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正文內(nèi)容

【學士論文】瀝青路面結構耐久性分析及改善措施(編輯修改稿)

2025-08-31 13:12 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 合料的粘結。但在開始碾壓前應將預熱用的 混合料鏟除。 斜接縫的搭接長度與厚度有關,~。搭接處應清掃干凈并灑粘層瀝青,斜接縫應充分壓實并搭接平整。平接縫應做到緊密粘結,充分壓實,連接平順。接縫處應清掃干凈,切齊,邊緣涂粘層瀝青,并在其壓實后用熱烙鐵燙平,再在縫口涂粘層瀝青,撒石粉封口,以防滲水。驗證瀝青混合料配合比設計結果,提出生產(chǎn)用的礦料配比和瀝青用量。
設計質(zhì)量
高等級路面設計時嚴禁考慮不周,如設計深度不足,照搬標準,抄項目,理論與實際脫節(jié)嚴重,對于車流量的增加沒有遠見,還沒到達設計年限路面以經(jīng)嚴重破壞等等。所以設計時提前做好準備,考慮面要全面,充分發(fā)揮瀝青路面原有的耐久性能。
影響瀝青路面耐久性的外部因素
溫度變化
一、高溫影響
高溫對瀝青耐久性的影響是由于熱能加速瀝青分子的運動,施工加熱引起瀝青中輕質(zhì)油分揮發(fā)外,還能促進瀝青化學反應的加速,導致瀝青技術性能降低及瀝青質(zhì)量嚴重劣化。溫度的升降與瀝青混合料的抗變形能力和強度成反比。溫度升高時瀝青的粘滯度降低,礦料之間的粘結力削弱,導致強度降低。在車輛的重復荷載作用下在停車地點和行車變速的路段上路面發(fā)生累積變形,并且受到很大的水平作用力,大體上與垂直應力相當。若瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不佳,路面則會產(chǎn)生較大的剪切變形,這就導致路面的破壞。
嚴格控制瀝青用量,適當提高瀝青材料的粘稠度,控制瀝青與具有活性的礦粉的比值,以改善瀝青與礦粉的相互作用;在混合料中增加粗集料含量以降低空隙率,使粗集料形成空間骨架結構,這兩種方法分別從提高粘結力和內(nèi)摩阻力方面進行改進,從而提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。此外,使用改性的瀝青進行混合料的拌和,也可以提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性,取得較滿意的效果。
二、低溫影響
瀝青路面強度隨溫度而變化的幅度很大。氣溫急驟降溫時,則會在路面結構上產(chǎn)生溫度梯度,當遇降溫則路面面層收縮,面層會產(chǎn)生拉應力。力學角度分析,面層開裂的原因為此時的瀝青混凝土強度小于拉應力。往往瀝青路面損壞的開始始于路面裂縫的出現(xiàn),隨著低溫循環(huán)的影響,裂縫會進一步擴展,隨后雨水由裂縫滲入路面結構,逐漸導致路面工作狀況惡化,則最終導致路面的使用性能受到較大影響 。
  適當增加面層的厚度可以減少部分裂縫的出現(xiàn),使用對溫度敏感性低、稠度較低的瀝青,也可以減少部分裂縫的出現(xiàn),但是以上方法均不能根治路面裂縫這種病害。
疲勞破壞
疲勞性能是指瀝青混合料在反復荷載作用下抵抗破壞的能力,目前瀝青路面疲勞特性的研究研究方法基本上有兩種,一類是現(xiàn)象學法,既傳統(tǒng)的疲勞理論方法,采用疲勞曲線表征材料的疲勞性質(zhì)。另一類是力學近似法,即應用斷裂力學原理研究疲勞裂縫的發(fā)展規(guī)律以確定材料的疲勞壽命的方法。從疲勞的觀點看,瀝青混合料的勁度模量是一個重要的材料特性。
則根據(jù)定義瀝青混凝土路面在重復荷載作用下即產(chǎn)生了疲勞破壞,其原因為:一是施加的荷載超過了結構設計標準;二是實際交通量超過了設計交通量;三是各結構層承載能力的降低;四是環(huán)境因素引起的附加應力 ,一般采用 “勁度”作為瀝青混合料的疲勞性能指標。
水損害
