瀝青混凝土路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)和水破壞研究

魏巍

摘 要：受經(jīng)濟(jì)與社會(huì)快速發(fā)展的影響，我國(guó)公路建設(shè)領(lǐng)域近年來(lái)實(shí)現(xiàn)了較為長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在這一進(jìn)步背后瀝青混凝土路面存在的各類弊端也因此真正暴露在我們眼前，為此本文就瀝青混凝土路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)和水破壞展開了具體研究，希望這一研究能夠?yàn)槲覈?guó)交通事業(yè)的更好發(fā)展帶來(lái)一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土路面；細(xì)觀結(jié)構(gòu)；水破壞

中圖分類號(hào)：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）16-0075-01

對(duì)于我國(guó)當(dāng)下的瀝青混凝土路面損壞來(lái)說(shuō)，水破壞在其中扮演著極為重要的角色，表面坑洞、網(wǎng)裂和形變、唧漿等都屬于水破壞所帶來(lái)影響的直接展現(xiàn)，而為了能夠更為深入了解瀝青混凝土路面的水破壞，正是本文就瀝青混凝土路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)和水破壞展開具體研究的原因所在。

1 瀝青混凝土路面水破壞細(xì)觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)

為了能夠較高質(zhì)量完成本文研究，筆者確定了通過(guò)開展瀝青混凝土路面水破壞細(xì)觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)獲取用于本文研究的相關(guān)數(shù)據(jù)，這樣后續(xù)關(guān)于瀝青混凝土路面水破壞原理與原因研究的展開就將獲得較為有力的數(shù)據(jù)支持。

1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

在瀝青混凝土路面水破壞細(xì)觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的準(zhǔn)備階段中，筆者確定了應(yīng)用單軸無(wú)反向應(yīng)力的軸向壓縮試驗(yàn)，而應(yīng)用的試驗(yàn)設(shè)備則選擇了高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)、多層螺旋掃描CT機(jī)，試件則為實(shí)際路面鉆芯方式取樣，厚度為160～200mm，可細(xì)分為表面層、中面層、底面層。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

在具體的試驗(yàn)中，筆者就試件開展了飽水疲勞試驗(yàn)、CT掃描試驗(yàn)，試驗(yàn)中試件的強(qiáng)度極限取2.5Mpa、應(yīng)力水平則選用極限強(qiáng)度0.7倍、加載頻率選擇了60Hz；而在CT掃描試驗(yàn)過(guò)程中，筆者選定掃描厚度為0.5mm、電壓為120kV、電流為300A、層間隔5mm，而由此分別就進(jìn)行了初始狀態(tài)、加載60萬(wàn)次、加載200萬(wàn)次、加載240萬(wàn)次、加載270萬(wàn)次的5次掃描。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

瀝青混凝土細(xì)觀構(gòu)造存在非均一性且不存在定向趨勢(shì)；初始狀態(tài)的巨大孔隙到240萬(wàn)次左右時(shí)進(jìn)入不穩(wěn)定擴(kuò)展階段；裂紋張開度可達(dá)5mm左右；加載后期裂紋擴(kuò)展速度較快，這說(shuō)明疲勞破壞具有突發(fā)性。

2 瀝青混凝土路面水破壞原理

結(jié)合上文內(nèi)容我們對(duì)于瀝青混凝土路面的水破壞產(chǎn)生了一定認(rèn)知，而為了能夠更為深入完成本文研究，筆者將在下文中就水破壞的原理進(jìn)行深入分析[1]。

2.1 瀝青、集料間粘附力和粘結(jié)力的降低

結(jié)合上文試驗(yàn)我們不難發(fā)現(xiàn)，之所以瀝青混凝土路面會(huì)在水破壞下出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破損，主要是由于水的進(jìn)入導(dǎo)致了瀝青混凝土的粘附性損壞，這種粘附性損壞主要是由于水剝離了瀝青薄膜、導(dǎo)致了骨料裸露所致。瀝青本身屬于表面活性物質(zhì)在非極性碳?xì)浠衔镏械娜芤?，而這種溶液在形成混合料后仍舊是基于瀝青本身的特性通過(guò)吸附實(shí)現(xiàn)粘附，這就使得瀝青混凝土路面的瀝青本身屬于物理意義上的吸附，水能夠?qū)⑵溥M(jìn)行剝離也就不足為奇。

