。
［文章编号］1619-2737（2014）06-05-819
endprint
4.2 反射裂纹的扩展。
目前用土工织布、玻璃纤维格栅等土工加筋材料防止反射裂缝，它们的受力变形实质上是一种复合材料中增强相的行为，应具有较强的界面特性［6］。这种界面特性体现在土工加筋材料与填料之间的力与变形的相互关系。针对原路面的网裂较严重现象分析纤维封层阻止反射裂缝扩展的机理。纤维封层施工时，撒铺纤维之前先撒铺一层乳化沥青，增强的纤维和纤维封层与路面的结合，能改善裂缝处拉应力的集中，即使纤维与路面联结不好，此时纤维的张力较大，因荷载的复合效应，纤维仍能降低裂缝尖端的应力。有研究表明［7］，铺设纤维等土工筋材还能增大裂缝的扩展角，即是延长裂缝扩展路径和裂缝发展的时间，因此纤维封层能降低裂缝尖端的应力，起到阻裂的作用。沥青混合料路面层间加铺玻璃纤维格栅能有效的阻止反射裂缝的扩展，纤维封层中的纤维也能起到这样的效果。
5. 结论
沥青路面开裂以后，不论在交通荷载或负温度梯度作用下，裂纹均可能向路面深度扩展，并且在路面的裂纹的缝端会产生很大的拉应力和剪应力集中，其完全可能超过材料的抗拉强度而使路面继续开裂。研究表明，在沥青纤维封层中，纤维的嵌锁咬合作用，提高了开裂断面抗剪切传荷能力，纤维的存在使纤维封层表面的裂缝尖端的应力减小，有效的阻止了裂缝的进一步的扩展。同时，纤维封层能降低裂缝尖端的应力，起到阻裂的作用，对提高路面耐久、抗渗、耐磨等性能起到积极地作用，是一种值得推广的新型沥青路面施工技术。
参考文献
［1］ 陈晓娟. 纤维沥青碎石封层适应性及阻裂效应研究［D］．西安：长安大学，2010.
［2］ Aysar NAJD，郑传超，纤维加筋沥青混凝土断裂性能试验， 长安大学学报（自然科学版），2005(5).
［3］ 陈华鑫， 张争奇. 纤维沥青混合料的低温抗裂性能［J］. 华南理工大学学报(自然科学版)，2004,(04).
［4］ 申爱琴等.沥青路面层间处置新材料及施工关键技术研究［R］.2009.2.
［5］ 朱春凤.玻璃纤维改善沥青混凝土性能的理论和试验研究［D］.吉林:吉林大学，2007.5.
［6］ 毛成.沥青路面裂纹形成机理及扩展行为研究:(博士学位论文).成都:西南交通大学，2004.3.
［7］ 郑健龙，周志刚.沥青路面抗裂设计理论与方法.北京:人民交通出版社，2003.
［基金项目］河南省2013年科技发展计划项目（132102210464）：沥青路面纤维增强封层关键技术研究。
［文章编号］1619-2737（2014）06-05-819
endprint
4.2 反射裂纹的扩展。
目前用土工织布、玻璃纤维格栅等土工加筋材料防止反射裂缝，它们的受力变形实质上是一种复合材料中增强相的行为，应具有较强的界面特性［6］。这种界面特性体现在土工加筋材料与填料之间的力与变形的相互关系。针对原路面的网裂较严重现象分析纤维封层阻止反射裂缝扩展的机理。纤维封层施工时，撒铺纤维之前先撒铺一层乳化沥青，增强的纤维和纤维封层与路面的结合，能改善裂缝处拉应力的集中，即使纤维与路面联结不好，此时纤维的张力较大，因荷载的复合效应，纤维仍能降低裂缝尖端的应力。有研究表明［7］，铺设纤维等土工筋材还能增大裂缝的扩展角，即是延长裂缝扩展路径和裂缝发展的时间，因此纤维封层能降低裂缝尖端的应力，起到阻裂的作用。沥青混合料路面层间加铺玻璃纤维格栅能有效的阻止反射裂缝的扩展，纤维封层中的纤维也能起到这样的效果。
5. 结论
沥青路面开裂以后，不论在交通荷载或负温度梯度作用下，裂纹均可能向路面深度扩展，并且在路面的裂纹的缝端会产生很大的拉应力和剪应力集中，其完全可能超过材料的抗拉强度而使路面继续开裂。研究表明，在沥青纤维封层中，纤维的嵌锁咬合作用，提高了开裂断面抗剪切传荷能力，纤维的存在使纤维封层表面的裂缝尖端的应力减小，有效的阻止了裂缝的进一步的扩展。同时，纤维封层能降低裂缝尖端的应力，起到阻裂的作用，对提高路面耐久、抗渗、耐磨等性能起到积极地作用，是一种值得推广的新型沥青路面施工技术。
参考文献
［1］ 陈晓娟. 纤维沥青碎石封层适应性及阻裂效应研究［D］．西安：长安大学，2010.
［2］ Aysar NAJD，郑传超，纤维加筋沥青混凝土断裂性能试验， 长安大学学报（自然科学版），2005(5).
［3］ 陈华鑫， 张争奇. 纤维沥青混合料的低温抗裂性能［J］. 华南理工大学学报(自然科学版)，2004,(04).
［4］ 申爱琴等.沥青路面层间处置新材料及施工关键技术研究［R］.2009.2.
［5］ 朱春凤.玻璃纤维改善沥青混凝土性能的理论和试验研究［D］.吉林:吉林大学，2007.5.
［6］ 毛成.沥青路面裂纹形成机理及扩展行为研究:(博士学位论文).成都:西南交通大学，2004.3.
［7］ 郑健龙，周志刚.沥青路面抗裂设计理论与方法.北京:人民交通出版社，2003.