  瀝青材料由不同分子量的碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的黑褐色復雜混合物,呈液態(tài)、半固態(tài)或固態(tài),是一種防水防潮和防腐的有機膠凝材料。由于其本身的技術特性很復雜,因此透水性與其許多技術特性有關。此外,瀝青路面的透水性與瀝青混合料的空隙率也有較密切的關聯(lián)。從耐久性的角度出發(fā),空隙率越大的混合料其耐久性能越差。
本文研究的常規(guī)水分來源分為兩種:一種是雪水從已有路面裂縫滲入到基層內(nèi)部,也可是基層內(nèi)的水分上升進入到瀝青混合料中;另一種是常見的大氣降雨,從瀝青路面逐漸向下滲入混合料內(nèi)部,由于路面混合料的空隙率較大則路面材料中充滿了水分,這就成為了瀝青坑槽破壞、路面松散的主要原因。由于瀝青面層的透水率小,待到春季,融化的大量水分一下子蒸發(fā)不出去,以水膜或水氣的形式滯留在面層混合料中,使集料與瀝青與的粘附性有所降低。在長期的交通荷載反復作用下,瀝青膜與集料開始剝離,漸漸地集料開始松散、掉粒,行車時易發(fā)生顆粒推移,伴隨著力學強度顯著降低現(xiàn)象的出現(xiàn),引起路面早期破壞。因此,為了減輕瀝青地老化,提高瀝青路面耐久性,增加瀝青與集料地粘附性,這就要求提高基層和土層的水穩(wěn)性,并要求盡量減小瀝青混合料的空隙率 。
交通量愈大,重車行駛率愈高,水損害愈快愈嚴重。選擇一種切實有效的方法評價瀝青混合料的水敏感性是預防水損害發(fā)生的第一步。我國評價瀝青混合料水敏感性常用的方法是浸水馬歇爾實驗,評價指標是殘留穩(wěn)定度。
瀝青老化
石油瀝青是由油分,樹脂,瀝青質(zhì)組成。在瀝青路面施工及使用過程中,由于瀝青輕組分的揮發(fā),在空氣中的氧、光和熱的綜合作用下,隨著時間的推移,瀝青組分發(fā)生變化其油分與樹脂漸漸失去,其流動性減弱,粘度增強,硬度增大,具有一定的脆性,導致路面瀝青性質(zhì)發(fā)生變化,這種現(xiàn)象稱為老化。在瀝青的使用過程中,氧、熱、時間是影響瀝青質(zhì)量的三大重要因素,其中影響瀝青老化深度的關鍵因素是時間的長短,引起瀝青老化變質(zhì)的主要原因是氧的存在,促進瀝青老化的主要外界條件則是熱。另外,水、紫外線也是引起瀝青老化的重要因素 。瀝青的老化一般可分為長期老化與短期老化兩種,在混合料鋪筑成路面之后則主要發(fā)生長期老化,主要是由于氧化引起的老化,光則可能加速路面的老化;在施工過程中則發(fā)生了短期老化,當混合料處于熱狀態(tài),揮發(fā)、空間硬化和氧化作用則是引起老化的因素主要。目前國內(nèi)對瀝青的老化性能研究仍主要集中在瀝青拌和和鋪筑這一短期老化過程,而瀝青在路面使用過程中的老化實際上是一個漫長的過程。一般來說,老化后的瀝青會使其低溫性能降低及損失,鋪筑路面后可導致瀝青路面出現(xiàn)嚴重龜裂。對石油瀝青加入橡膠,樹脂,礦物填充料,樹脂與橡膠合成體來改變其性能,使其抗老化能力增強。瀝青老化的一般表現(xiàn):軟化點提高、針入度、延度降低和質(zhì)量損失。試驗室常用薄膜烘箱試驗和旋轉(zhuǎn)膜烘箱試驗判定。
3 瀝青路面耐久性能改善措施
瀝青混合料的改性
通過化學或物理的方法可以對瀝青混合料進行改性處理。使用外摻劑被歸納為化學改性技術的范疇,使用塑料格柵、土工布等加強路面結構力學性能的技術措施則被歸納為物理改性的范疇。
物理改性
土工合成材料是以人工合成的聚合物為原料制成各種類型產(chǎn)品,是巖土工程中應用的合成材料的總稱。土工合成材料在道路路面工程中的應用主要是減少或延緩反射裂縫的數(shù)量,減少瀝青路面的車轍,在半剛性基層瀝青路面中還可以提高基層的疲勞壽命。應用于加強瀝青路面的土工合成材料主要有平面網(wǎng)狀材料,主要包括塑料格柵、玻璃纖維格柵和土工織物。應用玻纖網(wǎng)從機理上講,是利用材料的抗拉強度和抗拉模量阻止裂縫想路面延
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