城市道路沥青加铺层结构层间稳定性分析及处理.docVIP

精品论文 参考文献 城市道路沥青加铺层结构层间稳定性分析及处理 褚丽晶 刘意恒 　　广州市城市规划勘测设计研究院 广东广州 510060 　　摘要：沥青加铺层结构层间的稳定性能够直接影响沥青混凝土路面的加铺质量，其中旧路与沥青混凝土加铺层之间的粘结性和防水性是保证加铺层结构层间稳定性的关键因素。本文通过对层间稳定性进行力学分析，总结提出了若干沥青加铺层结构层间处理技术，以期提高沥青路面加铺的质量。 　　关键词：沥青加铺层；层间稳定性；层间处理 　　0 引言 　　我国高等级的城市道路普遍采用沥青混凝土路面。为了提高沥青路面的质量，近年我国在路面材料及路面结构组成等方面进行了许多优化和改进。例如，为了使沥青混凝土路面多层组合体系具有良好的结构承载力和耐久性，提高抗水害侵袭能力，对层间处理技术的研究也越来越多。 　　旧沥青混凝土路面沥青加铺结构不仅包括沥青混凝土面层，还包括层间材料。当旧路与沥青混凝土加铺层层间在水平方向上的抗剪强度薄弱时，面层在结合面上就容易发生位移，严重时形成拥包、开裂和车辙等早期病害。因此旧路与沥青混凝土加铺层之间的粘结性是保证加铺层结构层间稳定性的关键。[1]沥青加铺层结构层间处理的另一项重要作用是提高路面的防水性。与粘结层相比，防水层（或下封层）更具水密性，能封阻地表水渗入路基和路基水上升至路面。如果大量的降水无阻隔地直接灌入路基，必然造成路面承载力的大幅下降，继而造成路面板体的严重破坏，因此对于空隙率较大或低气温施工路面，其防水作用不容忽视。 　　由此可见，沥青加铺层结构的层间粘结性、防水性是保证加铺层结构正常工作的关键，有必要对此进行深入研究。 　　1 层间稳定性分析 　　1.1 粘结层强度构成 　　粘结层的结构强度由沥青混凝土和旧路面之间的嵌锁力（内摩阻角）以及粘层油的粘结力构成。在轮载的作用下，粘结层受层间剪切应力影响而发生失稳破坏，采用摩尔-库仑理论分析，可认为粘结层发生剪切滑移的必要条件是： 　　粘结层材料的粘聚力和内摩擦角可以通过剪切实验确定。在规定的条件下，对粘层组合试验实施不同正应力，可以求得一组摩尔应力圆，如图1所示。应力圆的公切线为摩尔-库仑应力包络线，即抗剪切强度曲线，该包络线与纵轴的截距表示粘层油的粘结力c ，与横轴的交角为粘结层的内摩阻角 。 　　图1 抗剪强度与法向压应力之间的关系 　　旧路面的粗糙程度，沥青混合料的岩石种类、级配组成、颗粒形状和表面粗糙度等对粘结层内摩擦角都有影响。旧路路面和沥青集料颗粒表面越粗糙，粘结层的内摩擦角越大。为了增加粘结层的强度，在旧路改建中，往往会先对旧路路面进行机械糙化工作。 　　1.2 粘结层强度影响因素 　　通过对直剪试验结果的分析，可知层间抗剪强度受温度、剪切速率、垂直荷载、夹层材料种类、粘层油等因素的影响。因此，必须对以上影响因素进行综合考虑，在室内试验的基础上建立符合工程实际状况的层间抗剪强度指标。 　　(1) 温度的影响 　　图2 抗剪强度与试验温度关系曲线 　　(3) 剪切速率对层间抗剪强度的影响 　　图3 粘聚力C与剪切速率的关系 　　2 沥青加铺层结构层间处理技术 　　2.1 层间粘层油 　　层间粘结性能关系到沥青加铺层的寿命能否达到预期值。粘结层是使沥青下面层、夹层与旧路联接成整体的结构层，粘结层用沥青应具有较大的粘结力，一般宜用乳化沥青或改性乳化沥青等。 　　由于层间洒布的粘层油的层间粘结强度是靠高聚物分子间的吸引力，因此在交通及温度荷载引起的张拉应力的反复作用下，当部分沥青分子之间发生断裂，分子引力消失，层间就会出现粘结薄弱的区域。为提高层间的抗疲劳性能，必须提高层间粘结材料分子间的抗冲击强度。 　　粘层油的洒布应注意以下几个问题：①粘层油宜采用沥青洒布车喷洒，并选择适宜的喷嘴，洒布速度和喷洒量保持稳定，气温低于10 及路面潮湿时不得喷洒粘层油。②喷洒的粘层油必须呈均匀雾状，在路面全宽度内均匀分布成一薄层，喷洒不足的应补洒，喷洒过量处应予刮除。喷洒粘层油后，严禁运料车外的其他车辆和行人通行。③粘层油宜在当天洒布，待乳化沥青破乳、水分蒸发完成，或稀释沥青中的稀释剂基本挥发完成后，紧跟着铺筑沥青层，确保粘层不受污染。 　　2.2 层间透层 　　在粒料类基层（如级配砾石、级配碎石）及各种水泥稳定、石灰稳定和石灰工业废渣稳定基层上，喷洒一层低粘滞度的液体沥青，使之透入基层表面，并作为铺筑沥青面层前的一种预先处治，以增加基层与沥青面层之间的粘结力、填塞基层表面的孔隙以及将基层表面可能松散的集料结合在一起，这种预先处治的方法称为透层。 　　透层通过透层油的渗透作用使基层表面达到良好的固结和稳定，使沥青层和基层之间的结合牢固，所以，透层油的渗透效果直接影响了透层作用的发挥