對(duì)于一般的瀝青混凝土路面來(lái)說(shuō)，瀝青與各集料能夠?qū)崿F(xiàn)合理的級(jí)配，但這種級(jí)配并不能完全消除水破壞的影響，而由于高速行駛過(guò)程中高壓水流的產(chǎn)生必不可免，瀝青混凝土路面就很容易從底部到頂部逐漸松散，由此可見(jiàn)水破壞對(duì)于瀝青混凝土路面所帶來(lái)的影響。

2.2 內(nèi)部動(dòng)力水壓的沖刷破壞

除了瀝青、集料間粘附力和粘結(jié)力的降低外，內(nèi)部動(dòng)力水壓的沖刷破壞也是瀝青混凝土路面水破壞原理之一。在降水過(guò)程中，一部分水滲透入路面結(jié)構(gòu)中無(wú)可避免，但這種水滲透在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)形成的自由水往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)滲出，這就使得基層材料結(jié)合料往往由此處于長(zhǎng)期受浸泡和沖刷狀態(tài)，而同時(shí)形成的超孔隙水壓力將導(dǎo)致瀝青混合料直接承擔(dān)沖刷壓力，由此瀝青混凝土路面就很容易出現(xiàn)各種各樣的破壞[2]。

3 瀝青混凝土路面水破壞原因

結(jié)合上文內(nèi)容我們較為全面了解了瀝青混凝土路面水破壞原理，而由此我們還需要就這一水破壞的原因進(jìn)行分析。

3.1 路面設(shè)計(jì)和施工因素

之所以瀝青混凝土路面會(huì)出現(xiàn)水破壞，路面設(shè)計(jì)和施工因素在其中發(fā)揮著不小的作用，瀝青和集料的粘附性不足、瀝青混合料級(jí)配和孔隙率不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求、瀝青混合料抗水破壞能力不足、瀝青混合料離析等都會(huì)導(dǎo)致瀝青混凝土路面水破壞的出現(xiàn)，而這些就與材料與配比的選擇，施工過(guò)程的各環(huán)節(jié)操作存在較強(qiáng)聯(lián)系。

3.2 外部環(huán)境因素

除了路面設(shè)計(jì)和施工因素外，外部環(huán)境因素同樣會(huì)導(dǎo)致瀝青混凝土路面的水破壞，這里的外部環(huán)境因素主要是指排水設(shè)施不善、交通量與道路承載超過(guò)設(shè)計(jì)值、溫度變化的影響，在這些外部環(huán)境因素的作用下，瀝青混凝土路面就很容易出現(xiàn)破壞。

4 結(jié)語(yǔ)

在本文就瀝青混凝土路面細(xì)觀結(jié)構(gòu)和水破壞展開的研究中，筆者基于瀝青混凝土路面水破壞細(xì)觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，就瀝青混凝土路面水破壞原理、瀝青混凝土路面水破壞原因進(jìn)行了詳細(xì)論述，而結(jié)合這一系列內(nèi)容我們就能夠較為直觀且深入的認(rèn)識(shí)到瀝青混凝土路面水破壞的嚴(yán)重性，希望這一系列認(rèn)知能夠?yàn)槲覈?guó)道路交通事業(yè)的更好發(fā)展帶來(lái)一定啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]胡靖.基于瀝青混凝土三維細(xì)觀結(jié)構(gòu)的路面性能及安全評(píng)估研究[D].東南大學(xué)，2015.

[2]伍光濤.基于三維有限元的瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)可靠性分析[J].公路，2010，02：87-90.endprint