［基金项目］河南省2013年科技发展计划项目（132102210464）：沥青路面纤维增强封层关键技术研究。
［文章编号］1619-2737（2014）06-05-819
浅谈沥青混凝土路面厚度检测技术 第7篇
本方法是厚度检测的基本方法, 原理简单、操作容易、检测速度慢、属于破坏性检测。
适用于沥青混凝土路面各层厚度检测及工程交工验收检查使用。
主要仪器设备:路面取芯机、钻头、冷却水、夹子、钢板尺等。钻头型号有标准直径100 mm, 根据检测需要还可选用50 mm和150 mm的钻头。
检测方法: (1) 据现行规范的要求, 确定钻孔检查的位置, 并将表面清扫干净。 (2) 用取芯机钻取芯样, 芯样的直径应符合要求, 钻孔深度必须达到层厚。 (3) 用夹子取出芯样, 清除表面及底部, 找出上下层分界面。 (4) 用钢板尺沿圆周对称的十字方向量取四处芯样表面至上下层分界面的高度, 取平均值即为该点的厚度。
数据计算与处理:计算检测路段的平均值、标准差、变异系数, 并计算路段的代表值。
2 雷达测厚法
雷达测厚技术用于沥青路面厚度检测开始于20世纪80年代后期, 欧、美最早应用, 沥青混凝土路面用雷达测厚使用的天线有两种, 空气耦合天线和地面耦合天线。前者工作频率范围为0.5 GHZ~2.5 GHZ, 可满足不同深度范围的探测需要, 检测速度快且精度高。后者工作频率范围为30 MHZ~1 000 MHZ, 具有较高的探测深度和良好的垂直分辨率, 但由于检测时天线要与地面接触, 检测速度慢, 不能满足现在检测的需要, 因此常采用空气耦合天线。雷达测厚的基本原理是根据电磁脉冲在路面与路基界面的反射时间和传播速度, 求得路面的厚度。其工作过程为:雷达系统中的发射机通过宽频带发射天线向地下发射电磁波, 电磁波在其传播过程中遇到不同电性介质界面时产生反射, 由接受天线接受散射和反射信号, 然后转化为数字信息并传输到主机内, 再通过数据、图象处理就能计算出反射体的某些参数, 从而区分不同介质界面, 并精确标定不同层面物体的深度。
3 瑞典探地雷达
雷达在公路检测领域已经有广泛的应用, 它不仅能进行路面分 (确定面层、垫层、基层等的厚度) , 而且可以查找路面下的缺陷 (确定缺陷的位置和大小) 。探地雷达进行公路检测的优点是探测速度快, 瑞典雷达可以用汽车拖动进行高速探测;雷达的另一个优点是探测精度高, 对分层来说它的探测精度可以达到毫米级。
瑞典探地雷达的基本原理是, 由发射天线辐射一个电磁波, 当遇到介质分界面或地下异常体时, 该电磁波被反射回来, 并被接收天线接收, 该记录信号形成一类似于地震记录信号的图像。探地雷达主要由监视器 (计算机) 、控制单元、天线等组成, 控制单元是雷达的核心部分。对探地雷达来说, 它的剖面横坐标是距离, 即探测剖面的地面位置;纵坐标是电磁波在介质中的双程走时, 是时间坐标。我们希望得到探测物体的深度, 为此必须知道电磁波在介质中的传播速度。如下式:
上述公式中, t是电磁波的传播时间, Z是深度, V是电磁波在介质中的传播速度。
采用的设备:对雷达来说, 要解决不同深度和分辨率的探测问题, 就要选择不同频率的天线。对于路面检测, 以下几种天线是最常用的:一种是1 000兆的天线, 它的探测深度约1.3 m;另一种是500兆天线, 它的探测深度约3~4米。另外, 如果以面层厚度检测为主, 可以选择1 600兆的天线。主机1 000兆天线500兆天线雷达主机最好选择CUII, 它能配备各种频率的天线.雷达工作时, 如果是小范围或短距离的路面检测, 可以通过天线拉杆在地面拖动天线来检测, 这样可以现场确定缺陷范围;如果做大范围的普查 (以确定路面厚度为主) 。则可以用专配拖车挂在汽车后面进行检测。在地面拖动天线进行检测、用汽车拖动天线进行检测。采集方法和参数选择:对瑞典雷达来说, 最重要的两个参数是采样频率和样点数 (时间窗=样点数/采样频率) , 只要这两个参数选择合适, 数据采集就没有问题。采样频率的选择与天线有关, 一般选择如下:500兆:7 000、800兆:12 000、1 000兆:18 000、1.2 GHz:24 000、1.6 GHz:30 000样点数的选择一般可以选择480, 当天线用车载进行路面检测时, 为了提高检测速度, 可以根据探测深度进行选择, 如用1 000兆天线探测, 假设我们要探测1米的深度, 根据d=vt/2, 可以算出时间为16 ns (假设速度为120 m/us) , 我们要将窗口开大一些 (一般增大50%) , 则时间窗可以选择为24 ns, 这样样点数可以定为430。
用瑞典雷达做路面厚度检测我们采用瑞典MALA公司生产的RAMAC/GPR主机, 1 000兆屏蔽天线, 用测量轮来定距离。
4 结语
从本章可以看出沥青混凝土路面厚度检测方法分两种, 即破坏性检测和无损检测。挖坑法、钻芯法、水准测量法都属于破坏性检测, 超声波法和雷达测厚法都属于无损检测。前者检测速度慢、效率低、偶然性大、代表性差、劳动强度大, 而且对公路具有很强的破坏作用, 后者检测速度快、效率高、代表性强、劳动强度小、不受周围环境影响, 能进行大范围检测, 并且是无损检测对公路没有破坏作用。
摘要：沥青混凝土路面的厚度是评价沥青混凝土路面质量的一项非常重要的指标。厚度检测比较常用的方法一般有钻芯法和今年来发展起来的雷达测厚法。还有挖坑法、水准仪测量法、超声波法等方法。文章对常用方法进行了介绍。
关键词：沥青,混凝土,路面,厚度
参考文献
[1]郑艳丽, 刘硕.路面厚度检测技术探讨[J].技术与市场, 2011 (8) .
