分析公路沥青路面裂缝成因和措施论文
沥青路面产生裂缝是路面较常见的病害之一。裂缝产生的类型主要有四大类型:①横向裂缝:②纵向裂缝;⑧块状裂缝:④龟裂。无论是哪种裂缝,都是对路面的一种结构性破坏,在其发展的初期对路面的行车功能还未产生大的影响,但在行车荷载,温度以及雨水等的作用下,其破坏程度必将进一步扩大,最终会引起路面结构的破坏,导致行驶功能降低,影响行车安全。
1 横向裂缝
横向裂缝是指与行车路线近于垂直的裂缝,偶尔会伴有少量支缝。横向裂缝在沥青路面中发生次数最多,通常情况下,沥青路面的横向裂缝都能通过面层显现出来,但有时侯半刚性本身的横向开裂并未影响到面层,这种情况下虽然基层的横向裂缝已经存在,但如果不对路面进行开挖或者进行无破损检测是不能知道的。
1.1反射裂缝
沥青面层的特点是强度和刚度较大,变形能力较差,在温度或湿度变化时易产生开裂缝。基层开裂时,如果面层与基层之间的粘结作用好,面层则给予基层约束作用,这一约束导致基层的开裂在沥青面层内部产生拉应力和拉应变,再加上行车荷载产生的应力叠加作用,当面层内部拉应力或拉应变超过沥青的允许拉应力或拉应变时,沥青层就会在对应基层裂缝的位置发生底部的开裂;如果面层比较薄,裂缝就会自下而上地发展到面层表面,形成“路面反射裂缝”。
1.2温缩裂缝
温缩裂缝是横向裂缝的一种重要表现形式,主要包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。低温收缩裂缝是由于沥青面层的温度较低或温度骤然下降导致沥青面层温度的梯度变化较快造成的。当温度应力超过道路材料的抗拉强度时便发生开裂导致裂缝,低温收缩首先发生在温度较低,沥青面层质量有缺陷的局部地区。先从表面开始向深度方向,最薄弱的路基横断面扩展。
2 纵向裂缝
纵向裂缝是与道路中线大致平行的裂缝,有时伴有少量支缝。在半填半挖或高填方路段,常由于压实得不好,路基出现不均匀沉降从而产生纵向裂缝;道路加宽的新旧路基结合部位如果处理不好可能产生纵向裂缝。这两类纵向裂缝的长度一般较长,深度可自路面表面深入到路基内部,产生的危害性很大。
3 块状裂缝
一般认为裂缝间距在0.3—3米、面积为0.1—10平方的裂缝为块状裂缝。块状裂缝也是路面常见的一种病害,常见于运营多年的公路。其发生的主要原因可分为两类:一是因为基层强度较低,二是面层强度不足。
3.1基层强度低导致的块裂
荷载作用下导致基层破碎,破碎后的'基层荷载变形量较大,反映到了面层导致面层发生块状裂缝,同时伴有沉陷病害发生;一般情况下,是该原因造成的块状裂缝居多。
3.2面层强度低导致的块裂
有时基层整体性完好,但沥青面层本身因种种原因造成强度不足,这种情况同样可导致块状裂缝发生。当然,面层与基层同时出现问题更易造成块状裂缝。不管是哪种情况,在块状裂缝的形成、发展过程中,雨水的浸入起到了“催化”的作用。
3.3龟裂
龟裂是在路面局部区域内,发生的类似龟纹状的裂缝:龟裂往往伴有沉陷和唧浆现象。一般认为,龟裂是路面结构在重复荷载作用下的疲劳破坏,是结构强度不足的体现。
(1)基层强度太高导致的龟裂
基层强度太高,不仅导致更多的干缩、温缩裂缝产生,而且使反射裂缝发生的更为严重,还会造成龟裂发生。这类因基层强度高而发生的龟裂,开裂时首先从基层开始,然后向上发展。
(2)层间粘结不良导致的龟裂
有一类龟裂的发生是出于层间粘结不良造成的。即由于沥青层与其下的沥青层粘结不好,上下层脱开,导致表面层的沥青混合料单独承受荷载和温度的作用,从而发生轻微龟裂。
(3)疲劳导致的龟裂
但还有一类发生在上面层的龟裂,并非因为层间粘结不良造成。而是路面运营若干年后,路面经受行车荷载和温度升降的反复作用,导致沥青结合料老化、沥青混合料劲度模量增大、疲劳性能下降造成的。
4 沥青路面裂缝的预防措施
4.1采用合理的防裂性能好的材料
采用优质沥青,采用密实型沥青混凝土面层,因为较小的空隙率使沥青混凝土路面具有透水性小,水稳性好,耐久性高,有较大的抵抗自然因素的能力,同时可以延缓裂缝的扩展。基层选用干缩系数和温缩系数小,抗拉强度高的半刚性材料。用橡胶沥青或聚合物改性沥青做沥青混凝土表面的封层,可提高表面层的抗温度裂缝能力。
