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摘要:我国沥青路面各种早期损坏发生的原因是复杂的,短期的损坏大都受施工影响,较长时间的损坏则具有某种共性,这种影响相对来说要更大些。这种情况与我国使用半刚性基层沥青路面的结构有一定关系,有时很可能是造成沥青路面耐久性不足的主要原因。
关键词:半刚性基层存在弊端
国际上绝大部分国家早在20世纪70年代起,都采用沥青层的弯拉应变和土基模量作为设计指标,采用柔性基层沥青路面、全厚式路面作为重载交通路段的常用的路面结构。而惟有我国千篇一律地采用弯沉指标,采用半刚性基层沥青路面,甚至于结构层的厚度都差不多。
在沥青路面结构问题上,我们也需要放眼世界。纵观国际上的高速公路和重交通公路,大量使用的是全厚式路面或者柔性基层沥青路面。相反半刚性基层沥青路面普遍使用于交通量不很大的公路,或者往往在半刚性基层下设置一个碎石过渡层。水泥稳定碎石基层和贫混凝土基层是性质安全不同的两个类型,而我们则一直混淆不清。名义上铺筑的无机结合料稳定集料基层,却做成类似于贫混凝土的强度,却又没有按贫混凝土的方法去做。即使同样称为半刚性基层的水泥稳定碎石基层,在强度要求、具体做法上也有许多不同之处。
国际上在20世纪70年代以前,半刚性基层沥青路面也曾经用得很普遍,后来,柔性基层和全厚式路面得到了很大的发展,逐渐成为主流。其原因是半刚性基层在其优点的背后,也有不少弊端,有些无法克服。
1)半刚性基层的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射性裂缝轻重不同地存在。裂缝会导致两种后果:一是裂缝进水;二是车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时,荷载变化不再连续使路面裂缝两侧发生大的应力突变,还形成很大的上下剪切和表面受拉。
2)半刚性基层非常致密,它基本上是不透水或者渗水性很差的材料。水从各种途径进入路面并到达基层后,不能从基层迅速排走,只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚。水进入路面的途径,除了降雨、降雪、化雪的表面水外,还有多种来源。可以说,水进入沥青路面是不可避免的,如不能及时排走就将造成危害。所以都称“水”是造成沥青路面损坏的“元凶”,半刚性基层沥青路面的内部排水性能差是其致命的弱点。
3)半刚性基层有很好的整体性,但是在使用过程中,半刚性基层材料的强度、模量会由于干湿和冻融循环、在反复荷载的作用下因疲劳而逐渐衰减。半刚性基层的状态是由整块向大块、小块、碎块变化,按照整体结构设计路面是偏于不安全的。
4)半刚性基层沥青路面对重载车来说具有更大的轴载敏感性。重载车换算为标准轴载时,对柔性基层通常是按4次方换算,而对半刚性基层来说,随着基层和沥青层的模量比的增大,换算荷载的次方数将不再是4次方,很可能是12~15次方。轴载加大1倍,对柔性基层的换算轴次是增大16倍,而对半刚性基层可能要变为数十万次。也就是说同样的超载车对半刚性基层沥青路面的影响要比柔性基层沥青路面大得多,对路面的损伤也大得多。
5)半刚性基层损坏后没有愈合的能力,且无法进行修补。其层一旦破坏,便无可救药,除了挖掉重建,另无他法,这给沥青路面的维修养护造成很大的困难。通常所说进行“补强”实际上是不现实的,也是不可能的,在半刚性基层上加铺基层也不能结合成为整体。
6)半刚性基层很难跨年度施工,无论是直接暴露还是铺上一层下面层过冬,都避免不了会发生横向收缩裂缝,从而为沥青路面的横向裂缝埋下隐患。甚至在冬天就从缝中进水(融雪)、半刚性基层暴露的还可能冻疏,影响强度的形成。在季节性冰冻地区,半刚性基层的冻融损坏几乎难以避免。
由于半刚性基层的强度、模量、抗疲劳性能等会因为重复荷载的作用及环境(干湿、冻融等)的影响而不断衰减,总是有一定使用寿命的,只要到了设计寿命,基层将会逐渐丧失功能,需要重铺,因此半刚性基层沥青路面的使用寿命不可能无限制地延长下去。相比之下,国外沥青路面的设计寿命越来越长,现在又出现了永久性路面或者长寿命沥青路面的思想,这种理念已在欧美许多国家得到重视,且已经在重交通道路上应用,对延长沥青路面使用寿命起到极大作用。
综合国际上沥青路面结构型式的实际情况在高速公路重交通道路上最常用的是全厚式路面、柔性基层沥青路面及混合式基层沥青路面。鉴于我国的实际情况,由于全厚式路面的沥青层要求很厚,短期内在我国应用尚不现实。引进发展柔性基层沥青路面和混合式基层沥青路面是重要的。由于我国对半刚性基层有丰富的应用经验,为了有充分的把握,目前多数采用混合式基层沥青路面,即以沥青混凝土作面层,沥青稳定碎石作基层,无机结合料稳定集料作底基层这种结构型式,也可以在半刚性基层上加铺级配碎石过渡层以防止反射性裂縫和有利于排水。我们并不能对半刚性基层沥青路面全盘否定,但是需要认真总结和吸取国内外成功的经验与失败的教训,结合我国的具体情况,完善它的设计与应用,明确它的适用范围,重新认识和分析它的优缺点,目的是为了扬长避短,最大限度地减少半刚性基层沥青路面早期损坏,延长沥青路面的使用寿命。