路面沥青层厚度 第8篇
在路面结构层设计中采用水泥稳定碎石、 (石灰+ 粉煤灰) 稳定碎石等半刚性材料较为普遍, 基层的厚度及材料选择是设计工作中的关键, 关系到抵抗轴载、抗冻及水文等技术原理, 设计验算过程中采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性理论, 根据各层的回弹模量计算结构层厚度, 因此, 提出在施工环节通过改进试验方法提高路面基层的密度, 可对路面结构层在车辆荷载作用下的受力状态产生积极的影响。
2 我国 《公路路面基层施工技术规范》[1] (JTJ034—2000) 行业标准
1) 用于二级和二级以上公路基层和底基层的级配碎石应用预先筛分成几组不同颗粒的碎石 (37.5~19mm、19~9.5mm、9.5~4.75mm) 及4.75mm以下的石屑组配而成。
2) 当级配碎石用做二级和二级以下公路的基层时, 最大粒径可控制在37.5mm以内, 用做高速公路和一级公路基层及半刚性路面的中间层时, 最大粒径宜控制在31.5mm以下。
3) 基层混合料最大干密度的确定采用《公路工程无机结合料试验规程》[2] (JTG E51—2009) 之规定, 使用径高150cm×150cm的击实桶即容积2 177cm3, 击实锤重4.5kg, 每层击实98 次, 分3 层重型击实成为试件, 通过7d标准养生 (室内温度20℃、湿度90%以上) ;7d的无侧限强度技术指标规定见表1所列。
4) 施工时使用12t以上的三轮压路机碾压, 每层的压实厚度不超过15~18cm;用重型振动压路机和轮胎压路机碾压时, 每层的压实厚度可达20cm, 压实度要求根据层位及稳定土粒径规定如表2 所列。
3 《公路路面基层施工技术规范》和《公路工程无机结合料试验规程》及公路存在的技术缺陷分析
1) 水泥稳定碎石作为半刚性路面基层材料, 使用的是无侧限抗压强度, 采用多粒径的连续级配与增大粗集料粒径可提高板体强度, 由于高速机一级公路设计标准较高, 故半刚性基层设计较厚, 加上机械化水平 (大吨位、高频率大振幅) 及性能非常优越, 可以满足压实要求, 所以, 应增加1 个粒径档次。
2) 二级公路由于交通渠化及混合运行的复杂性, 车辆的起步、刹车、掉头几率较大, 基层及面层更容易产生弯拉应力, 因此;基于保证半刚性基层的强度、耐久性与经济性, 更不能够减小组成级配设计的最大骨料粒径及其强度指标。
3) 结合 《公路工程无机结合料试验规程》 (JTGE 40—2007) [3]及《公路土工试验规程》[3]之规定, 目前, 我国大部分技术行业, 半刚性基层材料的最大密度及强度试验依然执行标准击实方法, 该方法的最大弊病是不能够模拟路面基层抵抗车轮荷载的实际受力状态, 具有一定的理论局限性及失真性, 因此, 值得研究与改进。
4) 《施工技术规范》 要求的干刚性材料强度范围太宽, 尤其是高速及一级公路的基层强度规定3~5MPa, 该规定应根据轴载的作用次数予以具体的更具有技术严肃性。
按照《公路路面基层施工技术规范》要求的中粒土和巨粒土控制水泥剂量为3%、4%、5%、6%、7%规定, 在水泥质量与骨料级配合理的情况下, 实际使用强度32.5MPa的水泥与4%~6%的水泥剂量完全可以达到5.0MPa甚至更高, 关键是保证粗骨料的粒径与级配范围得到充分利用。
5) 压实度标准问题:《公路路面基层施工技术规范》要求的二级和二级以下的压实度规定偏低, 因为二级和二级以下的公路承受汽车轴载的作用更为显著, 工程实践证明, 二级和二级以下的公路更容易产生车辙、拥包、开裂、弯沉值过大及过早发生疲劳破坏, 因此, 必须通过提高压实度标准来增大基层回弹模量和板体强度, 以保证路面结构层的使用耐久性。
4 提高压实度的技术研究与应用分析
据目前技术惯例, 在进行半刚性基层 (最大密度与无侧限抗压强度) 试验过程中结合《公路工程无机结合料试验规程》及《公路土工试验规程》技术原理, 试验成型时改用GTM试验方法取代标准击实试验法, 使混合料密度与强度进一步提高, 相对提高了压实度。该试验方法有以下技术特点与先进性:
1) 利用应力、应变原理设计混合料的各项力学指标, 使之剪切强度大于其所受的剪切应力并控制在满足要求的范围内, 在重载交通条件下出现车辙、拥包、推移等质量通病, 能够最大限度的模拟汽车荷载作用在路面上的力学状态。
2) 通过设定平衡状态、转数、试件高度、试件密度等4 种形式控制试验过程, 平衡状态指GTM试验机每旋转100r时混合料的应变很小, 抗剪切强度高, 该试验得出的混合料最大密度比较科学与准确。
3) 控制剪切安全系数GS, F:即沥青混合料的剪切强度Sg与最大剪应力 τmax的比值, GS, F应大于1.0, 在混合料压实试验过程中;GTM法可以测出混合料的剪切强度, 即混合料内部对所加荷载的抵抗力, 是由混合料的特性决定的。
4) 混合料的密度:指GTM法在平衡状态条件下试验完成的混合料密度, 此时可视为混合料不在发生塑性变形的密度。该密度是用以控制施工压实度的质量依据。
5 路面基层压实度对回弹模量及路面结构层厚度的影响分析[4,5]
根据《公路沥青路面设计规》[4] (JTGD50—2006) 之规定, 由设计年限累计交通量、确定路面设计弯沉值为依据进行路面结构层厚度计算, 计算原理采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系为理论依据, 同时, 要求轮间隙中心路表的实际弯沉不大于路面的设计弯沉, 即Ls≤Ld, 实际弯沉值计算见图1 所示。
1) 路面结构层的设计厚度取决于半刚性基层材料的板体回弹模量, 在沥青面层厚度及路基回弹模量一定的情况下, 基层材料的回弹模量越高则相对设计厚度可减小, 即节省了工程造价, 或不减小厚度的情况下可提高路面结构层的整体强度, 设计参考值如表3 所列。
2) 半刚性材料的无侧限抗压强度与回弹模量的换算关系
根据大量的室内试验数据表明, 半刚性材料的无侧限抗压强度与回弹模量存在正比例线性函数换算关系, 在保证率85%的条件下, 回弹模量E=236P+1000, 式中, E为半刚性材料的回弹模量, MPa;P为半刚性材料的室内无侧限强度, MPa。
3) 路面基层回弹模量对路面结构层计算厚度的影响分析通过半刚性材料的回弹模量对比根据当量元等效半径原理, 可演变成为以下 (见图2) 的3 层计算体系。根据计算公式可知;当E2提高了回弹模量的条件下, 待求得的路面厚度H相对减小, 最大限度地降低了路面结构层的设计厚度而经济。
6 结语
通过采用GTM法进行路面基层材料的密度试验, 相对提高了路面基层的压实度标准, 同时未改变质量检验评定标准所规定的技术指标, 由于基层材料的回弹模量也相对提高可减少设计厚度, 同时, 对保证路面结构层在汽车轴载的作用下, 减少路面车辙、裂缝、疲劳破坏及发挥耐久性具有技术意义与经济意义。
摘要：通过工程实践与设计原理, 总结分析路面基层的受力特点, 阐述通过技术手段提高基层压实度, 有利于提高路面结构层的回弹模量和降低允许弯沉值, 很大程度上可抵抗车轮荷载的抗弯拉能力, 同时可延长新建公路的动态稳定性及使用耐久性。
关键词：基层压实度,回弹模量,结构层厚度,影响分析
参考文献
[1]JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范[S].