4.2沥青面层应有足够的厚度
使用稠度较低、温度敏感性低的沥青,可以减少或延缓路面的开裂。路面所在地区的气温越低,开裂则越严重。沥青材料的老化,对低温更为敏感,使路面产生开裂的可能性增大。增加沥青面层的厚度可以减少或者延缓路面的开裂,但不能完全阻止裂缝再次发生。
4.3提高路基的强度和稳定性
路基是路面结构的基础,路基具有足够的强度和整体稳定性,为路面结构长期承受汽车荷载提供了重要的保证,路基的强度与稳定性在很大程度上影响了路面的使用性能。因此必须采取有效措施处理好影响路基稳定性和强度的关键环节,否则将产生不均匀沉降使路面发生开裂。
4.4严格施工工序,精心组织施工
路基施工时,要严格控制路基的填筑工艺,施工中要严格检验压实度,确保路基的强度。基层施工时,要充分压实横缝和纵缝,严格控制施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或规范容许的范围内。碾压完成后需及时养生,碾压完成后或最迟在养生结束后立即用乳化沥青做透层或封层,透层或封层完成后应尽快铺筑沥青面层,以减少因干缩而产生的裂缝。
5 结语
在沥青混凝土路面施工中,只要采取有效的措施,严格规范施工,科学合理养护,采取防治结合,就能有效控制沥青路面开裂的问题,提高沥青路面的质量,延长使用寿命。
浅谈路基回弹模量对沥青路论文
目前，沥青路面的早期病害问题突出，除重载和施工因素外，大多与路面性能及排水有关。下面是我整理的浅谈路基回弹模量对沥青路论文，欢迎来参考！
摘要：
以半刚性基层方案为研究对象，采用BISAR3.0软件，分析20~100MPa路基回弹模量条件下的路表弯沉值与面层剪应力变化，最后根据数据结果，得出以下结论：①伴随回弹模量不断增大，其对路表弯沉值带来的影响逐渐减弱，新建公路回弹模量应确定在40MPa以上；②路基的回弹模量并不会对面层上剪应力造成太大影响。
关键词： 路基；回弹模量；路表弯沉值；面层剪应力
0引言
回弹模量在沥青路面的结构设计中十分重要，其数值大小不仅会对工程造价造成影响，还关系到公路整体使用品质。本文借助BISAR3.0计算软件，深入分析不同回弹模量对公路弯沉值和剪应力造成的实际影响。
1路面结构方案确定
对半刚性基层而言，其拥有良好的刚度、稳定性和强度，适宜作为路面主要承载层，同时还具有造价低、设计与施工成熟等诸多优势，是国内常用的典型路面结构。运用单轴双圆均匀荷载条件下的弹性层状连续体系及其基本理论分析各种回弹模量水平下弯沉、剪应力、面层压应力、基底拉应力实际变化规律，以此明确回弹模量对于公路路面带来的实际影响。此次分析过程中涉及到的参数有标准轴承、垂直荷载等，如果当量圆的半径等于10.65cm，则轮间距可确定为3倍当量圆半径。采用BISAR3.0软件进行计算和分析，为方便计算，给出的假定条件有：路面的横向用y轴表示；车辆行驶的方向用x轴表示，也就是路面的纵向；路面深度方向用z轴表示。在计算得出的结果当中，拉应力与压应力分别为正、负值。在对某个参数所具有的敏感性进行分析时，其余参数均不发生变化。
2回弹模量的实际影响分析
2.1弯沉影响分析
弯沉值是指路面中各个结构层次和路基整体变形的总和。为分析弯沉值受回弹模量变化的影响，路基的回弹模量分别选择九种情况，变化区间为20~100MPa（以10MPa标准递增），各结构层除弯沉值外的参数均不发生变化，通过对比深入分析路面结构的受力，以此得出回弹模量实际变化趋势。