沥青路面早期损坏损坏与防治

1、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沥青路面早期损坏的特征2沥青路面的水损坏及其防治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沥青路面早期损坏的特征1.1 第一

2、类早期损坏1.1.1 特征产生时间早：通车当年或13y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设计问题（3）配合比设计

3、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

4、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沥青路面早期损坏的特征1.2 第二类

5、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沥青路面

6、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（812%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沥青路面的水损坏及其防治2

7、.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

8、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

9、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

10、.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

11、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

12、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

13、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沥青路面的裂缝及其防治（2）沥青混合料组成沥青用量：增

14、加利于提高抗裂性，但在最佳用量0.51%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沥青路面的裂缝及其防

15、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24%）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

16、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沥青路面的

17、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

18、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沥

19、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； （3）沥青混合料在确保抗车辙基础上增加沥青用量； （4）采用高性能的沥青混合料表面层，严格控制沥青混合料的空隙率； （5）确保沥青层、基层、底基层全部成为一个整体； （6）使用抗老化性能改性沥青； （7）在沥青层层底设置应力吸收层或应力扩散层；（8）采用SMA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沥青路面的裂缝及其防治4.4 疲劳裂缝的防治措施（9）加强施工压实，控制残留空

20、隙率； （10）应用轮胎压路机揉搓碾压，增加密水性； （11）改善沥青混合料的离析 （l2）发现表面裂缝，立即进行灌缝； （13）发现表面有微裂缝，及时进行微表处等封面，防止进水；（14）出现局部损坏，迅速进行挖补；（15）每隔一定年限，进行表面铣刨或罩面加铺、就地再生处理；（16）采用轧制碎石、机制砂等优质集料；（17）严格治理超载。 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5 合理沥青路面结构形式的讨论合理沥青路面结构形式的讨论5.1 重新认识半刚性基层沥青路面国外多用于中轻交通等级路面我国少数柔性基层（或组合式）沥青路面使用效果良好半刚性基层沥

21、青路面存在局限性早期损坏普遍；全寿命成本分析上不经济；维修受限（需修基层，不易施工）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5 合理沥青路面结构形式的讨论合理沥青路面结构形式的讨论5.2 永久性沥青路面的设计理念国外又称长寿命、全厚式沥青路面，20实际60年代兴起使用年限高达4050y，甚至更长采用厚的柔性结构降低了传统路面结构层底开裂与结构性车辙存在路面顶部2.510cm损坏处理方法是铣刨重铺（旧材料进行再生利用）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5 合理沥青路面结构形式的讨论合理沥青路面结构形式的

22、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5 合理沥青路面结构形式的讨论合理沥青路面结构形式的讨论5.3 国内外对半刚性基层沥青路面的不同理解不同方面国外国内设计理念改善与加强路基，非主要承重层主要承重层设计指标多为经验法，典型结构表面弯沉，层底拉应力导致半刚性基层强度超高，开裂严重应用场合中、轻交通重交通，千篇一律基层性质强度不甚高，材料不甚致密水泥剂量不甚多不同材料组成水泥稳定集料二灰稳定材料也较多结构组合加过渡层或倒装结构不同工艺切缝严格不同技术讲座之一 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5 合理沥青路面结

23、构形式的讨论合理沥青路面结构形式的讨论5.4 半刚性基层沥青路面的弱点（1）半刚性基层沥青路面裂缝问题难以解决 路面开裂是面层温缩开裂与反射裂缝共同作用的结果 半刚性基层反射裂缝往往是诱导因素（2）半刚性基层的排水性能差成为水损坏的根源（3）半刚性基层的损坏与路表弯沉之间无必然联系（4）仅靠半刚性基层，不注重沥青混合料抗车辙能力，即使薄沥青层也可能产生流动性车辙（5）半刚性基层对大交通量和重载交通敏感（维修困难；轴载换算大）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5 合理沥青路面结构形式的讨论合理沥青路面结构形式的讨论5.4 半刚性基层沥青路面的弱点（6）半刚性基层施工过冬问题易造成隐