[2]JTGE51-2009公路工程无机结合料试验规程[S]
[3]JTGE40-2007公路土工试验规程[S].
[4]JTGD50-2006公路沥青路面设计规范[S].
路面沥青层厚度 第9篇
关键词：长寿命沥青路面,疲劳,容许拉应变,预估
随着交通量和交通荷载不断增大, 沥青路面达不到设计年限就出现损坏, 需进行大修。为提高沥青路面的性能, 延长沥青路面使用寿命、降低寿命周期费用, 长寿命沥青路面的研究工作应运而生。
长寿命沥青路面结构设计理念, 是以降低传统的沥青层底开裂和避免结构性车辙为基础的。作为沥青路面的关键控制指标, 沥青混合料疲劳极限对最终的路面厚度设计产生很大影响, 需要得到沥青层所受的层底弯拉应变和沥青层材料疲劳极限应变值, 通过比较两者之间的大小确定结构的实际寿命[1~3]。
所谓疲劳极限是指沥青混合料在低应变区域存在一个理论上的弯拉应变临界点, 当材料所受的弯拉应变低于此值时, 沥青混合料就不会产生疲劳损伤破坏[4]。沥青层混合料的疲劳极限应变理论上是存在的, 但求解相对困难, 如何合理地确定沥青层层底的疲劳控制指标, 是进行经济、合理的设计长寿命沥青路面结构的关键前提。本文通过对沥青混合料疲劳寿命预测模型的分析, 建立沥青层混合料容许拉应变与疲劳寿命的关系, 给出容许拉应变预估公式, 对常用沥青混合料的拉应变值进行预估, 为长寿命沥青路面设计提供理论设计参数。
1 沥青混合料疲劳寿命预测模型
预估沥青路面疲劳破坏已有40余年的历史, 世界上许多研究者提出沥青路面疲劳模型。这些模型的共同之处在于建立沥青路面沥青层层底拉应变或拉应力与路面开裂时承受的累积荷载作用次数之间的关系。但不同模型考虑沥青性质、混合料参数、环境参数等不同因素对沥青路面疲劳寿命的影响[5]。国外疲劳设计标准的关键是沥青层材料的疲劳方程, 虽然都是采用疲劳设计方法, 但由于疲劳试验方法的差异、温度等外在条件的不同, 使用不同的设计单位的疲劳标准并不相同。
1.1 沥青层疲劳开裂模型
疲劳开裂是沥青路面破坏的主要形式。已有研究认为, 重复荷载引起拉应力和剪应力, 开裂首先出现在临界拉应变和拉应力发生处。临界拉应变的大小和位置取决于路面的刚度以及荷载的构成。沥青层疲劳破坏通常是以拉应变和混合料刚度 (模量) 为函数的模型。疲劳模型的常用数学关系为
式中:Nf为疲劳开裂重复作用次数, 次;C为修正系数;k1、k2、k3为试验回归系数;εt为临界位置拉应变;E为材料刚度 (动态回弹模量) , MPa。
典型的疲劳形式主要有2种:一种是从底部向上发展的传统龟裂, 龟裂是由沥青层底部的水平拉应力发展形成的;另一种是从面层向下发展的表面纵向开裂, 这是由沥青层表面的拉应变发展形成的。由底部向上的疲劳开裂是由于沥青层底部产生较大的拉应力或拉应变。AASHTO 2002路面设计方法采用美国沥青协会 (AI) 的疲劳开裂预测模型[6]:
式中:K'1为沥青层厚度的函数;M为沥青混合料空隙率与有效沥青含量的函数;Em为20℃沥青混合料的回弹模量, MPa;vb为有效沥青含量, %;va为空隙率, %。
最终疲劳破坏模型的确定还需考虑沥青层厚度;厚度较大时采用常应力模式, 较小时采用常应变模式。式 (2) 提供的模式本质上是常应力模型, 对于研究薄沥青层需要修正 (经验上的调整) 。
对于从下向上的开裂[6]:
式中:h为沥青层总厚度, cm, 当h≥15 cm时, K'1取0.004。
1.2 沥青层材料容许拉应变预估公式
为保证柔性基层沥青路面在设计基准期内不发生沥青层疲劳开裂, 以沥青层层底拉应变为设计指标, 借鉴式 (2) 所示的疲劳开裂预测模型, 建立沥青层容许拉应变与设计基准期内累计当量轴次的关系, 并根据国内外的研究成果, 对公式中各回归系数进行分析修正, 得到沥青层容许拉应变[εR]预估公式。
式中:Ne为累计当量轴载作用次数, 次。
其中, 美国规范中沥青混合料动态回弹模量的试验温度为70℉, 换算为21.1℃, 城镇道路沥青路面规范中采用试验温度20℃。对于加载频率, 考虑到10 Hz的加载频率相当于路面车辆行驶速度为60~65 km/h, 与我国现行城市道路的设计行车速度一般为40~100 km/h相当, 故一般采用10 Hz加载速率[7]。
2 沥青层材料拉应变容许值预估
根据式 (5) 预估沥青混合料的容许拉应变, 首先通过试验实测材料的动态模量, 根据材料的设计组合和体积指标以及路面设计时的累计当量轴次, 得到材料的容许拉应变预估值。
2.1 SMA-13、AC-20、AC-25的容许拉应变预估
选用表1中的几种沥青混合料:SMA-13、AC-20、AC-25[8], 采用式 (5) 计算其容许拉应变。沥青混合料设计组成及体积指标见表2。设定沥青路面中沥青层总厚度在15 cm以上, 累计当量轴次分几个等级, 容许拉应变计算结果见表3。采用实测动态模量计算容许拉应变值, SMA-13的实测动态模量值为8 253 MPa, AC-20为10 615 MPa, AC-25为10 703 MPa。
从表3中可以看出, 对于同一种沥青混合料, 累计当量轴次越大, 拉应变容许值则越小, 路面结构要求也越高。对于不同种沥青混合料, 同一交通等级累计轴次下, 混合料的模量越高, 容许拉应变则越小。与半刚性基层沥青路面类似, 半刚性材料的强度越高, 基层层底的拉应力也越大, 材料的容许拉应力也越小。
