对沥青路面结构损伤相关问题的分析

达选太

摘要：半刚性沥青路面早期破坏的因素较多。当前虽采取一定的措施来防止早期破坏的发生，但仍未完全解决早期破坏现象。施工期荷载较重可能在施工过程中对结构产生影响，进而影响结构发生早期破坏，因此研究施工期荷载对结构的影响具有一定的意义。

关键词：沥青路面 结构损伤 措施

沥青路面的早期损坏形式主要有开裂、冲刷、翻浆、车辙、泛油、松散、坑槽。目前对半刚性沥青路面早期破坏的原因分析了很多，也提出了一系列的解决措施，但效果并不明显。对严格控制材料、设计、施工、超载的道路，在没有达到设计年限时同样发生破坏。这需要我们从设计、施工考虑道路是否在早期就存

在先天不足，导致寿命达不到设计目标。目前规范对施工期荷载没有严格的规定，也没有考虑施工荷载对结构设计的影响。但施工中的荷载多为严重超载型，对半刚性结构很可能产生早期破坏。

一、产生路面损伤的主要原因

（一）、据有关资料研究表明，产生沥青路面致命损坏的首要原因是存在于空隙中的水的侵害作用，不公导致沥青与石料的分离，而且荷载反复作用时的动水压力更加剧了沥青路面的破坏。长期积水， 也会导致沥青混凝土的稳定度下降．发生冻融危害。据美国研究资料表明． 沥青路面空隙率小于8％ (相当于设计空隙率4％ )时 沥青面层中的水在荷载作用下一般不会产生冻水压力，不易造成水损破坏。因此，减少沥青路面的空隙率或及时将水排出路面 可以有效的阻止水对结构层的破坏。而事实上路面孔隙率较大时，渗入面层空隙的水中常常有泥沙等杂物，杂物不断沉积在空隙中 堵塞空隙，导致无法排水形成积水 使路面长期受水侵蚀，破坏路面，因此，设法减少路面空隙率，才能消除水的侵害作用。

（二）、疲劳开裂是沥青路面结构的主要破坏形式之一，损伤演化则是伴随疲劳过程发生的，而沥青混合料具有明显的粘弹性性质，因此综合考虑材料的粘弹性性质和疲劳损伤演化来分析沥青路面的疲劳开裂将具有重要意义．国外在这方面已经做了不少研究，提出了多个粘弹性疲劳损伤演化模型，并进行了沥青混合料和沥青路面的疲劳损伤分析，但疲劳损伤分析对路面的实际行驶条件考虑不够．国内在分析沥青路面疲劳损伤问题时，大都直接利用经典的疲劳损伤模型，没有考虑材料的粘弹性性质，由于路面承受成百上千万次的车辆重复作用，考虑沥青混合料粘弹特性时，任意时刻的应力应变响应均与之前的加载历史和现时的环境温度密切相关，如果再考虑疲劳过程中的损伤问题，问题将变得更加复杂。

同时，损伤的原因与温度也有着密切的联系，冬季损伤发展平缓，而夏季损伤则增长比较迅速，这主要是由于温度的影响所致．夏季高温时沥青混凝土承载能力降低，引起损伤增量比较大，而冬季低温时沥青混凝土承载能力较高，而且材料性质更接近弹性，周期荷载作用产生的耗散能比较小，

（三）、下承层强度不足可直接导致沥青面层产生拥包龟缝等。因此在面层结构设计中应考虑在与路槽之间设一层垫层有条件可设成多层基层型式。

二、提高施工工艺的控制要求

施工作业在公路建设中占有重要的地位．在设计合理前提下 先进优良的施工工艺左右着工程质量的优劣。在一定程度上 先进的设备是施工工艺的基础和先决条件，拌和设备的产能．性能及与之配套的摊铺压实设备等直接决定工艺的先进与否；现在一般高等级公路沥青路面施工的拌和设备产能已要求到4000型以上。确定目标配合比、生产配合比之后 试铺试验段 从而确定机械设备及人员数量 机械组合方式，操作工艺以及各施工技术参数，并对拌和、运输，摊铺．压实等设备进行检验 验证生产配合比及施工方案的可行性。试验段铺筑 为大面积施工作业提供执行标准也暴露出施工中出现的问题和不足 可以提前纠正解决。施工作业过程 应完全按照成功铺筑试验段的操作工艺及技术参数进行控制，并随时注意下列问题包括沥青、矿料 混合料、混合料储存．改性沥青制作及储存．集料加热、混合料出厂等各项温度 不得超过设计温度。

（一）、工作缝

横向施工缝应采用平接缝宜采用切缝 方式在接缝前端预先铺砂在混合料未冷却结硬之前进行切缝。应特别注意横向接缝处的平整度，接缝位置应通过三米直尺测量确定。接缝时 新铺混合料应严格按基准线或松铺系数确定摊铺厚度。压路机可先采用45度辐射碾坊再纵向碾压的方式碾压后检测平整需调整时用较细混合料来填补或及时铲掉高出部分。

（二）、碾压

压路机必须在摊铺机后紧跟着 在尽可能高的温度状态下碾压，不得等候 振动压路机碾压速度大于6kin／h时 面层可能产生波浪不平整现象：速度小于3km／h时，可能产生过振现象，容易导致骨料破碎和泛油问题产生。故应严格控制振动压路机碾压速度 碾压时压路机驱动轮应面向摊铺机 振动压路机振动频率要求35Hz至50Hz振幅为O.3mm至O.8mm面层厚度大时应相应选用大频率 大振幅。碾压倒车时，应先停车 再慢速起动以避免沥青面层产生推拥：为防压路机粘轮 可用喷雾器在轮上薄层喷涂柴油．煤油 切削油乳液或硅硐类防粘剂。

三、控制措施

沥青混合料是一种弹性--粘塑性材料，有时仅呈现为弹性性质，有时则主要呈粘塑性性质。而大多数情况下，几乎同时综合呈现上述性质。沥青混合料的蠕变试验表明，在作用应力恒定的情况下．弹性-- 粘塑性材料的变形随时间的发展取决于作用应力的大小。当作用力相当小 即低于弹性极限或屈服点时， 应力作用后，一部分变形呈纯弹性变形一部分变形呈弹性变形(或滞后弹性变形) 这两种变形分别在瞬间随时间增加逐渐消失 这种情况说明沥青混合料受力较大时 材料呈现出弹性或兼有粘弹性的性质。当作用力相当大时在相当长的时间(超过弹性变形发展时间)内，材料的变形除有瞬时弹性变形和滞后弹性变形外 还存在粘滞性塑性流动变形 应力撤除后，这部分变形不再恢复即塑性变形。这种情况表明，沥青混合料受力相当大时，且是受力时间较长时材料不仅产生弹性变形，而且有随时间而发展的塑性变形。

结论：

总之, 目前对沥青路面早期破坏的原因分析了很多，也提出了一系列的解决措施，但效果并不明显。这就需要我们从设计、施工考虑道路是否在早期就存在先天不足，导致寿命达不到设计目标。目前规范对施工期荷载没有严格的规定，也没有考虑施工荷载对结构设计的影响。车辆荷载超出路面设计的弹性极限或屈服点时(即超载) 将产生不可恢复的塑性变形 超载作用次数越多 不可恢复的塑性变形积累越多，长期超载，塑性变形累加，就出现车辙、拥包等不良病害降低路面使用功能,减少路面使用寿命,严格控制超载 也是提高公路使用寿命的重要手段。

参考文献：

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