介绍: 高速公路通车以来,我国的高速公路建设突飞猛进,去年底的通车里程已超过3.4万公里。实际上我国高速公路沥青路面的技术实践过程并非一帆风顺,而是随着多种原因的综合作用大体上经历了3个阶段。第一阶段大体在1996年以前,这个阶段的实践总体上比较成功,路面上的主要问题以及人们研究的重点是防止半刚性基层引起的反射裂缝。第二阶段大体是1997-2001年,这个阶段高速公路逐渐成网,交通量激增,加上人们片面地追求路面平整度,造成路面压实度不足,空隙率过大,产生了大量被称为“水损坏”初期损坏现象,研究的重点是治水。第三阶段大致是2002年至今,这个阶段的特点是超载普遍存在;人们为了减少水损坏而采用了不同类型的密实型混合料,同时大大提高了路面的整体强度,而出现的路面问题则主要是车辙。 沥青路面、尤其是高速公路沥青路面的大量过早损坏造成了很大的经济损失和不良的社会影响,引起了广泛的重视。交通部、各省市以及大专院校、研究机构花费了大量的精力和经费,采取了多种措施,如SMA、改性沥青、提高集料质量、增加路面强度等,试图解决路面的过早损坏现象。遗憾的是,这种早期损坏的现象不仅没有减少,反而具有增加的趋势,以致于从政府到研究人员普遍感到十分迷茫,路面技术似乎迷失了前进的方向。 造成这种现象的原因是我们长期以来在路面研究和实践中“重经验、轻理论,重感觉、轻实证”的结果。可以说,目前遇到的问题是我们在路面技术领域所遇到的第一个真正的挑战,是我们应该认真对待的真正考验。 二、 重交沥青路面的损坏分析 通过对国内外沥青路面分析设计理论和工程实践的分析,发现造成目前路面大量早期损坏的原因并不是偶然的,不是可以简单地归结为施工质量问题或材料质量问题,而是有其深远地理论原因和认识原因。 传统上,沥青路面的损坏主要包括龟裂、车辙、低温开裂等等。这也是路面设计时重点控制的损坏类型。随着路面结构强度的提高和路面损坏期的提前,这些传统的损坏出现得越来越少,有些已经不再出现;而目前出现的损坏,不论是其形态还是原因都十分不同。所以,按照传统的理论来加强路面结构是没有效果的,甚至有时是适得其反的。为了弄清路面损坏的新机制,我们进行了大量的调查、试验和分析,归纳了路面损坏的类型,分析了原因和出现机理,并进行了实证。 1、路面损坏类型 新型泛油现象 包括斑状泛油(图1a)和压密泛油(图1b)。 图1a是典型的斑状泛油现象,造成这种现象的原因十分复杂,涉及了从设计理念、设计方法、材料选择、材料供应和施工过程的诸多环节。对于图 1b,混合料的动稳定度也达到了2000次/毫米以上,若是根据传统的标准,路面不应该出现泛油。注意到轮辙试验中,变形曲线的初始压密阶段特别长,压密变形占整个辙槽深度的一半左右。据此推断:虽然混合料的热稳定性达到了设计标准,但是因相对于繁重的交通量而言路面压实不足或集料质量较差,或是集料颗粒的形状、棱角性和表面纹理较差,矿料骨架容易在车辆荷载的作用下位 图1a 斑状泛油 图1b 压密泛油 移、再压密而挤压沥青上泛,并伴有车辙变形。特别是在渠化交通程度很高的高速公路和城市快速路上,轮迹带在车辆的反复作用下再压密、产生带状泛油的现象非常普遍。内部松散 传统的松散现象都发生在沥青面层的表面,然后不断向深处发展,沥青表面层混合料中的集料由于丧失相互间的粘结而逐渐散失。而在道路的油斑处钻芯取样时,中面层大部分和底面层的上部都已经松散开来,只剩下表面层连同少量中面层上部和锥形的底面层底部。松散的中面层和底面层集料颗粒已经无沥青裹覆,空隙间充满了大量的泥浆。 如图2a、b所示,这种层间的脱开和松散现象非常普遍,无论是密级配还是开级配混合料,他们的结合都非常脆弱。据统计,70%的芯样都有层间脱开现象,而其中90%的脱开面上都有剥落的痕迹。虽然这种层间的脱开还没有表现为路表的损坏,但毕竟削弱了面层结构的整体性和整体抗力,随着重复荷载作用次数的增加,面层势必将会过早地出现各种损坏。