图1为累计当量轴次与容许拉应变关系图, 从图中可以看出, 对于沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-13, 由于其动态模量相对其他混合料低, 低轴次作用下, 其容许拉应变在150με以上, 而当累计轴次达到2 500万次时, 其容许拉应变<120με。随着交通等级的提高, 材料的容许拉应变要求也逐渐提高。
对于粗粒式沥青混合料AC-25, 其位于沥青下面层或者用于沥青基层时, 抗疲劳性能尤为重要。从表3中可以看出, 累计轴次在400万次时, 其容许拉应变可能在100以下;当用于重载交通, 累计轴次达到2 500万次时, 其容许拉应变≤60, 材料要求相对较高。这显示出容许拉应变在控制沥青层层底疲劳破坏时的重要性。
2.2 LSPM-30和FL-13的容许拉应变预估
选用碎石透水沥青混合料LSPM-30、疲劳层沥青混合料FL-13[8], 采用式 (5) 计算其容许拉应变。混合料的设计级配见表4。试验测定加载频率10 Hz, 试验温度20℃时, LSPM-30的动态模量为8 020 MPa, FL-13的动态模量为8 244 MPa。
沥青混合料设计组成及体积指标见表5, 沥青混合料的容许拉应变预估值见表6。
με
从表6中可以看出, 透水沥青混合料LSPM-30由于沥青的有效体积较小, 从而使得材料的容许拉应变较小, 在累计当量轴次为400万次的时候, 材料的容许拉应变仅为50με。如果采用透水沥青混合料作为疲劳层, 沥青路面疲劳破坏的可能性较大。
对于富沥青混合料FL-13, 其沥青有效体积含量较高, 虽然其动态模量与LSPM-30相差不多, 相同交通等级下, 其容许拉应变值要比后者大。在交通量达到5 000万轴次时, 其容许拉应变值仍然在100以上。说明采用富沥青混合料作为沥青疲劳层, 能有效控制沥青路面的疲劳破坏。
2.3 ATB-25、SUP-25和SUP-20的容许拉应变预估
选用ATB-25、SUP-25和SUP-20 3种沥青混凝土[9], 采用式 (5) 计算其容许拉应变。沥青混合料级配通过率和体积性质指标见表7、表8。选用试验温度20℃、加载频率10 Hz试验条件下沥青混合料动态模量值, 试验测定ATB-25的动态模量为12 798 MPa, SUP-25为12 242 MPa, SUP-20为9 159 MPa。混合料拉应变容许值计算结果见表9。
με
从表7中可见, ATB-25、SUP-25和SUP-20这几种沥青混合料的沥青含量基本相同, 为4%左右, 空隙率含量相差较小。ATB-25和SUP-25在20℃、10 Hz条件下动态模量值相近, 在12 000~13 000 MPa之间, 相同交通等级下, 两者的容许拉应变相差也较小。而对于SUP-20沥青混合料, 其沥青有效体积含量高于ATB-25和SUP-25, 动态模量也相对较小, 因此其容许拉应变要较ATB-25和SUP-25大, 抗疲劳性能要好。
通过采用试验或预估公式得到沥青混合料的动态模量, 采用式 (5) 快捷地预估沥青混合料的容许拉应变值。从表3、表6和表9可以看出, 不同沥青混合料由于沥青混合料动态模量、沥青有效体积含量、空隙率等因素的影响, 分别表现出不同的抗疲劳性能。沥青有效含量高、混合料动态模量相对较小的情况下, 材料的抗疲劳性能较好, 如富沥青混合料FL-13等。
国内外的研究认为, 一般情况下, 不同沥青混合料疲劳极限存在不同的应变水平要求, 通常认为, 长寿命沥青路面设计中沥青混合料疲劳极限为70~120。
本次研究针对不同的沥青混合料, 采用容许拉应变计算公式分别计算不同应用条件下、不同沥青混合料的容许拉应变值, 为沥青路面控制指标设计提供非常有效的理论计算和实践应用方法。
3 几种材料的拉应变容许值比较
对相同交通等级, 相同路面厚度下的几种沥青混合料的容许拉应变预估值进行比较分析, 结果见表10。
με
从表10中可以看出, 沥青混合料在有效沥青含量高、空隙率小、级配偏细的条件下, 容许拉应变预估值相对较大, 反之则较小。如沥青有效含量低、空隙率大的大粒径沥青混合料LSPM-30, 容许拉应变预估值最小, 而有效沥青含量高、空隙率小的富沥青混合料FL-13, 容许拉应变预估值最大。
可见, 在长寿命沥青路面中, 沥青疲劳层选用适当的富沥青混合料, 有助提高沥青路面的抗疲劳性能。
4 结语
本文通过对沥青混合料疲劳寿命预测模型的分析, 结合国内外研究成果, 建立沥青层混合料容许拉应变与疲劳寿命的关系, 给出容许拉应变预估公式, 对常用沥青混合料的拉应变值进行预估, 为长寿命沥青路面设计提供了理论设计参数。
1) 通过对沥青混合料疲劳寿命预测模型的研究, 建立沥青层混合料容许拉应变与疲劳寿命的关系, 给出沥青层混合料容许拉应变预估公式。
2) 对常用沥青混合料的拉应变容许值进行预估, 分析结果表明, 相同交通等级和路面厚度条件下, 当沥青混合料有效沥青含量高、空隙率小、级配偏细时, 容许拉应变预估值相对较大;反之则较小。在长寿命沥青路面中, 沥青疲劳层选用适当的富沥青混合料, 有助于提高沥青路面的抗疲劳性能。
参考文献
[1]朱建平.基于长寿命沥青路面设计理念的沥青混合料疲劳阀值研究[D].沈阳:沈阳建筑大学, 2011.
