高速公路沥青路面的室内试验分析及现场钻取芯

2014-08-15曾彬

黑龙江交通科技 2014年6期

曾彬

(贵州省交通建设咨询监理有限公司)

1 工程概况

某段高速公路沥青路面结构设计为:沥青总厚度21 cm，9 cm 厚的AC－25C 下面层，7 cm 厚的AC－20C(SBS 改性)中面层，5 cm 厚SMA－13(SBS 改性)上面层，防水封层为改性乳化沥青，12 cm 厚的ATB－25 沥青稳定碎石上基层。在运行通车的过程中出现了许多的问题，出现了不同程度的车辙、裂痕等病害，最严重的车辙深度将近2.5 cm。

2 现场钻取芯

为了查明原因，更好的分析里面结构状况，对不同的试验路的车轮轮迹、车道中间、轮迹中间、纵缝等不同位置都进行了钻芯取样，分别进行了芯样的空隙率、沥青混合材料中的沥青含量以及沥青软化点的试验。不同断面位置的钻芯取样:分别在不同停车道、隆起部分、行车道的各个位置上的取样;不同断面位置的取样密度，根据不同断面的位置选取不同等级的取样密度。

3 室内试验分析

(1)沥青混合料配比不合理。沥青混合料的抗反复侧向流动能力的大小，是通过沥青混合料的矿料骨架决定的，特别是在粗集料的相互嵌挤作用的沥青混合料路面中;此外，沥青结合料还能起到阻碍混合料发生的剪切变形的牵制作用。相对于密实型连续密集配沥青混凝土来说，这种相互嵌挤作用是非常明显的，并且粗集料呈现的是悬浮结构，这样沥青混合料的高温劲度起到的作用就更加明显。实验结果显示，该路段混合料的内摩擦强度较小，内摩擦角较小，强度以沥青粘结为主，形成悬浮结构，这种结构就致使各种沥青混合料之间没有形成坚实的骨架技术，严重的降低了沥青混合料的强度。此外，该路段的沥青混料中粗料较少、细料较多，并且粗细料的配比几乎达到了配料比的极限。综合这两种情况，致使该路段的沥青路面抗车辙能力相对较差。

(2)车辙部位的沥青软化点偏低。根据现场状况的调查，下面层车辙最小，中面层车辙最大，上层面产生的车辙处于中间水平，其主要的原因是中面层采用的是70 基质的沥青，其抗车辙的能力是有效的，虽下面层的压力比上面层小的多，但是其所有的剪应力相对较大，在温度高的季节，其内部的温度达到65 ～75 ℃，而这个温度范围已经超过了沥青基质的软化点，很容易造成沥青路面的抗车辙能力的降低，因此产生的车辙最大;上面层所有的压力大，温度没有中面层温度高，因此其产生的车辙没有中层大;下面层的温度最低，沥青受到的影响也最小，因此其产生的车辙也最小。

(3)车辙处的沥青含量明显偏高。沥青是矿料混合料的粘合剂，其作用就是将所有的的矿料通过自身的粘结作用结合在一起，经过压实作用后形成的高强度的沥青混合料。由于该路段工程的沥青用量大、用料复杂、沥青的用料过多，则会显著的降低沥青中混凝土的内摩擦力，这样就会大大的降低其内部的粘结力，显示的结果就是降低沥青的抗车辙的能力。在室内试验中采用的离心分析法，测定的该段沥青公路的现场钻取芯取样拌制的沥青混合料中沥青的含量多，结果显示车辙部位的石油比与沥青含量都比无车辙的部位要高很多，由于多余的自由沥青的作用相当于润滑油，大大的降低了沥青路面的抗车辙能力，这样就显著的降低了矿料之间的摩擦力，致使整体的粘结力降低，沥青路面的强度也降低，出现严重的车辙。

(4)路段下面层厚度分布不均匀。试验结果显示，该路段的上面层厚度与沥青层厚度整体上偏薄，这主要可能是沥青上面出现病害后，由于经常洗刨维修或路面施工的时候沥青厚度控制不准确导致的，此外还有可能是沥青路面在通车后的二次压密引起的;该路段下面层的平均厚度虽然达到了相关的标准，但是其存在较大的变异性，很容易受到外界因素的影响，此外，这还与下面层为调平层兼联结层有关。

(5)钻取样的压实度均匀。试验结果显示，从沥青混合料的饱和度与孔隙率等体积指标来说，整段沥青路面的下面层的施工段波动相对较大，虽然上面层沥青混合料的施工质量控制较小，但那时两者之间的压实度的不均匀，导致两者均都出现一定程度的变形。结果显示车辙隆起处的密度没有明显的车辙下沉那么明显，并且车辙隆起处的密度小于初始值;车辙处各层的密度明显大于停车道外的对应层的密度，由此可见，交通开放后的载重量大的车辆的再压实也是产生车辙的重要原因。

(6)车辆载荷的影响。试验结果显示，行车道的沥青路面车辙深度明显的深于超车道，这主要是因为我国的交通量的增加直接反应在车辆的超载上面。近年来，我国的高速公路的超载现象呈现逐渐恶化的趋势，车辆超载占交通车流量的比例也逐年增大，这样就导致超载车辆的轮胎气压超过1.1 MPa，甚至是超过1.3 MPa，严重的影响了路面的正常运行。