沥青混凝土高温稳定性研究论文

沥青路面的稳定性与耐久性 沥青路面通常用于铺筑路面的面层，它直接受车辆荷载作用和大气因素的影响，同时沥青混合料的物理、力学性质受气候因素与时间因素影响较大，因此为了能使路面给车辆提供稳定、耐久的服务，必须要求沥青路面具有以下的稳定性和耐久性。 (1)高温稳定性 即沥青路面抵抗流动变形的能力。由于沥青路面的强度与刚度随温度升高而显著下降，为了保证沥青路面在高温季节行车荷载反复作用下，不致产生诸如波浪、推移、车辙、拥包等病害，沥青路面应具有良好的高温稳定性。 (2)低温抗裂性 即沥青路面抵抗低温收缩裂缝的能力。由于沥青路面随温度下降，劲度增大，变形能力降低，在外界荷载作用下，使得一部分应力来不及松弛，应力逐渐累积下来，这些累积应力超过材料抗拉强度时即发生开裂，从而会导致路面的破坏，所以沥青路面在低温时应具有较低劲度和较大的抗变形能力来满足低温抗裂性能。 (3)水稳定性 即沥青路面抵抗受水的侵蚀逐渐产生沥青膜剥离、掉粒、松散、坑槽而破坏的能力。这是由于水分的存在不仅降低了沥青本身的粘结力，同时也破坏了沥青路面中沥青与矿料间的粘聚力，从而加速了剥落现象发生，造成了道路的水损害。 (4)耐疲劳性能 即沥青路面在反复荷载作用下抵抗破坏的能力。它是由于沥青路面在使闸期间经受车轮荷载的反复作用，长期处于应力应变交迭变化状态，致使路面结构强度逐渐下降。当荷载重复作用超过一定次数以后，在荷载作用下路面内产生的应力就会超过强度下降后的结构抗力，使路面出现裂纹，产生疲劳断裂破坏。 (5)抗老化性能 即抵抗沥青路面受气候影响逐渐丧失粘韧性等各种良好性能的能力。这是由于沥青路面在施工过程中不可避免地要对沥青进行反复加热，以及路面长期处于大自然环境中，也要经受阳光、紫外线等自然因素作用，均会使沥青性质发生变化，从而产生老化、导致沥青路面性能衰减。 上述五种性能均影响沥青路面的稳定性和耐久性。其中高温稳定性和低温抗裂性称为沥青路面的温度稳定性，水稳定性、耐疲劳性能及抗老化性能，称为沥青路面耐久性。 §4—1 沥青路面的高温稳定性 沥青路面高温稳定性习惯上是指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。严格地讲，推移、拥包、搓板、泛油均属于沥青路面高温稳定性范畴。稳定性不足问题，一般出现在高温，低加荷速率以及抗剪切能力不足时，也即沥青路面的劲度较低情况下。 随着交通量不断增大以及车辆行驶的渠化，沥青路面在行车荷载的反复作用下，会由于永久变形的累积而导致路表面出现车辙，车辙致使路表过量的变形，影响了路面的平整度；轮迹处沥青层厚度减薄，削弱了面层及路面结构的整体强度，从而易于诱发其它病害；雨天路表排水不畅，降低了路面的抗滑能力，甚至会由于车辙内积水而致车辆漂滑，影响丁高速行车的安全；车辆在超车或更换车道时方向失控，影响了车辆操纵的稳定性。可见由于车辙的第35页产生，严重影响了路面的使用寿命和服务质量。 推移、拥包、搓板等类损坏主要是由于沥青路面在水平荷载作用下抗剪强度不足所引起的，它大量发生在表处、贯入、路拌等次高级沥青路面的交叉口和变坡路段。对于渠化交通的沥青混凝土路面来说，高温稳定性问题主要表现为车辙。而泛油是由于交通荷载作用使混合料内集料不断挤紧、空隙率减小，最终将沥青挤压到道路表面的现象。如果沥青含量太高或者空隙率太小这种情况将会加剧。沥青移向道路表面令路面光滑，溜光的路面在潮湿气候时抗滑能力很差。沥青路面在高温时最容易发生泛油，因此限制沥青的软化点和它在60c时的粘度可减少泛油情况发生。

