提高沥青路面使用性能和耐久性的关键因素
沥青混凝土面层的使用性能主要指平整度、抗滑性和减少噪音。众所周知,沥青、混凝土面层的平整度与下卧各层的结构强度和平整度有关,又与表面各层沥青混凝土的均匀性(拌和均匀性、有无集料离析和温度离析及压实均匀性)、施工工艺的先进性和严格程度有关,它与沥青和矿料的质量及级配关系不大。沥青混凝土面层的抗滑性能和减噪性能,主要取决于表面层矿料的质量和矿料级配,它与沥青的质量关系不大。
为了使沥青混凝土面层的优秀使用性能耐久,除路面有足够的承载能力、使路面不会产生结构性破坏外,还必须解决沥青混凝土面层本身可能产生的一些早期破坏,常见的早期破坏有沥青混凝土层产生严重辙槽、严重泛油;沥青混凝土层,特别是表面层容易透水,并导致早期水破坏;沥青混凝土表面层产生严重低温裂缝,沥青混凝土层产生疲劳开裂(主要针对柔性路面)。因此,沥青混凝土的高温抗永久形变能力要强,使沥青混凝土层能承受重载车辆的反复作用,不易产生严重的辙槽;沥青混凝土的油石比应该适宜,避免产生泛油;沥青混凝土层要密实、透水性小和均匀性好,使水不易透入并滞留在某层内,以避免早期水破坏。
从长远看,还要减少严重温度裂缝(含对应裂缝)和增长沥青混凝土层的疲劳寿命。
从高温抗永久形变能力来说,首先要使用质量好的矿料,其次要有能形成骨架-密实结构的矿料级配,在此前提下,再使用高温粘度大的沥青,才能使沥青混凝土具有较高的高温抗永久形变能力。因此,矿料质量和矿料级配是最关键的因素。
从泛油来说,主要是沥青用量和沥青混凝土的现场孔隙率问题。也可以说主要是矿料级配和确定合适沥青用量问题而不是沥青质量问题。在合适沥青用量的前提下,密实式级配沥青混凝土在室内的孔隙率常小于4%,在现场孔隙率达到要求(如小于6%)的情况下,往往透水性小,不易产生水破坏;半开级配和抗滑表层沥青混凝土在室内的孔隙率为8%左右,现场孔隙率为10%左右,水较易透人沥青混凝土层并导致水破坏。
其中最关键的因素,是矿料级配而不是沥青。
此外,沥青混凝土的抗疲劳破坏能力和表面层的低温抗裂缝能力,对沥青混凝土面层的使用性能都有用量和沥青质量优劣有关。但它与沥青混凝土层的高温抗永久形变能力又有矛盾。而且一旦沥青面层产生了裂缝,只要采取及时封缝的养护措施,防止降水从裂缝进入沥青面层,即可以基本消除水的破坏作用。显著影响。沥青混凝土的疲劳寿命与沥青混凝土的均匀性有关,也与沥青的粘度和沥青的用量(油石比)有关。沥青混凝土的均匀性则与矿料级配和施工有关。由于国内还没有进行不同矿料级配沥青混凝土的疲劳寿命系统试验,目前还不能确定哪个因素是最关键的。沥青混凝土的低温抗裂性能通常与沥青的稀稠、沥青用量和沥青质量优劣有关。但它与沥青混凝土层的高温抗永久形变能力又有矛盾。而且一旦沥青面层产生了裂缝,只要采取及时封缝的养护措施,防止降水从裂缝进入沥青面层,即可以基本消除水的破坏作用。
对华北地区已建高速公路沥青面层的横向裂缝观测表明,重交沥青面层、改性沥青面层和改性沥青SMA面层通车3年后的裂缝数量差别不大。每公里长路段,裂缝少者约30-40条,多数为40-50条。但重交沥青混凝土面层的裂缝少于改性沥青面层。实践证明,在使用重交沥青和提高混合料均匀性的情况下,裂缝是不可避免的,只要及时采用封缝措施,就可以大幅度减少雨水进入和基本避免水破坏。
沥青混合料主要由矿料和沥青两大类材料组成。密实沥青混凝土通常包括矿料、沥青和空气不过部分。在用各自所占的体积百分率表示时,绝大部分是矿料体积率,约占83%-85%,沥青体积率占10%-13%左右,空气体积率约占3%-4%。试验证明,沥青混凝土的使用性能和耐久性主要取决于矿料类型和质量、矿料级配组成、沥青混合料试件的试验方法、试件的技术指标及其标准值等。沥青是沥青混凝土中必不可少的重要组成部分,但沥青绝不是决定沥青混凝土物理-化学性质的最关键因素。