随着我国公路的迅速发展,极大地促进了人口与商品物资的流通,积极地拉动了经济发展。当前公路交通正朝着重型、量大、高速的方向发展,在拉动经济发展的同时也给公路运行带来了巨大压力。若公路路面频繁发生破坏,不仅需要耗费大量的人力物力进行修补,同时会造成经济损失和带来很多交通问题中国沥青网sinoasphalt.com。所以提高路面的使用寿命具有长期的社会效益与经济效益。目前我国的高速公路设计年限一般为30年,但是,多数高速公路使用5年后就需要大修。因此提高路面的可靠性与耐久性是非常值得研究的课题。70%~30~50年的沥青路面,在设计使用年限内无结构性的修复和重建,仅需根据表面层损坏状况进行周期性的修复。所以长寿命路面并非长时间不产生任何破坏,不需修补,而是产生破坏的只是表面的磨耗层而不会产生路面的结构性破坏,日常养护只需针对表面磨耗层进行,维修时只需将表面层混合料铣刨、并加铺等厚度的新拌混合料,方便快捷,成本低廉,。长寿命路面的设计理念是基于近年研究发现在沥青层层底存在一个极限弯拉应变水平,当路面在荷载作用下应变低于这个水平时,不会发生疲劳损坏,这一应变水平即为疲劳极限。因此,研究认为沥青路面存在一个面层厚度极限,当沥青厚度超过此限值后,路面结构将不会出现由下到上的疲劳开裂和结构性的车辙。所以思路是设计面层较厚的路面结构,控制住面层底部拉应变水平,路面结构以下部分具有较高的抗疲劳裂缝稳定性。因此破坏仅出现在直接承受交通与天气等环境因素作用下的面层上。
此种结构为:(2)高模量抗塑性变形的中面层;I-1993年年平均日交通量为22%,重货车占20年累计当量荷载25mm以上。但是进一步研究表明这些病害深度都没有发展到路表75mm沥青面层,重新加铺1994年完工,40年以上。马里兰州的巴尔的摩环形公路也是一个很好的例子,日交通量是/日,货车占2英寸HMA基层)。总厚度为(40.6cm),没有发现自下而上的疲劳开裂,1/8英寸。
但需要注意的是,国外主要基于柔性路面进行长寿命路面设计,前文也提到我国长期占主导的路面结构形式是半刚性路面,全面推广柔性路面尚有难度。目前长寿命路面在我国还处于学习,消化吸收阶段,我们也不能全盘照搬国外设计模式,还需结合我国地广人多,幅员辽阔,各种环境条件不一的特点进行长寿命路面设计。李福普对比了多种路面结构在我国的使用情况,认为组合式基结构是一种值得推广的路面结构。宋若原在此基础上进行结构优化提出了组合式基层长寿命路面结构的设计。国内也对各种长寿命路面的设计进行了研究实践提出了以沥青混凝土+沥青联结层A·A)为主体的长寿命路面结构,并在许昌至尉氏高速公路上进行了应用。是我国较有代表性的长寿命路面结构。
这种改性沥青面层+半刚性底基层的结构设计经计算分析在标准轴载下沥青层底应变,半刚性底基层层底应力,均小于相应的疲劳极限,弯沉也小于为实现路面长寿命而应满足的限值。此结构能够满足长寿命路面的要求。初期建设成本比普通高等级公路路面高(1)改进选择路面材料各组合成分。正如前文所提到的,路面材料是由多种成分组成的复合材料,在碎石,砂子,矿粉,胶结料和各种添加剂这些原始组成成分的基础上可以有上千种各有优劣的组合,根据具体的环境以及路面设计选择不同的组合成分对路面材料的可靠性与耐久性有重要影响。(3)新型高性能材料的使用及其施工工艺。新型的高性能材料具有优良的性能,如浇筑式沥青混凝土铺装的面层能在冷却时达到最大强度且不会形成气孔,由于其具有较好的和易性,一般情况下就不必再对所铺层进行压实。此外,浇筑式沥青混凝土摊铺出来的面层具有高耐磨性,腐蚀稳定性和高耐久性。
又如沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是当前国际上公认的一种抗变形能力强,耐久性较好的沥青面层混合料。已广泛应用于各国的许多长寿命路面上。由于粗集料的良好嵌挤,混合料有非常好的高温抗车辙能力,同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用,低温变形性能和水稳定性也有较多的改善。添加纤维稳定剂,使沥青结合料保持高粘度,其摊铺和压实效果较好。间断级配在表面形成大孔隙,构造深度大,抗滑性能好。同时混合料的空隙又很小,耐老化性能及耐久性都很好,从而全面提高了沥青混合料的路面性能。
结语
在查阅分析有关资料的基础上,对路面的破坏原因进行基本的分析,从内外两个方面分析我国公路路面在外部条件多样,内部结构设计不是很合理的情况下较为频繁的产生破坏。针对这一问题分析了国内外研究如何提高路面使用寿命的一些方法,建议根据我国实际情况,消化吸收国外设计使用长寿命路面的经验,从结构和材料两方面设计符合我国使用情况的长寿命路面。提高路面使用寿命并非是路面材料或是路面设计的单一问题,通过分析发现两者相互影响,共同作用,可以相互弥补不足,优势互补,从而提高路面使用寿命。这也要求我们在考虑这些提高路面问题时思路应更宽泛,要掌握相关知识,不能单单局限于土木工程方面的考虑,也应了解材料方面相应的知识。并且施工工艺也会对路面使用寿命产生影响,所以正确的选择相应施工工艺,严格的施工质量控制也十分重要,因此实践经验的积累也相当重要。