车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式，它是在行车荷载重复作用以及气候（高温）等因素综合作用下产生的一种永久性变形，表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽，严重时车辙的两侧会有突起形变，造成路面使用性能更加恶化。车辙始终是沥青混凝土路面的主要病害之一，20世纪70年代末美国各州公路局曾作过调查统计，在被调查的44条主要公路中有13条公路的破坏是由车辙引起的，占调查总数的％；日本的高速公路路面维修、罩面的原因，80％以上是由于车辙引起的。对于我省的高速公路而言，道路交通量增长非常迅猛，往往远远地超过了设计预期增长速度，同时高速公路重车比例在不断提高，车辆超载超限现象非常普遍，这种交通条件对路面的破坏作用是非常严重的，尤其会导致路面车辙的早期产生。事实也表明，在我省已建成通车的高速公路沥青路面养护工作中，车辙已成为继水损坏之后，引起普遍关注的路面病害类型。1、车辙的类型和特征根据形成机理，沥青混凝土路面的车辙一般可以分为以下四类：（1）磨损型车辙：这类车辙是面层表面受到轮胎磨耗形成的，在我国通常发生在车辆爆胎，钢轮直接作用在沥青混凝土面层上造成的划伤，一般这些车辙无需作专门维修。（2）压缩型车辙：这类车辙主要是由于沥青混凝土面层自身的压密形变造成的，车辙形成“V”字型，深度一般为5～10mm，对道路的行车没有太大的影响。（3）结构型车辙：这类车辙主要是由于路面结构设计不合理，或由于结构层压实不好或整体性不好，尤其是路基承载能力不足引起的。这类车辙往往横向较宽，两侧没有明显隆起现象，横断面成U形（凹型），常伴有裂缝，并且短期内不会稳定，随着时间的延续，车辙深度及其它相关路面破坏会不断加剧。（4）流动型车辙：这类车辙主要是由于沥青混凝土高温稳定性不足，或货车超载严重，引起沥青混凝土发生剪切变形产生的。这类车辙有明显的隆起现象，整个车辙断面形成“W”形，深度达20～50mm，严重时局部地段会出现大段松散破坏，行车跳动感明显。在我国，由于高等级公路沥青路面普遍采用半刚性基层，绝大多数车辙属于流动型车辙和压缩型车辙。对于压缩型车辙，由于车辙浅，不影响使用，一般可不做专门处理，严重时可以通过热拌沥青混凝土找平辙槽，达到恢复路面性能的目的；而对于流动型车辙，目前还没有经济、有效的维修工艺，通常是铣刨、重铺沥青混凝土面层，或者采用热再生养护维修工艺，而一般流动型车辙延续段落长（达到好几公里）、涉及整个面层，采用这些工艺维修费用较高，对交通影响大，大面积应用需要特别慎重。2路面车辙处理施工方法（1）首先对全线内的路面状况进行全面调查，根据路面情况确定出需要单独进行车辙填充的地段。（2）设置安全标志、施工标志和用路标设置警戒线，确保来往车辆能安全顺利通行。（3）对路面的车辙用摊铺车（带V型槽的）进行车辙填充施工。车辙中间视情况略高出原路面，并清除多余残留。（4）在达到一定的时间后，开放交通。（13）初期养护：①混合料铺筑后，在开放交通前禁止一切车辆和行人通行。②混合料能够满足开放交通的要求后应尽快开放交通。

沥青在路面运用中常见问题的探讨论文

【摘 要】 近几年交通作为国家基础设施重点投资，全国各地一级路、二级路、三级路、高速公路和城市道路等不断筑建和整修。而沥青作为路面工程的一种结合料，在世界各国得到了广泛的应用，成为公路建设长久使用不衰的一种材料。但由于沥青材质本身的差异，以及受设计和施工水平的影响，沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、坑槽等常见病害，这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全，加大了汽车磨损，缩短了沥青路面使用寿命，影响了道路投资效益。本文将对沥青运用在路面过程常见的问题进行探讨。