当路基的回弹模量为20MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为0.58mm和0.53mm，后者占前者92%；当路基的回弹模量为30MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为0.45mm和0.40mm，后者占前者90%；当路基的回弹模量为40MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为0.38mm和0.33mm，后者占前者87%；当路基的回弹模量为50MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为0.33mm和0.28mm，后者占前者85%；当路基的回弹模量为60MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为0.30mm和0.25mm，后者占前者83%；当路基的回弹模量为70MPa时，路表和路基顶面的`弯沉值分别为0.27mm和0.22mm，后者占前者82%；当路基的回弹模量为80MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为0.25mm和0.20mm，后者占前者80%；当路基的回弹模量为90MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为0.24mm和0.19mm，后者占前者79%；当路基的回弹模量为100MPa时，路表和路基顶面的弯沉值分别为0.22mm和0.17mm，后者占前者77%。（1）路表弯沉值下降约62%，路基顶面弯沉值下降约67%，路基顶面弯沉值占路表弯沉值的百分比在77%~92%范围内，伴随回弹模量不断增大，其对路表弯沉值带来的影响逐渐减弱；（2）相比较小的回弹模量所带来的弯沉值实际影响较大，若回弹模量在40MPa以内，弯沉值的曲线有较大陡度；而超过40MPa后，曲线较为平缓[2]。
2.2剪应力影响分析
在车轮施加的横向作用力下，面层将产生一定剪应力。同样借助BISAR3.0软件，对不同回弹模量造成的剪应力影响进行分析。在回弹模量小于30MPa的情况下，将单圆荷载的中心位置作为控制基准点，重点探讨深度和回弹模量对剪应力带来的影响。
2.3面层压应力影响分析
采用BISAR3.0软件，对双圆荷载中心各个位置上的面层底部竖向应力进行计算，此时路基的回弹模量确定在30MPa。通过计算可得，在双圆荷载中心外15.98cm的位置上，面层底部竖向应力达到最大值。选择不同层位，对深度造成的竖向应力实际影响进行分析，选择6cm,9cm和15cm层位，深入研究竖向应力受基层模量的实际影响。从分析结果中可以看出，面层竖向应力和深度成反比关系，即伴随深度不断增加，面层竖向应力减少。路基的回弹模量不会对压应力造成太大影响。
2.4基底拉应力影响分析
在半刚性基层中，无论层间连续或滑动，面层通常都处在受压区，无法发挥控制作用，所以基底拉应力为路面结构的主要控制因素。实践表明，基底拉应力是结构层产生开裂现象的主要原因，路面使用时会受到荷载长期作用，长时间处在应力和应变的交迭变化情况下，导致结构强度不断降低。在荷载达到一定作用次数以后，基底拉应力就会造成路面开裂。通过对基底拉应力受路基回弹模量变化影响的分析可知，回弹模量由20MPa以10MPa标准上升至100MPa，基底拉应力共降低31%。
3结论
本文借助BISAR3.0计算软件，将半刚性基层方案作为主要研究对象，探讨了不同回弹模量对于弯沉和剪应力带来的实际影响，最终可得出下列结论：（1）路基顶面的弯沉值约占路表弯沉值的80%~90%，而且伴随回弹模量不断增大，其对路表弯沉值带来的影响逐渐减弱，回弹模量在40MPa以内时，弯沉值的曲线有较大陡度，而超过40MPa后，曲线较为平缓。基于此，新建公路回弹模量应确定在40MPa以上，以此提升路面整体承载力。（2）深度在10cm以上时，面层剪应力在深度不断增大的情况下明显降低，说明路基的回弹模量并不会对面层上剪应力造成太大影响，提高回弹模量不是解决波浪、堆挤等病害的有效措施。（3）随深度不断增加，面层竖向应力减少。路基回弹模量不会对压应力造成太大影响。（4）基底拉应力是结构层产生开裂现象的主要原因，路基回弹模量的不断增大，会降低对基底拉应力造成的实际影响。
参考文献：
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[2]苏红敏.路基回弹模量对沥青路面设计参数的影响[J].黑龙江交通科技，2013（8）：9-10.
