高速公路瀝青路面的室內(nèi)試驗(yàn)分析及現(xiàn)場鉆取芯

曾 彬

(貴州省交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司)

1 工程概況

某段高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:瀝青總厚度21 cm，9 cm 厚的AC－25C 下面層，7 cm 厚的AC－20C(SBS 改性)中面層，5 cm 厚SMA－13(SBS 改性)上面層，防水封層為改性乳化瀝青，12 cm 厚的ATB－25 瀝青穩(wěn)定碎石上基層。在運(yùn)行通車的過程中出現(xiàn)了許多的問題，出現(xiàn)了不同程度的車轍、裂痕等病害，最嚴(yán)重的車轍深度將近2.5 cm。

2 現(xiàn)場鉆取芯

為了查明原因，更好的分析里面結(jié)構(gòu)狀況，對不同的試驗(yàn)路的車輪輪跡、車道中間、輪跡中間、縱縫等不同位置都進(jìn)行了鉆芯取樣，分別進(jìn)行了芯樣的空隙率、瀝青混合材料中的瀝青含量以及瀝青軟化點(diǎn)的試驗(yàn)。不同斷面位置的鉆芯取樣:分別在不同停車道、隆起部分、行車道的各個(gè)位置上的取樣;不同斷面位置的取樣密度，根據(jù)不同斷面的位置選取不同等級的取樣密度。

3 室內(nèi)試驗(yàn)分析

(1)瀝青混合料配比不合理。瀝青混合料的抗反復(fù)側(cè)向流動能力的大小，是通過瀝青混合料的礦料骨架決定的，特別是在粗集料的相互嵌擠作用的瀝青混合料路面中;此外，瀝青結(jié)合料還能起到阻礙混合料發(fā)生的剪切變形的牽制作用。相對于密實(shí)型連續(xù)密集配瀝青混凝土來說，這種相互嵌擠作用是非常明顯的，并且粗集料呈現(xiàn)的是懸浮結(jié)構(gòu)，這樣瀝青混合料的高溫勁度起到的作用就更加明顯。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該路段混合料的內(nèi)摩擦強(qiáng)度較小，內(nèi)摩擦角較小，強(qiáng)度以瀝青粘結(jié)為主，形成懸浮結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)就致使各種瀝青混合料之間沒有形成堅(jiān)實(shí)的骨架技術(shù)，嚴(yán)重的降低了瀝青混合料的強(qiáng)度。此外，該路段的瀝青混料中粗料較少、細(xì)料較多，并且粗細(xì)料的配比幾乎達(dá)到了配料比的極限。綜合這兩種情況，致使該路段的瀝青路面抗車轍能力相對較差。

(2)車轍部位的瀝青軟化點(diǎn)偏低。根據(jù)現(xiàn)場狀況的調(diào)查，下面層車轍最小，中面層車轍最大，上層面產(chǎn)生的車轍處于中間水平，其主要的原因是中面層采用的是70 基質(zhì)的瀝青，其抗車轍的能力是有效的，雖下面層的壓力比上面層小的多，但是其所有的剪應(yīng)力相對較大，在溫度高的季節(jié)，其內(nèi)部的溫度達(dá)到65 ～75 ℃，而這個(gè)溫度范圍已經(jīng)超過了瀝青基質(zhì)的軟化點(diǎn)，很容易造成瀝青路面的抗車轍能力的降低，因此產(chǎn)生的車轍最大;上面層所有的壓力大，溫度沒有中面層溫度高，因此其產(chǎn)生的車轍沒有中層大;下面層的溫度最低，瀝青受到的影響也最小，因此其產(chǎn)生的車轍也最小。

(3)車轍處的瀝青含量明顯偏高。瀝青是礦料混合料的粘合劑，其作用就是將所有的的礦料通過自身的粘結(jié)作用結(jié)合在一起，經(jīng)過壓實(shí)作用后形成的高強(qiáng)度的瀝青混合料。由于該路段工程的瀝青用量大、用料復(fù)雜、瀝青的用料過多，則會顯著的降低瀝青中混凝土的內(nèi)摩擦力，這樣就會大大的降低其內(nèi)部的粘結(jié)力，顯示的結(jié)果就是降低瀝青的抗車轍的能力。在室內(nèi)試驗(yàn)中采用的離心分析法，測定的該段瀝青公路的現(xiàn)場鉆取芯取樣拌制的瀝青混合料中瀝青的含量多，結(jié)果顯示車轍部位的石油比與瀝青含量都比無車轍的部位要高很多，由于多余的自由瀝青的作用相當(dāng)于潤滑油，大大的降低了瀝青路面的抗車轍能力，這樣就顯著的降低了礦料之間的摩擦力，致使整體的粘結(jié)力降低，瀝青路面的強(qiáng)度也降低，出現(xiàn)嚴(yán)重的車轍。

