從空隙率談我國高速公路路面的早期破壞1

　　1前　言

　　近年來我國高速公路得到了飛速發(fā)展，截止到2004年底，我國的公路總里程達185.6萬公里，位居世界第三，其中高速公路總里程已超過3.4萬公里，僅次于美國，位居第二。由于瀝青路面具有無接縫、低噪音、易維修等優(yōu)點，因此在已建成的高速公路中有90%以上采用的是瀝青混凝土路面。伴隨著瀝青路面結(jié)構在高速公路中廣泛使用的同時，其耐久性和路面結(jié)構的早期破壞問題也日益突出。許多高速公路通車1—2年以后，甚至不到1年，就開始大面積破壞，有的使用2—3年就開始明顯破壞。路面的早期破壞，既影響公路的交通運輸，又造成巨大的經(jīng)濟損失，已引起人們的高度重視。實際上，我國高速公路的早期破壞與路面的空隙率有極為密切關系。

　　2早期破壞轉(zhuǎn)自環(huán)球網(wǎng)校edu24ol.com

　　習慣上將早期破壞分為裂縫、修補和坑洞、變形、表面損壞及其他損壞，而水損壞則作為早期損壞現(xiàn)象單獨討論。與國外早期破壞相比，我國的早期破壞出現(xiàn)得更早，許多僅為l—3年，即路面在設計壽命期前l(fā)/4至l/3期間內(nèi)。所發(fā)生的過早的各種形式的路面破壞，主要有車轍、開裂、卿漿、泛油、松散、坑槽等幾種形式。

　　3空隙率

　　空隙率是指壓實瀝青混合料試件內(nèi)除礦料毛體積和有效瀝青體積之外的間隙體積占試件毛體積的百分比，是瀝青混合料各項體積指標中的核心，根據(jù)試件實測密度與最大理論密度比值求得。yy=(1—P//Pz)x100，式中yy為試件空隙率，P/為試件實測密度，F(xiàn)2為瀝青混合料理論最大密度。

　　空隙率是瀝青混凝土性能的主要影響因素，它的大小與瀝青混凝土的透水性、耐久性、高溫穩(wěn)定性和強度密切相關。

　　3.1空隙率與透水性的關系轉(zhuǎn)自環(huán)球網(wǎng)校edu24ol.com

　　瀝青混合料的空隙率是影響瀝青路面透水性的主要因素，混合料空隙率越大，透水性也越大。瀝青混凝土的空隙率過大，降水容易透入結(jié)構層中，使瀝青路面產(chǎn)生各種各樣的水破壞。

　　zube(修比)老師的研究表明，密級配熱拌瀝青混凝土的空隙率約為8%時，路面的透水性很大。

　　Brown(布朗)、C011ins(柯林斯)等老師在美國喬治亞州對離析混合料的研究也表明，熱拌瀝青混凝土的空隙率小于8%時，混合料的透水性很小，空隙率大于約8%時，混合料的透水性增加很快。

　　國內(nèi)最近研究表明，粗型密級配瀝青混凝土路面的現(xiàn)場滲水性和現(xiàn)場空隙率的相關性較大，集料的最大公稱尺寸對路面的滲水特性影響很大，大公稱尺寸集料混合料路面的滲透性大，粗級配混合料明顯比細級配混合料滲透性大，集料最大公稱粒徑在20mm以上時，路面空隙率大于5%，開始滲水過多。

　　3.2空隙率與耐久性的關系

　　瀝青混合料的耐久性主要體現(xiàn)在老化過程中，老化將導致混合料的脆性升高，韌性下降，過早出現(xiàn)疲勞開裂和其他形式破壞。瀝青在使用過程中受空氣、紫外線、水的作用而老化，其原因可以歸結(jié)為輕質(zhì)油的揮發(fā)、氧化縮合、結(jié)構位阻硬化，所有這些變化都是在瀝青直接接觸空氣的條件下發(fā)生的。空隙率大意味著瀝青接觸空氣的表面積大，老化也就越快，使瀝青更容易氧化變跪，從而導致瀝青混凝土容易產(chǎn)生裂縫和松散，直接影響路面的使用壽命，瀝青老化越嚴重，開裂也越嚴重。

　　Santucci(桑塔西)等老師的研究表明，瀝青的殘留針人度直接受瀝青面層空隙率的影響。瀝青混凝土的空隙率大于8%時，瀝青針入度的損失顯著增加。轉(zhuǎn)自環(huán)球網(wǎng)校edu24ol.com

　　美國的研究表明，熱拌瀝青混凝土的空隙率，7%時，空隙率每增加1%，瀝青面層的使用壽命要降低10%。

　　3.3空隙率與車轍的關系

　　車轍試驗發(fā)現(xiàn)，對相同的級配及瀝青用量，空隙率大的變形速率也大。隨著試驗繼續(xù)，空隙率達到某一最小值以后，空隙率再變小，變形速率又有所增加。這是因為，過多的瀝青成為流動變形的潤滑劑使車轍加大。因此當?shù)V料級配決定后，瀝青用量適當減少，可使極限空隙率變大，從而使流動變形造成的車轍減少。相反瀝青用量過多，空隙率過小，反而使車轍增大。

　　Huber(休伯)老師在加拿大的研究考慮一系列引起轍槽的因素后。指出產(chǎn)生車轍的主要原因之一是瀝青混凝土的空隙率小于3%。

　　3.4空隙率與強度的關系

　　試驗研究表明，無論是抗壓強度還是劈裂強度，也無論是否浸水和是否經(jīng)過凍融，瀝青混凝土的空隙率對其各種不同情況下的強度都有顯著影響?？障堵蕦k—16C瀝青混凝土劈裂強度的影響。可以看出空隙率超過臨界值，試件強度急劇下降。

　　空隙率對強度的影響與混合料本身的材料設計、骨架結(jié)構等因素密切相關。根據(jù)一般經(jīng)驗，空隙率越大，混合料的強度越低，其原因在于空隙率大，混合料的實際有效厚度越小，其整體抗力越低。

　　由此可見，空隙率不能太大，也不能太小，對于密實瀝青混凝土，應控制路面初始空隙率不大于7%，開放交通后的最終空隙率應不小于3%，否則易造成路面早期破壞。轉(zhuǎn)自環(huán)球網(wǎng)校edu24ol.com

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