沥青路面早期损坏损坏与防治.

技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月沥青路面早期损坏分析与防治对策技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月内容提要1沥青路面早期损坏的特征2沥青路面的水损坏及其防治3沥青路面的车辙损坏及其防治4沥青路面的裂缝及其防治5合理沥青路面结构形式的讨论技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月1沥青路面早期损坏的特征1.1第一类早期损坏1.1.1特征产生时间早：通车当年或1~3y局部性：即使结构、荷载、环境相同，仅在点段产生主要在行车道：与超载有关时间性：雨季、春融季节（水损坏）；夏季（车辙）；秋冬季（开裂）可通过及时维修缓解但不宜实现（观念；交通条件限制）技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月1沥青路面早期损坏的特征1.1第一类早期损坏1.1.2主要原因（1）不按科学规律办事，盲目缩短工期、赶工、抢工，导致施工质量下降——管理问题（2）路面结构设计方面：结构单一、缺乏地区特色；排水设计（封或排）未受到重视——设计问题（3）配合比设计不周：基层过致密；沥青层空隙率与沥青用量问题（泛油或渗水）；实际与设计不符——设计问题（4）材质差：砂石料来源与质量导致离析、变异、粘附性问题——材料问题技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月1沥青路面早期损坏的特征1.1第一类早期损坏1.1.2主要原因（5）施工过程存在问题：偷工减料；压实不足（片面追求平整度、层间污染、施工中的离析）——施工问题（6）路基问题反映到路面：残余沉降、不均沉降、软土路段——路基问题（7）施工质量失控：数据失真（8）半刚性基层超强问题：拱胀、开裂（9）长陡坡路线重载车作用下车辙推移（10）桥面铺装的防水粘结层问题（11）排水困难路段设施失效技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月1沥青路面早期损坏的特征1.2第二类早期损坏1.2.1现象达不到设计年限即需“大修”、“翻修”、“重建”国内情况：3万公里高速公路中除京津塘、广深珠高速外，均产生第了二类早期损坏并进行了翻修国外情况：设计寿命越来越长；使用寿命更长；只要养护及时沥青路面可长期使用下去（例日本）技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月1沥青路面早期损坏的特征1.2第二类早期损坏1.2.2特征（1）全局性损坏（2）必须彻底翻修：涉及到基层（3）原因是共同的、深层次的——普遍性薄面强基；半刚性基层；水损坏；超载技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月2沥青路面的水损坏及其防治2.1自上而下的表面层水损坏2.1.1自上而下水损坏的表现经典的水损坏模式表面型松散、坑槽过程：水渗入－滞留－行车作用（动水压力）－沥青剥离即使采用密级配、改性沥青、抗剥剂、SMA结构仍可能产生及时修补可恢复技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月2沥青路面的水损坏及其防治2.1.1自上而下水损坏的表现技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月2沥青路面的水损坏及其防治2.1自上而下的表面层水损坏2.1.1自上而下水损坏的原因（1）设计空隙率大或施工后空隙率大空隙率与动水压力有关（8~12%危险）（2）空隙率不大但沥青混合料存在离析（材料离析、温度离析）产生局部坑槽（3）表、中面层层间污染而脱空（背景：施工间断、社会车辆干扰、其他施工干扰）技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月2沥青路面的水损坏及其防治2.2自下而上的水损坏2.2.1自下而上水损坏的表现针对半刚性基层上薄沥青层结构基层排水困难沥青层不完全不渗水水的来源除降水外还有人为因素过程：水渗入－滞留在层间－荷载作用与基层表面损伤－形成灰浆－唧浆－界面变为滑动－拉应力增大－沥青层层底开裂、松散－顶破表面成槽技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月2沥青路面的水损坏及其防治2.2自下而上的水损坏自下而上水损坏的过程技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月2沥青路面的水损坏及其防治2.3水损坏的影响因素及防治措施2.3.1三种形式沥青路面的水影响（图）2.3.2水损坏的影响因素及防治措施技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月2.3.2水损坏的影响因素及防治措施技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月3沥青路面的车辙损坏及其防治3.1沥青路面车辙损坏特征（1）最常见的损坏：国际上80%维修是车辙（2）危害性大：对交通安全（3）维修困难：不仅在表面，常危及中下面层（4）在渠化交通下表现明显技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月3沥青路面的车辙损坏及其防治3.2沥青路面车辙损坏成因3.2.1外因夏季高温情况比以前严重与超载超限车有关长大纵坡路段：荷载作用时间延长（等同温度升高）3.2.2内因材料——沥青粘度低；矿料质量差配合比——沥青用量大；级配无足够嵌锁能力施工——变异大；压实不足技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