【关键词】 沥青 路面应用 问题

一、沥青碎石形成离析带问题

1.沥青碎石形成离析带的可能原因

（1）沥青混合料从贮料罐向运输车里输送时，由于高度原因，大骨料滚落在车厢附近，形成粗集料第一次集中。

（2）运输车里的混合料卸向摊铺机时，大骨料滚落在摊铺机半厢附近，形成粗集料的第二次集中。

（3）摊铺机送料器在送料过程中，先将中间集料送于布料器，剩余粗集料留存在料斗中，摊铺机收斗时，形成粗集料的第三次集中。

2.沥青碎石离析的危害

（1）沥青碎石粗集料一旦形成集中，在碾压过程中，集料非常容易被压碎，骨料表面积增大，改变了原设计的路面配合比，油料偏少，造成集料碾压成型后松散，破坏路面结构，影响路面强度、行车安全和行车效果以及道路使用寿命。

（2）粗集料集中，局部密实度差，孔隙率高，容易在路面形成积水，影响路面质量。

（3）粗集料集中，影响路面平整度及路面外观美感。

3.解决沥青碎石形成离析带方法

（1）从运输车辆方面来解决

从拌和机贮料罐向运料车上卸料时，分三层放料，即每卸一斗混合料，汽车挪动一个位置。等一层放完后，再逐次进行第二、三层放料，从而减少粗集料的集中。

施工过程中摊铺机前有运料车在等候卸料，即摊铺沥青混合料运输车的运量较摊辅速度有所富裕。

（2）从摊铺机本身操作方面来解决

在摊铺机螺旋二分之一处，边端装反向螺旋叶片；控制布料器处于中挡或高挡位置；控制适宜的送料仓口开度；均匀操作送料器和布料器；摊铺机摊铺一车料将完时，控制摊铺机速度，关闭送料器，等下车料倒入后再进行均匀送料和布料；在铺筑过程中保持摊铺机布料器不停转动，摊铺机两侧保持有不少于送料器高度三分之二混合料。

（3）从混合料本身来解决

减少混合料粒径大小悬差。控制沥青用量，使之偏高于设计用量。

（4）混合料摊铺过程控制其平整度

沥青混合料必须缓慢、均匀，连续不间断地摊铺，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。摊铺机摊铺时，操作人员注意前后、左右的变化，根据既定的摊铺速度进行摊铺。我们使用的两台帕克1000型沥青混凝土拌合楼，其产量为每台70t／h，根据拌和楼产量来确定摊铺速度，运输车数量，每车发车时间间隔及合适的作业段长度，来保证混合料摊铺的连续性，以确保沥青路面平整度。拌和机5个成品料仓贮料380t，5辆太脱拉扩容贮料100t，共480t，混合料总重量达到480t时，前场摊铺机开始摊铺。

二、沥青运用在路面病害的问题

1.路面病害的原因

（1）气候的影响

近年来，由于温室效应影响全球，在我国也不例外气温普遍提高气候反常，北方气候发生显著变化，冬季气候变暖夏天持续高温时间增长，由于气温的提高，而导致华北地区沥青软化点的不适宜是否应降低标号，值得考虑。

（2）沥青砼配合比设计存在的问题

沥青砼配合比设计按规范要求应经过四个阶段，即目标配合比设计阶段，生产配合比设计阶段，生产配合比验证阶段和试拌试铺阶段，各阶段要达到的目的都有明确的要求。在施工时，有的单位压缩两至三个阶段，有的干脆凭经验进行施工，因此，从理论和实践来讲存在较大的偏差，从而导致沥青砼内在质量存在先天不足，另一方面由于目前国家现状所致，高速公路工期较短加上标价偏低，碎石料场不规范，大多地材都由个体企业承担，料场分散，设备落后，材料的均质性，稳定性均有较大的差别，虽然大部分单位在开工前都取样做了筛分分析符合要求，在施工过程中也检测并予调整配合比，但由于变化大，差异性大不可能做到十分准确，油石比级配都在变化，这是导致路面出现一些常见病害的原因之一。

