目前,我国各级道路施工广泛釆用半刚性基层沥青铺装路面。但是,随着道路交通流量的不断增加,加之超载重型车辆越来越多,路面车辙病害的问题也越来越多。路面车辙病害,已经成为我国沥青路面主要病害形式之一,严重影响了道路的使用性能,对道路行车安全十分不利。路面病害主要表现出来的破坏形式是路面裂缝及水破坏,路面车辙问题变得尤为突出。为此,在沥青路面车辙病害中应用强化结构件,对解决沥青路面的车辙问题具有很强的推广应用潜力和价值。
车辙原因分析
沥靑配合比失调:粗集料摻置少、矿粉比例较小
沥青配合比不当。如细集料过多、粗集料过少时,混合料就不能形成一定的骨架结构,粗集料就会悬浮在沥青所形成的砂浆中,这样沥青砂浆就承担了路面产生的荷载。这种状况下,高温会使沥青砂浆的粘度变小,承受路面传递荷载的能力就会急剧下降,极易造成混合料永久变形,形成车辙。另外,表面光滑的粗集料用于沥青配合比时,粗细集料之间很容易滑动而不能相互镶嵌达到密实状态,沥青与集料的粘结也不会很好,甚至脱离,形成两层皮,集料表面就形成不了沥青薄膜,在荷载作用下,集料发生位置的移动,出现车辙现象。
矿粉所掺比例不当。过少时,粗细集料与沥青之间没有充足的胶结材料,混合料就很难胶结在一起,这种情况,很容易发生位置的移动,造成车辙;比例过多时,粗细集料与沥青之间胶结材料过多,粗集料就会失去自身形成骨架的作用,这种情况也会容易发生位置的移动,形成车辙。特别是在SMA沥青混合料沥青路面施工过程中,矿粉的比例更是讲究,一旦用量过少或是过多,混合料就不会形成沥青玛蹄脂,混合料的动稳定度不好,在荷载作用下,极易造成车辙。
采用的沥育含蜡置过离,油石比过大
由于沥青中含有一定比例的蜡,所以在高温时,沥青混合料容易变软,沥青混合料的稳定性降低,此时在荷载作用下就会出现车辙现象。此条件在低温时,沥青混合料会容易变脆,导致沥青路面低温抗裂性降低,就会出现不同程度的裂缝。沥青混合料中,如果油石比过大,混合料中的沥青不仅起着粘结剂的作用,同时还起着润滑剂的作用,在高温天气时,受车辆荷载的作用,沥青路面就容易变得松软、泛油,骨料就容易滑动,发生位置的变化,形成车辙。
沥胥混合料空隙率太小,层间处理不当,结合力太差
沥青混合料的配比有一定要求,当空隙率太小并遇到高温天气时,在违规重载、超载车辆的作用下,路面就会产生塑性变形,发生位置的移动,车轮作用的部位向下凹陷,车轮两侧部位向上凸起,这就形成了车辙。
外界环境彩响因素
沥青路面在车辆行驶、减速、急刹车、超载和高温天气等情况下,也容易产生车辙原因之所在。
车辙的危害
车辙病害在路面上的产生,势必会给行车带来多种危害;在荷载作用下,路面结构的变形影响了路面的平整度,直接影响了行车的舒适程度;车辙问题使车轮下部位沥青层厚度变薄,路面整体结构和强度发生了变化,自然就会导致其他病害的产生;雨天,车辙内因凹陷积水,高速行驶的车辆行驶在积水的凹槽内会出现水漂现象,直接影响车辆和人员的安全;冬季,车辙槽内积水结冰,车辆行驶在上面几乎没有摩擦力,直接影响行车的安全;车辙会导致车辆在行驶、超车或变换车道时方向不易控制,也会影响车辆的安全行驶。
强化构建材料选择
经过材料的选择、性能测试及制备,确定强度为MP、耐温性高于16TC的纤维强化尼龙复合材料在强度、耐温性能等指标上,能满足沥青路面建设、养护施工等要求。
强化零件设计与制造
设计、制造的强化零部件,模具设计、制造由强化板和转接头组成。
强化构件组装
将强化板和转接头通过插接方式组装成六边形单元。使用时可根据车辙病害长度、宽度,依据实际需要组装成单元体,获连续铺设。
强化结构件的实际应用
年6月20日,在河北省沧州市交通局辖区海防公路段进行了沥青路面车辙治理技术试验研究。该路段重载车辆较多,多为40吨的载重车辆。近年来,由天津港进口运往河北邯郸的铁矿石运输车辆多,使得路况下降更为严重,其中车辙病害较为严重。强化构件应用施工过程如下:
路面铣刨。根据强化构件的高度及沥青路面结构以及各个面层厚度要求,将出现车辙的路面铣刨出1m宽、12cm深的槽和2m宽、12cm深的槽,槽的宽度不同,强化构件的铺设方式及试验效果也不尽相同。
铺撒粘结层、摊铺10cm厚的沥青混合料。在铣刨沟槽底部平整状况决定是否摊铺10cm厚度的沥青混合料。若铣刨刀长短不一,铣刨沟槽底部不平整,应摊铺一层10cm厚度的沥青混合料,保证随后设置的强化构件与沟槽底部得到较好的结合,并能产生足够强的内摩擦力,保证构件的稳定性。
铺设强化构件。将强化构件组元依次排列铺设在粘结层或10cm厚的沥青混合料上。
摊铺下、中面层。根据道路等级及路面厚度,将沥青混合料均勾摊铺在强化构件网格内,并根据沥青混合料压实度,使沥青混合料的摊铺厚度大于强化构件高度,待压实后沥青厚度高于强化构件高度10cm左右。此要求目的:一是保证在沥青碾压过程中,避免强化构件在此过程中可能发生个别压碎、解体的现象出现;二是,保证满足沥青混合料压实要求。
摊铺上面层。最后摊铺上面层、碾压,结构强化沥青路面治理车辙技术施工完成。
60天后效果观察
在实验路段可见,车辆前部为铺设2米宽、8米长双车辙强化构件位置及铺设1米宽、8米长单车辙强化构件位置,没有发现车辙现象。在没有铺设强化构件的位置。出现了明显的壅包形式的轻度车辙。
沥青路面车辙治理新技术应用效果表明:结构强化沥青路面治理车辙技术是-项成功而有意义的科研探索,具有很大的推广应用潜力和价值。
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