[3]李会勋.路基回弹模量对沥青路面结构设计的影响分析[J].交通世界，2016（32）：34-35.
石油沥青是由油分,树脂,沥青质组成。由于沥青的温度温度敏感性,其油分与树脂渐渐失去,其流动性减弱,粘度增强,具有一定的脆性,因而老化,为延缓其老化,而对石油沥青加入橡胶,树脂,矿物填充料,树脂与橡胶合成体来改变其性能,使其抗老化能力增强。
大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素的长期综合作用下抵抗老化的性能。
在阳光、空气和热等的综合作用下，沥青各组分会不断递变，低分子化合物将逐步转变成高分子物质，即油分和树脂逐渐减少，而沥青质逐渐增多，从而使沥青流动性和塑性逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂，这个过程称为石油沥青的老化。
石油沥青的大气稳定性以沥青试样在160℃下加热蒸发5小时后质量蒸发损失百分率和蒸发后的针入度比表示。蒸发损失百分率越小，蒸发后针入度比值愈大，则表示沥青的大气稳定性愈好，即老化愈慢。
可添加橡胶，改性剂等材料提高沥青性能，延缓老化。
关于沥青混凝土路面施工质量控制分析
随着日益加大的交通运输压力的实际情况，道路车流量对道路的荷载施压与损害度也随之不断加重。因此，为更好的保障城市道路工程的建设实用性、经济性和舒适性，强化对现代交通沥青混凝土路基的强度、刚度和稳定性等的施工工作已刻不容缓。那么，关于沥青混凝土路面施工质量控制有哪些呢?下文由我为大家分享相关知识，欢迎大家阅读浏览。
1、沥青混凝土路面质量的要求
随着日益加大的交通运输压力的实际情况，道路车流量对道路的荷载施压与损害度也随之不断加重。因此，为更好的保障城市道路工程的建设实用性、经济性和舒适性，强化对现代交通沥青混凝土路基的强度、刚度和稳定性等的施工工作已刻不容缓。
1.1、沥青路面应具有足够的强度
首先在对沥青路面的施工设计上，应充分对现今实际的交通运输需求进行综合性考虑，并在此基础上对其未来发展状况和使用年限进行认真的分析，以使沥青路面能够更好的满足道路承载力和抗磨损的要求。
1.2、沥青路面应具有足够的稳定性
沥青混凝土路面的施工原材料中主要为沥青混合料，因其具有较为典型的流变性特点，所以其建设施工的刚度、韧度和强度指标会伴随着温度的升高而出现减低的趋势;其抗裂性则主要取决于其低温拉伸变形性能。所以在炎热夏季，沥青混凝土的高温稳定性极其利用性要好、要达标，以免形成“车辙”;在寒冷季节，其低温抗裂性能尤其重要，性能好者可避免沥青混合料的.集料之间的沥青膜拉伸破坏导致集料间拉开形成温缩裂缝。
1.3、沥青路面应具有足够的平整度
沥青路面的平整度取决于摊铺机的整体性能和摊铺方式以及碾压方式等。所以专业技术人员的技术水平和操作方法、责任心等很重要。
1.4、沥青路面应具有足够的抗滑性能
沥青路面的抗滑性能直接影响到行车安全。为保证抗滑性，配料时特别注意用粗粒的配料，应选硬质有棱角的集料，这就具有一定的摩擦力。沥青用量及沥青含蜡量也对抗滑性有明显的影响。
2、 沥青混凝土路面施工质量控制措施
2.1、设计方面
首先根据公路建设的实际情况严格设计标准，科学规划。从目前的设计规范来看，在车辆荷载等级换算方面，可能产生较大偏差，特别是应考虑较大车辆荷载对路基路面产生的影响，其换算关系不是简单的倍数关系，在这方面要引进部分省、市科研机械的成果和国外科研机构的一些参数修订。