(4)路段下面層厚度分布不均勻。試驗(yàn)結(jié)果顯示，該路段的上面層厚度與瀝青層厚度整體上偏薄，這主要可能是瀝青上面出現(xiàn)病害后，由于經(jīng)常洗刨維修或路面施工的時(shí)候?yàn)r青厚度控制不準(zhǔn)確導(dǎo)致的，此外還有可能是瀝青路面在通車后的二次壓密引起的;該路段下面層的平均厚度雖然達(dá)到了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，但是其存在較大的變異性，很容易受到外界因素的影響，此外，這還與下面層為調(diào)平層兼聯(lián)結(jié)層有關(guān)。

(5)鉆取樣的壓實(shí)度均勻。試驗(yàn)結(jié)果顯示，從瀝青混合料的飽和度與孔隙率等體積指標(biāo)來說，整段瀝青路面的下面層的施工段波動相對較大，雖然上面層瀝青混合料的施工質(zhì)量控制較小，但那時(shí)兩者之間的壓實(shí)度的不均勻，導(dǎo)致兩者均都出現(xiàn)一定程度的變形。結(jié)果顯示車轍隆起處的密度沒有明顯的車轍下沉那么明顯，并且車轍隆起處的密度小于初始值;車轍處各層的密度明顯大于停車道外的對應(yīng)層的密度，由此可見，交通開放后的載重量大的車輛的再壓實(shí)也是產(chǎn)生車轍的重要原因。

(6)車輛載荷的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示，行車道的瀝青路面車轍深度明顯的深于超車道，這主要是因?yàn)槲覈慕煌康脑黾又苯臃磻?yīng)在車輛的超載上面。近年來，我國的高速公路的超載現(xiàn)象呈現(xiàn)逐漸惡化的趨勢，車輛超載占交通車流量的比例也逐年增大，這樣就導(dǎo)致超載車輛的輪胎氣壓超過1.1 MPa，甚至是超過1.3 MPa，嚴(yán)重的影響了路面的正常運(yùn)行。

4 結(jié) 論

(1)夏季溫度高。一方面由于夏季溫度過高，另一方面由于車輛行駛過程中摩擦地面產(chǎn)生的熱量。此外，再加上瀝青本身的軟化點(diǎn)偏低，以及其不均勻的分布情況，都可能引起瀝青混合料產(chǎn)生流動性，大大的降低瀝青的抗車轍能力。

(2)瀝青路面施工選用的混合料配比不合理。在路面施工的過程中，在瀝青混合料的混合配比方面，存在著瀝青含量的偏差，礦料的粗細(xì)比配比不合理，其瀝青的含量控制不盡如人意，這樣一定程度上降低了瀝青混合料的穩(wěn)定性。

(3)路面車流量大。高速公路的車流量相對較大，并且流量同行時(shí)間相對集中，造成嚴(yán)重的交通擁堵，車輛的移動速度相對較慢，這樣給瀝青路面的作用頻率與作用時(shí)間加大，這樣瀝青混合料在受力產(chǎn)生彈性變形得不到有效的恢復(fù)，蠕變變形加劇，這是瀝青路面產(chǎn)生變形的主要原因。

(4)縱坡大，轉(zhuǎn)彎半徑小。路面的縱坡大，轉(zhuǎn)彎半徑小，司機(jī)在面對這種緊急狀況的時(shí)候，緊急剎車的頻率增加，致使瀝青面層內(nèi)部的剪切力增大。

［1］王復(fù)明，賈鵬飛，劉偉.高速公路瀝青路面車轍病害的試驗(yàn)分析［J］.路基工程，2010，(3):244－246.

［2］楊獻(xiàn)章，凌劍興，李躍軍.基于細(xì)觀結(jié)構(gòu)的瀝青路面質(zhì)量均勻性分析［J］.公路工程，2013，(1):5－11.

［3］王闊.高等級公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究［J］.北方交通，2011，(4):7－11.