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交通发展要求沥青路面层要有良好的性能

来源:灌缝胶厂家,发布时间:2021-05-02 14:11 人气:

国民经济高速发展而带来的交通量迅速增长、车辆大型化、超载严重及交通渠化等,使沥青路面面临着严峻的考验。许多路面建成不久就不能适应交通的需要,早期破坏时有发生。因此,交通发展要求面层要有良好的性能。

1. 避免高温重载下出现车辙及变形

近些年,大型车辆以及超载、重载的作用,车辙已成为高温季节沥青路面潜在的最严重的破坏形式。北方一些运煤干线及砂石料运输干线上,东风、解放等轻型载重车单车轴载质量达40~50t以上。在北京地区实测到斯太尔运煤车装载96t,总质量120t的情况°天津市的一条过境公路,砂石料运输车比例占80%,斯太尔半挂车1491型普遍载质量达100~120t,单轴载质量达20t,在这些干线上超载一倍以上的车有一半以上。汽车标准轮胎的标准气压应该是0.7MPa,实际上已增大到l.OMPa以上。由于超载严重,汽车行驶速度缓慢,荷载作用时间长,接地压力高,且有相当大的水平冲击力。因此,对表面层的车辆作用下的抗形变能力提出了更高的要求。

2. 车辆高速行驶要求表面层要具有很好的表面功能,特别是抗滑性能。这一要求的满足主要通过混合料的级配设计来达到。

(二) 我国气候的特点及其对面层的要求

中国地处世界最大的欧亚板块的东部,东部是世界上最大的太平洋海面,北靠最大的西伯利亚和北极,西部有世界上最高的青藏高原、帕米尔高原、喜玛拉雅山和昆仑山脉,因此是世界上季风气候最典型的、最强烈的大陆。冬季,北极和西伯利亚的冷空气长驱直入我国,气候受蒙古高压所支配,又受到青藏高原及山地的阻隔,使冷空气在北方积聚,从而使冬季非常寒冷。夏季,海洋季风达到最盛,青藏高原的强烈辐射形成高压,太平洋暖流北上,受到高地的阻挡,一方面形成夏季暴雨集中,同时又受季风影响,使气温普遍升高。因此,我国广大地区与世界同纬度地区,如欧洲、美国、日本相比,夏季更为炎热,冬季更加寒冷,年温差大。这种气候特点也给面层的使用性能提出了严峻的要求咨寺别要求沥青混合料要有良好的高温稳定性,低温抗裂性能和水稳定性。

(三) 良好的路面类型应具备的性能

由前述交通发展对面层的要求和我国气候特点对面层的要求可知,概括地讲,良好的路面应具有下面的主要使用性能:

1. 高温抗车辙性能,即抵抗流动变形的能力;

2.低温抗裂性能,即抵抗低温收缩裂缝的能力;

3. 水稳性,即抵抗沥青混合料受水的侵蚀逐渐产生沥青剥离、掉粒、松散、坑槽而破坏的能力;

4. 耐疲劳性能,即抵抗沥青混合料在反复荷载(包括交通及温度荷载)作用下破坏的能力;

5. 抗老化的性能,即抵抗沥青混合料受气候影响发脆逐渐丧失粘结力等各种良好性能的能力;

6. 表面服务性能,包括低噪声及潮湿情况下的抗滑性能,防止雨天的雨水在车后产生水雾等性能,这些性能直接影响交通安全与环境保护;

7. 行驶舒适性能,主要指平整度不良产生的行车颠簸,还包括横向平整度。

以上性能中,除平整度与沥青混合料本身关系较小外,都是由沥青混合料决定的。上述性能在要求上往往是矛盾的或相制约的,照顾了某一种性能,很可能会降低另一方面的性能。这里最突出的有以下两对矛盾:

1. 高温稳定性和疲劳性能与低温抗裂性能的矛盾为了提高高温抗车辙能力,希望尽量采用粗级配,增大骨料的粒径,增加集料数量,减少用油量,釆用粘稠度小的沥青,但这样的混合料低温劲度大,发脆,很容易开裂,疲劳性能差,而且施工性能也差;而为了提高耐久性和低温抗裂性能,希望使用针入度较大的沥青,而且用量较多。细的、空隙率小的混合料,到了夏天很容易出现软化、泛油和车辙。

2. 路面表面特性和耐久性的矛盾高等级公路对表面特性的要求较高,要求抗滑性能好,不溅水,雨雾小,噪声轻。为了达到这个目的,必须提高表面粗糙度,采用构造深度大的开级配或半开级配的沥青混合料。但是这样的混合料空隙率必然较大,而空隙率大的混合料耐久性差。空隙率大的混合料空气接触面大,老化快;空隙率大的混合料容易使水滞留在空隙内,逐步造成沥青膜与集料粘结性丧失、剥落,集料颗粒产生剥落、掉粒,最后导致松散、坑槽;空隙率大的混合料,沥青结合料与矿料的协同作用差,耐疲劳性能差,无论是荀载疲劳、温度疲劳都将受到严重影响。因此,为了提高耐久性,减轻沥青的老化,减少混合料内部水分的滞留,提高沥青与矿料的协同作用,就要采用较小空隙率的混合料。

为了解决这两对矛盾,我国公路部门进行了许多研究。沙庆林院士多年来对沥青路面的表面层级配进行了深入的研究和实践,从“七五”国家攻关研究课题开始,釆用多碎石沥青混凝土级配,并不断进行修改,在长吉高速公路等许多工程中采用,对提高混凝土的性能起到了很好的作用。我国还铺筑了由德国首先使用的沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)oSMA的粗集料多,矿粉多,细集料少,形成了两头多,中间少的特殊的间断级配。此外,材料上选用改性沥青,施工质量控制上采取一些有利措施,都有利于提高沥青混合料的使用情况。实践证明前述几种方法的应用效果非常显著。


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