[2]粟弼国.重载交通长寿命沥青路面结构分析[D].杭州:浙江大学, 2008.
[3]唐雪松, 蒋持平, 郑健龙.沥青混合料疲劳过程的损伤力学分析[J].应用力学学报, 2000, 17 (4) :92-98.
[4]聂忆华, 张起森.HMA疲劳极限存在性及其确定方法研究[J].中外公路, 2007, 26 (10) :191-194.
[5]葛折圣, 黄晓明.沥青混合料疲劳性能影响因素的灰关联分析[J].交通运输工程学报, 2002, 2 (2) :8-11.
[6]AASHTO.Guide for mechanistic-empirical design of new and rehabilitated pavement structures[R].Washington, D.C:NCHRP, 2004.
[7]CJJ 169—2012城镇道路路面设计规范[S].
[8]杨永顺, 高雪池, 王林, 等.永久性沥青路面设计方法研究[R].北京:交通运输部, 2008:212-216.
沥青路面加铺层施工分析 第10篇
关键词：沥青路面,聚合物改性沥青抗裂贴,改性沥青同步碎石封层
0 引言
在我国道路发展前期是以水泥路面为主,目前在运营的高速公路路面主要采用沥青混合料铺筑,现在已经形成了许多的相关施工工艺。在追求量的同时,更需要保证质。我国从事道路施工的工作者在对沥青路面进行施工的过程当中,吸收和总结了多种沥青路面加铺施工工艺,为提高我国沥青路面的质量作出了大量的贡献。
1 常见施工工艺
1.1 改性乳化沥青粘层施工
①在进行粘层油洒布工作时,必须要注意对工作面加以规范,控制好粘层油的洒布面积和厚度,同时,要注意观察,坚决杜绝出现粘层油漏出以及大量粘层油流在工作面上面。②施工前必须用强力鼓风机将浮尘吹净。③同时要加强防护工作,避免造成污染。
1.2 改性沥青碎石封层施工
1)碎石撒布:根据改性沥青+碎石的施工工艺要求,改性沥青洒布与碎石洒布达到同步。施工采用1台轮胎压路机,胶轮压路机紧跟同步碎石沥青撒布车碾压,碾压遍数为2~3遍。
2)对于同步碎石应力吸收层,我国并没有专门的规范来评价它的指标,因此只能结合一些使用了同步碎石的地方和规范中表面处治材料作为参考值来做对比。辽宁省针对碎石封层技术制定了地方标准,为不同碎石封层结构类型设计提供了依据,不同胶结料类型和集料粒径对应与不同的用量。并且,对于原材料和施工因素提出了一些建议。施工时气温较低时,沥青针入度较小,沥青用量宜采用上限;气温较高时,沥青用量可下调1%~3%。集料建议采用碱性或弱酸性,当采用弱酸性集料时,为提高沥青与集料的粘结应在沥青中掺加抗剥落剂等。集料粒径大或针片状含量高时,沥青用量可增加0.5%~2%。集料采用石灰岩,规格为S14(3~5 mm),集料撒布量为5~6 m3/1 000 m2。对于未喷洒透层油的下封层,沥青用量建议采用0.9~1.1 kg/m2;喷洒透层油的下封层,沥青用量为0.6~0.8 kg/m2。
国外对同步碎石封层的设计方法通常采用理论法,根据公式初步确定沥青用量和集料撒布率,见公式(1~3)。集料撒布率由松装集料的空隙率、毛体积密度和平均最小尺寸决定的,单纯考虑了集料的物理特性。沥青用量与松装集料的空隙率、集料吸收系数、集料嵌入修正系数和平均最小尺寸有关,充分考虑了与集料间的组合作用,为沥青用量和集料撒布率的确定提供了理论基础。再结合交通量、下承层条件、交通量、骨料嵌入等因素进行修正,但这些修正因素是根据国外情况回归分析得到的,并不适合我国的交通情况。
式中:H———平均最小尺寸,mm
M———中等颗粒尺寸,mm
FI———扁平指数,%
式中:C———集料的撒布率,kg/m2
V———松装集料的空隙率,%
G———毛体积密度,kg/m2
E———损耗因子
式中:B———沥青用量,L/m2
T———交通量系数
S———表面系数,L/m2
A———集料吸收系数L/m2
P———集料嵌入修正系数L/m2
R———结合料残留沥青量,改性沥青为1
沥青用量、集料粒径、集料撒布率是同步碎石封层室内设计的关键。对同步碎石封层进行室内试验时根据理论法并结合资料汇总确定试验材料用量,然后进行性能检验,分析材料用量对性能的影响,提出路面用下封层设计建议。同步碎石封层室内试验时应将集料洗净、烘干加热,有利于与沥青结合料的粘结,弥补不能实现沥青与集料同步撒布的缺陷。
1.3 路面SMA-13阻燃沥青混凝土施工
在进行沥青混合料搅拌的过程当中,采用间歇式拌和机进行沥青混合料的拌和工作,沥青混合料的拌和工作是按生产配合比设计的SBS改性最佳沥青用量、阻燃剂、矿粉用量以及各档热料用量。同时,在进行阻燃沥青SMA-13混合料的拌和过程当中,必须注意的相关问题主要有以下几点。①生产阻燃沥青SMA-13混合料阻燃剂采用干拌法,即在混合料生产过程中,直接将称量好的阻燃剂、木质素纤维投入拌合锅中进行生产,这就需要事先确定每盘料混合料生产数量、温拌剂Sasobit及木质素纤维质量。②掌握适宜的拌合时间。
