高速公路路面材料性能与耐久性研究

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

艾中全

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摘要

随着我国高速公路里程的不断增长,路面材料性能与耐久性问题也日益凸显,严重影响着高速公路的使用寿命。文章结合相关资料及实际工程经验,介绍了高速公路路面材料种类及特点,并从材料老化机理、评价指标以及影响因素等方面,分析了材料性能与耐久性的关系。在此基础上,提出了提升路面材料性能与耐久性的方法。研究表明:通过加强对原材料的控制,可提高路面材料性能;通过优化设计方案,可提升路面材料的耐久性;通过改善施工工艺,可有效提高路面材料性能。


关键词

高速公路;路面材料;性能与耐久性

正文

引言:随着我国高速公路里程的不断增长,公路材料性能与耐久性问题日益凸显,影响着高速公路的使用寿命。当前,在高速公路建设中,多采用沥青混凝土路面,其具有较高的强度和较好的抗高温车辙性能。但沥青混凝土路面材料存在着老化现象,主要表现为疲劳损伤、强度降低等问题,影响着高速公路的使用寿命。此外,沥青混凝土路面具有较好的耐高温性能和抗水损害性能,但抗低温性能较差。

一、高速公路路面材料种类及特点

高速公路路面材料种类包括沥青、碎石、砂砾、混凝土等。沥青路面材料主要由沥青、集料及填料组成,其中沥青占主体地位,集料含量相对较少,填料中的矿物质是组成沥青的主要成分。高速公路路面材料具有较强的吸水性和较大的表面积,在行车荷载作用下,会产生较大的温度应力和变形应力,导致路面裂缝出现。而沥青路面材料具有良好的粘结性和抗老化性,对水具有较强的抗渗性和抗水性,能够有效避免水损害的出现。

二、路面材料性能评价指标

路面材料性能与耐久性问题是高速公路建设的重要问题,与路面的使用性能密切相关,而路面材料性能是其使用性能的基础。在公路建设中,为评价沥青混凝土路面材料的使用性能,通常采用混合料动稳定度作为评价指标,以反映材料的抗破坏能力。但随着交通量的不断增加,混合料动稳定度已无法满足工程要求,因此在进行混合料设计时,应适当提高动稳定度指标。

三、高速公路路面材料耐久性研究

3.1 路面材料老化机理

沥青路面材料老化,是指在气候条件、交通荷载和自然因素等因素的作用下,沥青混合料的性能随时间而逐渐降低,直至其使用寿命终结的过程。沥青老化主要是由环境因素和人为因素引起的,其影响主要来自沥青本身及沥青混合料两个方面。温度对沥青的影响比较大,沥青在温度升高时,黏度增大,会加快沥青膜与集料之间的黏附,增加集料与沥青膜之间的摩擦,从而增加集料与沥青膜之间的粘附性。高温条件下,沥青混合料中的水分会吸收空气中的氧气使其变脆,从而加速沥青老化。

3.2 耐久性评价方法

道路路面材料的耐久性主要通过对道路路面材料的评价来实现,评价方法主要有两种:一种是宏观评价方法,即采用路面材料的外观变化作为评价指标;另一种是微观评价方法,即采用材料内部结构的变化作为评价指标。对于路面材料耐久性的研究,微观上主要是通过试验对其结构进行分析,宏观上则是通过试验来对其性能进行测试。由于路面材料的组成结构是一个非常复杂的系统,因此可以采用多指标综合评价法对其耐久性进行研究。但是由于微观路面材料结构的复杂性,因此在对其性能进行研究时,必须要综合考虑宏观与微观两种方法的优点,以保证其评价结果的准确性。

3.3 耐久性影响因素分析

1)路面材料的组成设计:水泥混凝土路面耐久性受集料、水泥等材料性质的影响,沥青混凝土的耐久性主要受集料和沥青混合料性质的影响。(2)路面结构形式、路面厚度、路幅宽度、路面温度和湿度对耐久性有一定的影响。(3)环境条件:在自然环境下,受到各种因素作用,如酸雨、紫外线辐射和冰冻等,影响公路路面使用寿命。(4)施工技术:主要是施工质量控制和管理,如水泥混凝土路面施工时的集料级配控制和含水量控制,沥青混合料施工时的拌和质量控制,沥青混合料摊铺质量控制,沥青混凝土施工质量检验等。

四、高速公路路面材料性能与耐久性关系研究

4.1 性能与耐久性的相关性分析

目前,我国高速公路路面使用材料主要有沥青、矿料、水泥和其他填料等。这些材料在其性能、质量和寿命等方面的差别很大,这些材料在路面结构中起着不同的作用,决定了路面的使用性能。然而,影响高速公路路面使用性能的因素很多,而这些因素之间存在着相互联系。公路路面材料的耐久性包括抗车辙、抗水损害、抗疲劳、抗低温开裂等特性。因此,为了提高路面的使用性能,必须对影响其耐久性的因素进行深入研究。对于高速公路路面材料的耐久性而言,有必要对沥青混合料进行全面的研究,从沥青混合料的组成设计入手,分析其在各种因素作用下沥青混合料性能和耐久性的变化规律。

4.2 影响因素对性能和耐久性的影响

在路面材料的选择中,要考虑很多因素,比如原材料的性质,原材料的质量,沥青混合料的组成设计等。在原材料方面要选择最好的,如果在某一地区所使用的材料是质量较差的,那么就会影响路面材料的性能和耐久性。在选择沥青混合料时要选择质量好、稳定性强的沥青混合料。在公路施工过程中,要严格控制沥青混合料的施工温度和碾压温度。在公路施工过程中,要对各种原材料进行严格的控制,比如对骨料进行严格挑选等。在路面材料的选择过程中,要控制好沥青混合料中水泥剂量、集料级配、沥青用量以及稳定度等。根据当地气候特点来选择合适的沥青混合料。

4.3 提升路面材料性能和耐久性的方法

1)为提升路面材料的性能,首先要合理选择原材料,并采取有效的技术措施,使其符合相关规范要求;其次是要对沥青混合料的配合比进行科学设计,使混合料具有足够的强度和稳定性;再次是要进行科学合理的施工工艺控制,保证沥青路面的施工质量;最后是要加强对沥青路面的养护,保证沥青路面不会发生破坏。(2)在进行高速公路建设时,应充分考虑公路本身所处地理环境、气候条件等因素,并考虑到道路的使用功能和环境要求,从而选择合适的公路路面结构形式,并对公路路面结构进行科学合理地设计,以提升公路路面材料的性能和耐久性。

结语

随着我国公路建设规模的不断扩大,公路路面材料性能与耐久性问题日益凸显,其对道路交通安全和经济发展的影响日益突出。因此,针对路面材料的耐久性问题,必须要加强对其的研究与控制。对于沥青路面材料而言,在进行材料选择时,应从路面材料的性能角度出发,考虑材料的耐久性。同时,在进行材料设计时,要充分考虑当地气候条件、交通荷载等因素。在对路面材料进行施工时,应合理选择沥青混合料类型,并制定科学合理的施工工艺。在对路面进行养护时,应根据道路实际情况选择合适的养护方式。只有这样才能提升沥青路面的耐久性和使用寿命。

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