其次，尽可能减薄沥青面层厚度。原因有四：第一，半刚性基层沥青路面结构承载能力可由半刚性基层来承担;第二，提高沥青路面使用性能不是用厚的沥青面层，而是用优质沥青;第三，沥青面层的裂缝不只是反射裂缝，在正常施工情况下，大部分是沥青面层本身的温缩裂缝;第四，厚的沥青面层易导致车辙的产生。
2.2、严格施工质量控制
优秀的设计、合理的工期是修筑高质量公路的基础，而科学施工则是修筑高质量公路的保证。
2.2.1、材料的选配
选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青，在条件许可的情况下，可在沥青中掺入各种类型的改性剂。
骨料应选用表面粗糙，石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好，与沥青粘附性能好的集料。
2.2.2、混合料级配的确定
沥青混合料的高温稳定性和抗疲劳性能，低温抗裂性、路面表面特性和耐久性是相互制约、相互矛盾的。混合料的配比设计实际上各种性能之间抗平衡或优化高度，应根据当地的气候条件和交通情况作具体分析，尽量兼顾。
2.2.3、严格控制施工质量
沥青路面施工必须按全面管理的质量要求，建立健全有效的质量保证体系，实际目标管理，工序管理，明确责任，对施工全过程，每道工序的质量进行严格的检查、评定，以保证其达到质量标准。具体抓好以下几个方面：
(1)严格控制沥青拌合料的拌合质量，加大马歇尔试验频率，严格控制混合料的油石比、稳定度、流值指标。
(2)合理洒布透层油，粘层油。在进行各层摊铺前，必须保持顶面清洁，对于水泥稳定类半刚性基层，透油层应以慢裂型乳化沥青为宜。用沥青洒布车喷洒时，应保持稳定的车速和喷洒量，不能流淌或形成油膜。
(3)提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时，运距不能过远，摊铺厚度均匀，压实设备数量应配套，碾压遍数不能太少，以免混合料空隙太大，一般不能进行补料，尤其是下面层;基层雨后潮湿未干，不能摊铺。纵横向接缝应紧密、平顺、各幅间重叠的混合料应用人工铲走。
(4)严格控制碾压质量，提高碾压效果。沥青混凝土摊铺整平之后，应趁热及时碾压。碾压过程分初压、复压和终压三个阶段。初压用60—80KN双轮压路机以1.5-2.0km/h的速度先碾压2遍，使混合料得以初步稳定。随即用100-120KN三轮压路机或轮胎压路机复压4-6遍。碾压速度：三轮压路机为3km/h;轮胎压路机为5km/h。复压阶段碾压至稳定无显著轮迹为止。终压是在复压之后用60-80KN双轮压路机以3km/h的碾压速度碾压2-4遍，以消除碾压过程中产生的轮迹，并确保路面表面的平整。碾压时压路机开行的方向应平行于路中心线。
(5)严格控制接缝施工质量。沥青混凝土路面的各种施工缝处，往往由于压实不足，容易产生台阶、裂缝、松散等病害，影响路面的平整度和耐久性，施工时必须十分注意。
1)纵缝施工。对当日先后修筑的两个车道，摊铺宽度应与已铺车道重叠3-5cm，所摊铺的混合料应高出相邻已压实的路面，以便压实到相同的厚度。对不在同一天铺筑的相邻车道，或与旧沥青路面连接的纵缝，在摊铺新料之前，应对原路面边缘加以修理，要求边缘凿齐，塌落松动部分应刨除，露出坚硬的边缘。缝边应保持垂直，并需在涂刷一薄层粘层沥青之后方可摊铺新料。纵缝应在摊铺之后立即碾压，压路机应大部分在已铺好的路面上，仅有10-15cm的宽度压在新铺的车道上，然后逐渐移动跨过纵缝。
