介绍: 引言 自然因素,也称环境因素,主要指温度、湿度和老化的影响。 温度的影响 材料性能的影响 沥青混凝土的模量(劲度)从0℃-40℃时降低了40倍,低温更脆 高温蠕变导致车辙、拥抱;水泥路面拱起 低温导致路面冻涨、开裂 内应力 整体性材料、尤其是水泥路面中的翘曲应力 不同层次、不同类型的材料的温缩性能不同,造成变形的约束,导致内应力 湿度(降雨)的影响 为了土基施工、确定土基强度和路表排水,需要了解降雨的状况。 造成材料性能的变化 模量降低 整体性变差 水的剥蚀作用 破坏沥青与集料之间的黏附性 细集料流失 干缩-湿涨循环,造成开裂;冻融循环造成强度降低 内应力,涨缩的不均匀造成 施工过程中的影响 含水量与压实度 土基的强度 选择合理的施工季节是工程师的责任 使用过程中的影响 路面力学参数随湿度而变化 路面温度场 温度变化特性 气温呈周期性变化,每天一个周期,每年一个周期 气温的突然变化 路表温度与气温基本同步变化,而且路表温度(高温)大大高于气温,图3-1、3-2。低温时,路面的温度与气温大体相等。 路面深处的温度也呈周期变化,像气温一样,但越深越滞后。图3-1、3-2。 温度沿深度的变化,图3-3。 温度梯度,路面层顶部-底部温差与厚度的比值,即单位厚度的温度变化值,与气温变化同步,图3-4。温度梯度的存在使路面内部存在内部应力。 雨、云、风和气温的变化,使路面温度梯度随之变化,路面的内应力将会非常复杂。 面层内月平均温度变化,1月份最低,7月份最高。 温度状况预测 影响路面温度的因素 预估方程 设计中的考虑 材料设计中的考虑,选择合适的沥青,设计满足高温性能要求的混合料,一系列试验在60℃下进行。 结构设计中的考虑,沥青路面的车辙控制,水泥路面的板块划分和翘曲应力控制 思考 从力学的角度考虑,仅预估或仅考虑路面的最高和最低温度是否满足要求? 从使用性能的角度考虑,仅预估或仅考虑路面的最高和最低温度是否满足要求? 湿度 湿度变化 造成路面湿度变化的因素有: 地下水位的影响,即地下水位变化+毛细高度变化,主要影响路基湿度 大气降水的影响,主要影响路面结构的湿度,尤其是动水压力的影响,即水份的渗入,路面,裂缝,接缝,路肩和边坡等,如图 蒸发的影响,水的汽化,对路基、路面都有影响,与路面结构层的透水性能有关 温度变化,即水份的积聚,主要影响路基的湿度 平衡湿度 不透水的面层,湿度主要受地下水位的影响 地下水位的影响范围是一定的,一般黏土6米、砂质黏土3米、砂图0.9米左右 土基一般在平衡湿度条件下工作