（3）沥青砼拌合温度的控制

沥青砼拌合温度的控制，从规范角度控制比较严格对石油沥青拌合出厂温度要求在120-165℃，而实际上有些施工单位和个别商品沥青砼厂家，在拌合温度控制方面不是那么严格，时高时低很不稳定，有的沥青砼拉到工地量测将近180℃，而有时不足110℃，温度过高可能导致沥青变质，没有粘性使沥青砼松散，温度过低，沥青混合料拌合不匀，影响级配，这些也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的一个原因。

（4）沥青砼的摊铺

目前，国内沥青砼的摊铺的`问题比较大，总的来说走两个极端，一方面高速公路摊铺要求全断面摊铺设备如ABG或费格勒2000型，另一方面个别地市交通部门用的还是过去60-70年代的摊铺设备，面过窄，没有自动找平系统，完全凭经验凭操作人员的感觉进行施工，事实上高速公路有些监理工程师对双向四车道的高速公路要求全断面摊铺，只考虑到了横坡容易掌握和消除了纵向接缝，所带来的弊端却是显而易见的，首先，由于摊铺断面宽，沥青混合料从中间通过铰轮输送到两侧由于距离大必然产生离析，这种离析改变了沥青砼生产配合比，其次由于烫平板从机心向两侧悬臂较长，随着摊铺次数的增加产生变形，对路面横坡的控制也有较大影响，此外，由于全断面摊铺需要较大拌合能力，当拌合站较小时，容易造成摊铺机时开时停使路面控制。因此，欧美一些国家和澳洲国家并不主张全断面摊铺，而是两台摊铺机平行作业。

2.沥青在路面运用中的病害根治

高等级公路在选材方面应有严格的标准要求，路面结构层承载能力应适应当前和在设计年限内交通发展的需要，不能片面追求路面的里程量，而降低路面标准，在这方面应进行科学的比较，有的高速公路通车不到一年，大面积返工，太旧、京石、昌九高速都出现了这种情况，原因何在，一方面是为了省钱用国产沥青替代进口沥青，另一方面结构层的设计偏薄，路面基层底基层满足不了行车荷载的作用，因此，在这方面应计算一下是一次到位好，还是为了节省点钱多修几公里路好，从综合效益来看，由于节省资金造成的路面破坏远比多修几公里路所产生的经济效益大得多。

此外，在设计方面也应作一些大胆的探讨，如减薄沥青面层，增厚基层或底基层，比如采用4-6cm沥青面层，20-25cm水泥砼或者是15-20cm沥青稳定碎石基层的结构形式，其造价比现在普通采用的15cm沥青砼面层，15-20cm水泥稳定碎石半刚性基础基本相当，这就解决了基层是主要承载层的问题，适应当前交通流量大超重车行驶的交通状况，同时4-6cm厚沥青面层可以做成开级配的中粒式沥青砼，这种设计形式有几个方面的好处：

一是优质沥青用量减少，仅仅是面层用4-6cm沥青砼，缓解了国内优质沥青供不应求的矛盾；

二是由于基层采用的水泥砼或沥青稳定碎石是水稳材料不怕雨水浸入，因此，即使在雨天不致于下雨路面过多积水影响行车（排水分成路面纵横坡排水，面层渗水）；

三是消除了沥青泛油，车辙等一系列病害；

四是由于开级配中沥青砼具有良好的抗滑性。

沥青的选用十分关键，要挑选符合规范各项要求的沥青，特别是沥青针入度，延度指标必须严格把关，在北方施工由于近些年的气候偏暖，因此，沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青，此外，透层油，粘层油沥青应采用与沥青砼用同一种沥青，特别是油石比的选择应考虑粘层油透层油返油时对其影响。在沥青混合料配合比设计上要特别重视。除了常规的几组马歇尔试验外，还应增加抗车辙的动稳定度试验，并衡量是否满足规范要求的一个条件，由于我国目前也引进这一指标值，虽然国内有关科研院校在搞这方面的研究，并出了一些成果，而作为施工企业现在采用并不普及，因此，作为交通行业标准，从立法角度来讲，应尽快推广执行。沥青混合料拌合时间、出厂温度、摊铺温度、碾压成型等温度控制必须严格按规范要求进行，合理安排工期，避开不利天气施工。