月3沥青路面的车辙损坏及其防治3.3沥青路面车辙损坏类型3.3.1结构性车辙荷载下各结构层的永久性变形宽度大，两侧无隆起3.2.2流动性车辙（失稳性车辙）荷载下超过沥青层稳定度侧向流动变形累积主要防治对象3.2.3压密性车辙我国常见技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月3.4沥青路面车辙损坏影响因素与防治对策技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治4.1沥青路面裂缝的分类与特征4.1.1横向裂缝（1）温缩裂缝寒冷区特有的损坏模式；气温骤降产生由上至下的面层开裂以及温度疲劳开裂减少低温开裂的措施往往与抗车辙相矛盾（2）反射裂缝半刚性基层出现伴随唧浆与水损坏（3）综合原因形成横向裂缝（由上向下、由下向上、对向发展都存在，难以区分）技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治4.1.2自上而下的表面裂缝产生的原因不明确：荷载作用？材料老化？我国由于沥青层间脱空，在车载下损坏4.1.3自下而上的疲劳裂缝典型的破坏模式基层破坏在先，扩展到沥青层两个趋势：基层质量差－材料问题；基层太强－产生开裂而水损坏技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治4.1.4车辙裂缝产生在车辙边缘属表面裂缝4.1.5沉降裂缝路基不均匀沉降引起机理简单，治理不易4.1.6构筑物接头裂缝软基明显台背填土压实问题4.1.7路基冻胀（缩）引起开裂技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治4.2温缩裂缝的影响因素与防治措施4.2.1温缩裂缝的影响因素（1）沥青的性质油源选择是根本沥青的温度敏感性指标－针入度指数PI的意义沥青的老化与温缩开裂关系密切采用改性沥青对抗裂效果显著技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治（2）沥青混合料组成沥青用量：增加利于提高抗裂性，但在最佳用量＋0.5～－1%无影响级配：不确切；粒径粗、空隙率大结构温度应力小但内部缺陷多；SMA改善效果好矿粉用量：开裂性与粘结力的矛盾（3）路面结构尺寸宽度：与裂缝间距大小呈正比厚度：增加的效果不如改善沥青性质技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治（4）基层的影响沥青层与基层间的附着性影响开裂率基层的温缩系数影响开裂率基层的热容量影响开裂率半刚性基层性能较差技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治4.2.2温缩裂缝的防治措施（1）认真选择材料注意沥青的油源，同时要满足高温稳定性要求选择温度敏感性小的沥青，或改善感温性采用吸水率小的集料掺加纤维，使用改性沥青（2）选择合理路面结构适当增加沥青层厚度采用柔性基层或设过渡层采用密级配沥青混合料或SMA（空隙率2~4%）采用粗造的基层表面，与沥青层结合良好技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治（3）精心施工充分压实，使参与空隙率小于6%杜绝层间施工污染同一年施工，保证沥青层的整体性避免钻孔检验，消除产生温缩裂缝的缺陷避免冷接缝，处理好构筑物处接头技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治4.3半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治措施4.3.1延缓无机料基层收缩裂缝（1）调整无机料稳定集料的级配，增粗减细（2）采用合理的水泥品种与用量，控制强度（3）特别预防干缩（严重且易控——控制含灰量、含水量）4.3.2适当增加沥青层厚度，调整结构组成（1）厚度大于15cm，一次性施工（2）避免基础超强（3）推荐碎石过渡层和ATB＋半刚性底基层组合结构技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治4.3半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治措施4.3.3降低和分散半刚性基层对沥青层的影响（1）设置预切缝（间距3m，国外作为标准方法）（2）预先破碎基层/施工后人为荷载产生微裂？4.3.4在沥青层与半刚性基层间设阻裂传递隔离层（1）应力扩散层－细粒式沥青混凝土，较厚（2）下封层－较薄（3）土工布、格栅－有效但造价较高技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治4.3半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治措施4.3.5提高沥青层材料性能（1）底面层采用密级配沥青混合料（2）底面层采用改性沥青（3）底面层沥青含量提高4.3.6半刚性基层精心施工（1）有效控制矿料级配，减小变异性（2）严格控制拌和压实含水量（3）加强养生，防止干缩——及时有效的透层油（4）基层层间整体结合——层间喷洒水泥浆结合料（5）控制高程，严防贴补与铣刨技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治4.3半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治措施4.3.7对施工中已开裂基层的处理（1）将基层破碎，同时重新考虑强度指标的降低（2）沥青灌缝技术讲座之一沥青路面早期损坏分析与防治对策北京建筑工程学院张新天二零零六年七月4沥青路面的裂缝及其防治4.4疲劳裂缝的防治措施（1）确保沥青层有足够的厚度，进行层底应力（应变）验算；（2）将沥青层的最下层做成高抗疲劳层；