2)横缝施工。横缝应与路中线垂直。接缝时先沿已刨齐的缝边用热沥青混合料覆盖，以资预热，覆盖厚度约15cm，待接缝处沥青混合料清除，换用新的热混合料摊铺，随即用热夯沿接缝边沿夯捣，并将接缝的热料铲平，然后趁热用压路机沿接缝边缘碾压密实。
2.3、 加强养护管理
经验表明，科学有效的养护不但保证沥青路面的服务性能，也是防止早期病害进一步发展，节省养护资金的有效手段。
沥青分为天然沥青、石油沥青和煤焦沥青。石油沥青是原油加工蒸馏后的残渣，其供给与原油加工情况密切相关，沥青价格也受原油价格波动影响。2021年，中国沥青产能持续扩大，价格受油价支撑或将进一步上扬。
供给情况
——产能将进一步扩大
2011-2020年，我国沥青产能持续扩大。2020年作为“十三五”收官之年，加之与2021年沥青全年生产效益较汽柴油效益有较大关系，带动部分炼厂进行新投产或扩张产能，2020年全国沥青产能大幅扩张，产能超过5000万吨，同比增加1130万吨，增速达到了23.69%，创近6年来最高增速，仅次于2012-2013年快速扩张时期的高增速。
2021年，国内沥青生产厂商计划新增产能约480万吨，预计增速在8.14%左右，产能将超过6000万吨。
——部分厂商产能计划根据利润再决定
凯意石化、鑫洲新材料、东方华龙和齐旺达都有新增产能计划。凯意石化有300万吨/年常减压计划，沥青产能在180万吨/年，预计在2021年3月份投产。东方华龙和齐旺达的具体新增产能计划将根据沥青生产利润来决定。鑫洲新材料二期也有相应规划，常减压产能100万吨/年，但项目时间还未确定。
——2021年产量预计将高于2019年
2016-2020年，中国沥青产量除了2018年出现小幅下滑外，其余年份均呈现增长态势。2020年，中国沥青产量在3242.39万吨，同比增长15.81%。
2021年，随着汽柴油价格的回暖，预计炼厂沥青开工率整体将会低于2020年。叠加产能投产的因素，预计2021年全国沥青整体产量略高于2019年但低于2020年，达到3026万吨。
需求情况
——市场需求将保持增长态势
按销售价值计，沥青市场规模由2015年的921亿元上升至2019年的1480亿元，复合年增长率为12.6%。受沥青下游产业(尤其是高速公路建设及保养)需求上升以及基建建设投资激增所推动，预计中国沥青市场需求将保持增长趋势。
价格情况
——沥青价格受到油价支撑或将进一步上扬
在价格趋势上，2020年全球疫情爆发，大多数国家停工停产，经济活动受到影响，高速公路、市政道路、桥梁及机场等场所的铺设需求减少，沥青出现供过于求的局面。同时石油市场“价格战”导致原油大幅下滑甚至跌至极端，对沥青产品价格走势形成明显的打击，因此沥青在2020年上半年内整体呈现大幅下滑的趋势。但是，随着2020年5月全球原油价格触底反弹，沥青的价格逐渐回暖。截止2021年1月28日，沥青70#价格为2535元/吨。
预计2021年在OPEC+减产以及原油需求逐步恢复下，全球原油市场有望延续去库。因此，无论是宏观逻辑还是原油供需面逻辑均支持油价向上运行，但疫情的不确定性以及疫苗大规模使用后的效果与预期的偏差仍是主要的风险点，这可能会抑制油价上行的高度。不过整体来看，2021年油价整体运行重心有望进一步上移，并将推动沥青价格运行中枢抬升。
注：以上沥青价格走势图为沥青(70#)产品的价格，此借助该产品价格对中国沥青产品价格进行分析。
—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国沥青行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》
