沥青路面结构水损破坏机理探究现状研究

1、沥青路面结构水损破坏机理探究现状研究摘要：针对当前沥青路面结构水损坏现象日益突出的实际问题，本文从沥青路面结构水损影响评价和防治措 施、沥青路面水损细观结构变化、沥青路面结构损伤演化规 律等方面对沥青路面结构水损破坏机理的研究现状进行了 分析论述，并指出了研究成果中的不足和进一步研究的方 向。关键词：沥青路面 影响因素分析 水损破坏 细观结构损伤演化规律1概述近年来，由于环境的破坏致使雨水灾害频发，沥青路结构水损坏现象越来越突出，致使路面结构的使用寿命和性 能大幅下降，该问题已逐步引起学术界和工程界的关注。目前，我国的沥青路面采用多层的结构形式，各层在材料组成、压实程度等方面存在一定差异，另外

2、，层内不同材 料在热学、物理、力学等方面的特性也不尽相同，导致层间 或层内不同材料的交界面存在各种形状的微裂缝、微缺陷。 投入运营后，在降雨-蒸发循环、雨水侵蚀、车辆载荷等因 素的共同作用下，材料的性能和材料间的粘结强度会逐渐降 低，结构内微裂缝、微缺陷的状态也会逐步劣化，进而导致 路面结构发生各种形式的损坏。有资料表明，由雨水引发的 沥青路面微细结构损伤主要体现在材料内聚力和材料间粘 着力的降低，以及雨水对结构的腐蚀、冲刷等方面。考虑到 雨水对路面结构影响的严重性，国内外一些学者从不同层面 对其进行了研究。2现状综述2.1沥青路面结构水损影响因素分析为明确沥青路面 结构水损的影响因素，评价其

3、影响情况，学者们在此方面进 行了一些研究，如lytton. r. l等人认为路面结构水损坏可 归结为水分进入沥青与集料交界面或进入沥青材料内部引 起结构强度和耐久性降低两个方面，并借助表面能理论和动 力学理论，提出了一个可用来解释沥青混合料动力学计算结 果和结构损坏程度的新方法；g. d. airey等人针对沥青材料 的粘结性受时间影响显著这一实际情况，提出了一个老化沥 青混合料水损试验方法（sats）,并将该法用于分析集料、 填充材料、沥青等材料对路面水损的影响情况；沙庆林院士 通过分析水破坏的现象和原因，提出从控制沥青路面结构面 层空气率（不大于5%）、增强沥青与矿料的粘结力、提高压 实标

4、准、增设排水层或防水层等方面来降低雨水对沥青路面 结构的破坏程度。2.2沥青路面水损细观结构变化分析为探讨沥青混凝 土内部结构排列，及其与整体宏观性能间的关系，学者们进 行了一些研究，如wang l b4基于沥青混凝土 x- ray ct 切片图像，提出了一种进行三维细观结构重构的图像差值方 法，并用对3种沥青混凝土内部孔隙的大小、空间分布、损 伤面积、损伤张量等进行了定量研究；李晓军通过不同扫描 参数下的ct扫描，从ct数和ct图像两方面分析了试件内 部的初始结构，着重对比了试件内部不同层面孔隙的分布， 为评价沥青胶结颗粒材料初始损伤奠定了基础；jonathan howson等人通过分析集料

5、与沥青粘结面的微观损伤过程、粘 结材料的粘结强度和耐久性，从组成材料的基本特性方面对 沥青混合料的水损破坏过程进行了较为详细的研究。2.3沥青路面结构损伤演化规律在结构损伤演化方 面，学者们也进行了一些研究，如周志刚通过研究认为沥青 类路面疲劳开裂的实质是结构层在交通荷载循环作用下内 部逐渐损伤劣化形成宏观裂缝的过程，裂缝扩展阶段的寿命 直接影响路面结构的疲劳寿命。q.z.zhu等采用热力学分析 方法对于拉、剪和拉剪组合应力状态下，脆性材料裂纹滑动 与损伤演化的相互作用进行了研究。3现状分析综观上述各方面研究，尽管各研究均具有一定的实用价 值和理论指导意义，但受试验设备、研究手段、研究侧重点

6、等方面因素的限制，现有的研究成果尚难全面揭示沥青路面 结构水损问题，主要体现在：关于沥青路面水损方面的研 究成果主要基于对宏观物理力学指标的分析，提出的评估模 型和防治措施的细观理论支撑不足。涉及水损状况下微结 构状态变化、微裂纹（微缺陷）发展、材料粘结力降低等方 面的研究成果很少，难以揭示结构破坏的细部原因。关于 沥青路面结构水损演化规律方面的研究成果不多，且损伤因 子定义中对材料内聚力、材料间粘结力、微裂缝（微缺陷） 等因素的考虑不足。所建立的损伤演化规律评估模型中未 考虑细观指标的不确定性，影响评估结论的可靠性。4讨论鉴于现在研究成果中的欠缺，有必要在如下几方面开展 进一步的研究：从宏、

7、微细观试验研究入手，研究沥青路 面结构水损过程中细观结构状态、微裂缝（微缺陷）发展等 细观指标的变化，以及材料内聚力和材料间粘结力降低情 况，揭示沥青路面结构水损破坏机理。根据水损的实际情 况，从微观角度对结构损伤过程进行分析，建立沥青路面结 构水损演化方程和损伤状态评估模型。进一步完善路面结 构设计理论和水损防治理论，在研究方法和理念上有所创新 与突破。参考文献：1 lytton, r. l. , masad, e. a. , zollinger, c. , bulut, r. and little, d. measurements of surface energy and its relationship to moisture damagertechnicalreport.2005, fhwa/tx-05/0-4524-2.2 沙庆林.高速公路沥青路面的水破坏及其防治措施 (上)j国外公路，2000, 20 (3)： 1-4.3 wanglb , frost j d , voyiadjis g z , et al. quantification of damage parameters using x-ray tomography imagesj.mechanics of materials, 2003