混合料碾压:①在进行沥青混合料压实的工作当中,必须要对沥青面层的质量进行严格的把关,在进行压路机组合方式以及相应的碾压步骤时,必须经过严谨的论证,选取最为合理的方案进行。同时,在进行初压的过程当中,必须要注意的是对碾压时机的选择。一般情况下,进行沥青混合料碾压工作的最佳时机是在对沥青混合料进行摊铺后,沥青混合料还处于一个较高温度的时候,如果能够把握在这个时候进行初压工作,对成形的沥青路面来讲是一个质量的保证。同时,在对阻燃沥青SMA-13混凝土进行碾压的过程当中,最好不要使用胶轮压路机对其进行碾压工作,在这种情况之下,最好采用钢轮压路机对沥青路面进行碾压工作。②在对沥青混合料进行压实的工作当中,其主要的步骤可以被划分为三步:第一步,初压。第二步,复压。第三步,终压。在确定沥青混合料碾压工艺的过程当中,首先应该通过铺筑一段试验路段进行相关的测试和分析研究,通过分析在决定沥青混合料最终的碾压方式。③压路机应以缓慢而均匀的速度碾压。
2 新型施工工艺
2.1 高性能特种黏层TLT施工
①在进行施工前,必须保证界面洁净、干燥。②开启搅拌,缓慢加热改性乳化沥青,温度控制范围55℃~60℃。③开启循环,使得材料充分搅拌均匀,并使得喷洒设备喷嘴温度达到55℃~60℃。④粘层材料采用中凝快裂阳离子改性乳化沥青,洒布量为0.8~1.2 kg/m2,推荐用量为0.2~0.3 kg/m2(纯沥青含量)。施工时应根据现场温度适当调整粘层沥青的稠度与用量,施工后应形成均匀、饱和的油面。
该类型高性能改性乳化沥青宜采用智能型沥青撒布车喷洒,喷洒速度及喷洒量保持稳定。
2.2 聚合物改性沥青抗裂贴施工
1)抗裂贴的表面处理。①必须清除粘附表面的灰尘和水等杂物,保持路面干燥清洁。②对于高度不同的接缝下陷的区域,必须进行找平处理。
2)抗裂贴的铺设。①必须注意的是,在进行沥青混合料铺筑的工序之前,严禁将抗裂贴的保护膜扯开,确保抗裂贴的使用效果。②在对抗裂贴进行铺设的过程中,必须将抗裂贴固定好,避免在后续的施工过程当中出现抗裂贴被料车的胶轮带起,严重影响了抗裂贴的实际使用效果,造成了巨大的资金浪费。③在铺设过程中若出现重叠时,重叠长度为不大于50 mm且不能超过两层以上的重叠。④在整个工作完成以后,才能够对车辆开放交通。与此同时,需要注意的是,一般情况之下,开放交通的时间与沥青路面铺设完成的时间间距不能够超出1 d的时间。开放交通的时间必须控制在沥青路面加铺的所有相关工序完成以后才可以。
3 结语
通过对施工现场常见的沥青路面加铺工艺进行了较为详细的介绍和分析,比如改性乳化沥青粘层施工以及改性沥青碎石封层施工等施工工艺。同时也对新型的施工工艺进行了分析,比如聚合物改性沥青抗裂贴施工工艺。这为今后的沥青路面加铺工作提供了宝贵的参考价值。
参考文献
浅谈水泥路面加铺沥青层 第11篇
1 水泥路面加铺沥青层概述
二十世纪七八十年代以来,我国相继修建了大量的水泥混凝土路面。到目前,这些路面已达到了使用年限。近几年,由于交通量急剧增加,重载车增多,使得路面出现多种病害,导致旧路面行车舒适性差,车速难以提高。为了满足交通运输发展的需要,提高道路服务水平,美化环境,对旧水泥路面进行改造处理已经成为一个迫切的任务。在旧水泥路面改造中,沥青加铺改造施工方便、对交通影响小,能有效地改善原水泥路面的行车性能,也是提高其承载能力、延长其服务年限的一项常用措施。基于旧水泥路面沥青加铺改造的优点,找出适合我国国情的加铺沥青层技术,以便其在我国推广应用,已成为一个迫切需要解决的课题。
2 国内外公路水泥路面加铺沥青层调查
通过对国外公路水泥路面加铺沥青层工程进行调查,得出国外常用的加铺层厚度及防治反射裂缝的措施。通过对我国广东、湖南、浙江、江苏、上海、河南等省市的高等级公路水泥路面加铺沥青层工程进行调查,从公路等级、初建时间、原水泥路面结构、交通量情况、原水泥路面破损情况、原水泥路面处理方法、加铺层结构、加铺时间、防治反射裂缝措施等方面进行了对比分析,得出国内常用的加铺层厚度及防治反射裂缝的措施。反射裂缝是指下层混凝土板的接缝或裂缝,由于温度和湿度的不断变化与车辆荷载的反复作用,在加铺层的相应位置上产生裂缝。 就沥青混凝土路面开裂的原因可分为两大类,即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。通常是由于旧水泥混凝土路面接缝、裂缝处的竖向和水平位移所致。竖向位移是接缝、裂缝两侧板面由于车辆荷载作用产生的垂直方向的相对位移。水平位移是由于温度或湿度变化引起的水泥混凝土板胀缩产生的水平方向的位移。水泥混凝土板产生的水平位移,使沥青加铺层在接缝、裂缝处产生较大的拉应力,当拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时,即出现开裂。在温度、湿度应力和车辆荷载的综合作用下,裂缝不断向上发展,反射到加铺层表面。因此,需要对沥青混凝土面层反射裂缝进行综合防治。根据反射裂缝的机理,主要应从结构和材料两方面进行考虑。面层厚度应保证超过10 cm,可有效防止受拉疲劳产生的裂缝,还可以降低车辆荷载引起的剪应力。材料中适当增加沥青用量,减小混合料空隙率,可延缓裂缝的扩展。设计采用应力吸收层,可用APP改性沥青油毡、铺设玻璃纤维格栅加强混凝土的抵抗差动位移(剪切强度)的能力。