关键词:半刚性基层存在弊端
国际上绝大部分国家早在20世纪70年代起,都采用沥青层的弯拉应变和土基模量作为设计指标,采用柔性基层沥青路面、全厚式路面作为重载交通路段的常用的路面结构。而惟有我国千篇一律地采用弯沉指标,采用半刚性基层沥青路面,甚至于结构层的厚度都差不多。
在沥青路面结构问题上,我们也需要放眼世界。纵观国际上的高速公路和重交通公路,大量使用的是全厚式路面或者柔性基层沥青路面。相反半刚性基层沥青路面普遍使用于交通量不很大的公路,或者往往在半刚性基层下设置一个碎石过渡层。水泥稳定碎石基层和贫混凝土基层是性质安全不同的两个类型,而我们则一直混淆不清。名义上铺筑的无机结合料稳定集料基层,却做成类似于贫混凝土的强度,却又没有按贫混凝土的方法去做。即使同样称为半刚性基层的水泥稳定碎石基层,在强度要求、具体做法上也有许多不同之处。
国际上在20世纪70年代以前,半刚性基层沥青路面也曾经用得很普遍,后来,柔性基层和全厚式路面得到了很大的发展,逐渐成为主流。其原因是半刚性基层在其优点的背后,也有不少弊端,有些无法克服。
1)半刚性基层的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射性裂缝轻重不同地存在。裂缝会导致两种后果:一是裂缝进水;二是车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时,荷载变化不再连续使路面裂缝两侧发生大的应力突变,还形成很大的上下剪切和表面受拉。
2)半刚性基层非常致密,它基本上是不透水或者渗水性很差的材料。水从各种途径进入路面并到达基层后,不能从基层迅速排走,只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚。水进入路面的途径,除了降雨、降雪、化雪的表面水外,还有多种来源。可以说,水进入沥青路面是不可避免的,如不能及时排走就将造成危害。所以都称“水”是造成沥青路面损坏的“元凶”,半刚性基层沥青路面的内部排水性能差是其致命的弱点。
3)半刚性基层有很好的整体性,但是在使用过程中,半刚性基层材料的强度、模量会由于干湿和冻融循环、在反复荷载的作用下因疲劳而逐渐衰减。半刚性基层的状态是由整块向大块、小块、碎块变化,按照整体结构设计路面是偏于不安全的。
4)半刚性基层沥青路面对重载车来说具有更大的轴载敏感性。重载车换算为标准轴载时,对柔性基层通常是按4次方换算,而对半刚性基层来说,随着基层和沥青层的模量比的增大,换算荷载的次方数将不再是4次方,很可能是12~15次方。轴载加大1倍,对柔性基层的换算轴次是增大16倍,而对半刚性基层可能要变为数十万次。也就是说同样的超载车对半刚性基层沥青路面的影响要比柔性基层沥青路面大得多,对路面的损伤也大得多。
5)半刚性基层损坏后没有愈合的能力,且无法进行修补。其层一旦破坏,便无可救药,除了挖掉重建,另无他法,这给沥青路面的维修养护造成很大的困难。通常所说进行“补强”实际上是不现实的,也是不可能的,在半刚性基层上加铺基层也不能结合成为整体。
6)半刚性基层很难跨年度施工,无论是直接暴露还是铺上一层下面层过冬,都避免不了会发生横向收缩裂缝,从而为沥青路面的横向裂缝埋下隐患。甚至在冬天就从缝中进水(融雪)、半刚性基层暴露的还可能冻疏,影响强度的形成。在季节性冰冻地区,半刚性基层的冻融损坏几乎难以避免。
由于半刚性基层的强度、模量、抗疲劳性能等会因为重复荷载的作用及环境(干湿、冻融等)的影响而不断衰减,总是有一定使用寿命的,只要到了设计寿命,基层将会逐渐丧失功能,需要重铺,因此半刚性基层沥青路面的使用寿命不可能无限制地延长下去。相比之下,国外沥青路面的设计寿命越来越长,现在又出现了永久性路面或者长寿命沥青路面的思想,这种理念已在欧美许多国家得到重视,且已经在重交通道路上应用,对延长沥青路面使用寿命起到极大作用。
综合国际上沥青路面结构型式的实际情况在高速公路重交通道路上最常用的是全厚式路面、柔性基层沥青路面及混合式基层沥青路面。鉴于我国的实际情况,由于全厚式路面的沥青层要求很厚,短期内在我国应用尚不现实。引进发展柔性基层沥青路面和混合式基层沥青路面是重要的。由于我国对半刚性基层有丰富的应用经验,为了有充分的把握,目前多数采用混合式基层沥青路面,即以沥青混凝土作面层,沥青稳定碎石作基层,无机结合料稳定集料作底基层这种结构型式,也可以在半刚性基层上加铺级配碎石过渡层以防止反射性裂縫和有利于排水。我们并不能对半刚性基层沥青路面全盘否定,但是需要认真总结和吸取国内外成功的经验与失败的教训,结合我国的具体情况,完善它的设计与应用,明确它的适用范围,重新认识和分析它的优缺点,目的是为了扬长避短,最大限度地减少半刚性基层沥青路面早期损坏,延长沥青路面的使用寿命。