APP改性沥青油毡贴在旧水泥混凝土板上,有效地防止地表水通过旧水泥混凝土板缝下渗到土基,又能减少地下水通过旧混凝土板间接缝进入加铺层而浸湿加铺结构层材料,防止无机结合料处治的粒料层强度降低,延缓沥青混凝土面层出现剥落和松散。APP改性沥青油毡铺设在旧水泥混凝土板与加铺层之间,能起到应力吸收夹层的作用,并将反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向,起到了消散水平应变和传递竖向荷载的作用,增强沥青混凝土的整体抗拉强度,延缓反射裂缝的产生。玻璃纤维格栅是国内外公认的可用于减少沥青路面反射裂缝的技术措施。它具有高抗拉强度和弹性模量高的特点,其功能就是增强沥青混凝土的整体抗拉强度,改善铺装层的整体受力状态,减少永久变形,延迟疲劳破坏,防止和减少路面裂缝的产生。沥青混凝土加铺层厚度由行车荷载和防止反射裂缝两个因素控制。旧水泥混凝土路面作为基层,强度较高,其上铺筑沥青混凝土结构层,强度满足行车荷载需要,关键是防止反射裂缝的产生。多年的研究表明,过厚的沥青混凝土面层由于温度影响会产生裂缝。因此,设计厚度标准应与一般的沥青混凝土路面设计一样。
3 旧水泥路面状况调查与评定
通过对旧水泥路面状况调查内容及其评价方法的研究,得出旧水泥路面的调查主要从路面破损状况、结构承载能力、行驶质量、抗滑能力等方面进行。对于路面状况的评定,是和调查内容相对应的,针对调查内容进行评定。根据JTG D40-2002公路水泥混凝土路面设计规范中8.7.1节所述,当旧水泥混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为“优良”或“中”时,可采用沥青加铺层。
4 旧水泥路面的处理
旧水泥混凝土板受温度变化影响大,而且旧路面板存在接缝和裂缝,并常常伴有错台、断板、啃边、沉陷、脱空等损坏现象,使得复合结构中奇异部位尤为突出。以旧水泥混凝土路面作基层,应具有足够的强度与适宜的刚度。沥青混凝土路面属柔性路面,面层的强度直接取决于基层的强度,基层强度不足将直接导致面层的破坏。纵观国内水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层设计,最关键的问题是要对旧水泥路面板的处理。首先对其使用状况进行全面彻底的调查,对出现的路面病害、部分结构承载力不足等进行深层次的分析。一般通过人工调查对旧水泥路的病害按段落桩号进行统计,采用探地雷达、弯沉仪对混凝土板的脱空和其结构层的均匀情况、路面承载能力进行检测评价。其次针对不同种类的病害进行有效的处理。对边角破碎损坏较深和较宽的路面,先用切割机切除损坏部分,然后浇筑同标号混凝土;对破损较浅、较窄的,可凿除5 cm以上,然后用细石拌制的混凝土混合料填平;对发生错台或板块网状开裂,应首先考虑是路基质量出现问题,必须将整个板全部凿除,重新夯实路基及基层,浇筑同标号混凝土;对于板块脱空、桥头沉陷、板的不均匀沉陷及弯沉较大的部位,钻穿板块,然后用水泥浆高压灌注处理。
5 旧水泥路面沥青加铺层结构设计
通过对沥青加铺层的受力情况进行分析,得出加铺层厚度对加铺层应力的影响。在通常情况下,沥青加铺层在接缝处的应力随加铺层厚度基本上成线性变化,加铺层越厚,应力越小,但超过一定厚度,加铺层厚度对应力的影响则不大。根据国内外工程实例的总结,旧路改造一般采用两层密实型沥青混凝土结构,沥青混凝土面层的最小厚度为8 cm～10 cm比较理想,一层为最小厚度5 cm的沥青混凝土整平层,一层为4 cm左右的抗滑表层,实现与其他沥青路面一样,具有良好的平整度、构造深度和密实度等。
6 沥青加铺层反射裂缝的防治措施
通过对加铺层反射裂缝产生的机理进行分析,得出反射裂缝是在交通荷载和温度荷载的双重作用下产生的。针对反射裂缝,常用的防治措施有五种:增加加铺层厚度、设置夹层、断开稳固法、沥青加铺层上锯切横缝、设置裂缝缓解层。通过对层间常用的处理方法(设置土工布、设置玻璃纤维格栅、设置SBS应力吸收层、设置STRATA应力吸收层、设置SAMI沥青橡胶夹层、设置ISAC夹层、设置APP改性沥青油毡等)进行论述,对不同处理方法的效果进行了对比分析,得出各种加铺层的适用情况。
7 结语
旧水泥路面沥青加铺层,只要在设计、施工和管理中加强和注意质量控制,不仅技术上可行,而且可以提高路面的行驶质量,改善交通条件,延长道路的服务期限,节约资金,缩短旧路改建的工期,具有较好的经济效益和社会效益,有利于资源节约型社会的发展。该项技术的推广对旧路改建具有广阔的应用前景。
摘要：通过对水泥路面加铺沥青层进行调查分析研究,探讨了水泥路面加铺沥青层技术中的几个关键性问题,结果表明:水泥路面加铺沥青层技术是处理旧水泥路面行之有效的方法之一,在旧水泥路面改建中发挥着重要作用。
关键词：水泥路面,沥青加铺层,路面破损,反射裂缝,加铺层设计
参考文献
[1]JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面养护技术规范[S].
[2]邴文山.水泥混凝土路面工程[M].北京:人民交通出版社,2005:2.
[3]于凤河,张永明,宋金华.道路改扩建工程设计与施工[M].北京:人民交通出版社,2004:154-157.