公路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)踐與分析
路面設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過(guò)合理的設(shè)計(jì)方法使得道路在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)能夠提供安全、舒適、快捷的服務(wù)。然而,目前我國(guó)高速公路瀝青路面普遍存在著初、早期破壞,且主要破壞型式同上個(gè)世紀(jì)90年代以前輕交通狀況下相比已發(fā)生了一定的變化。過(guò)去,瀝青路面損壞主要包括龜裂、車(chē)轍、低溫開(kāi)裂等,這也是路面設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)控制的損壞類型。但是,隨著路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高和路面損壞期的提前,這些傳統(tǒng)損壞出現(xiàn)得越來(lái)越少,有些已經(jīng)不再出現(xiàn),而目前出現(xiàn)的損壞,不論是其形態(tài)還是原因都十分不同。所以,按照傳統(tǒng)理論來(lái)加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)是沒(méi)有效果的,甚至有時(shí)還適得其反[1]。
路面在使用實(shí)踐中所暴露的大量問(wèn)題,使得道路工作者們不得不對(duì)現(xiàn)有的路面設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行反思。實(shí)際上,目前大量出現(xiàn)的路面早期損壞是現(xiàn)行理論和規(guī)范所難以做出更深解釋的。雖說(shuō)設(shè)計(jì)方法基于力學(xué),但分析的范圍和所考慮的主要受力方式,相對(duì)于目前復(fù)雜的荷載狀況而言卻過(guò)于簡(jiǎn)單[1]。對(duì)于不同的路面結(jié)構(gòu),對(duì)其使用性能變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)不夠清楚,更缺少定量的研究;因此,我們必須用發(fā)展的眼光對(duì)重交通路面的損壞原因、機(jī)理重新進(jìn)行認(rèn)識(shí),及時(shí)掌握新條件下的新變化,通過(guò)路面的合理化設(shè)計(jì)來(lái)控制路面的主要破壞型式,從而真正達(dá)到路面設(shè)計(jì)的目的。1我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的分析
縱觀我國(guó)建國(guó)以來(lái)的各版公路柔性(瀝青)路面設(shè)計(jì)規(guī)范,在設(shè)計(jì)方法和指標(biāo)方面的思想是一脈相承的,都以路表彎沉作為主要設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。但是隨著高速公路建設(shè)的不斷發(fā)展,路表彎沉指標(biāo)也表現(xiàn)出諸多的局限性。
1.1高速公路瀝青路面主要破壞型式
路面設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是通過(guò)合理的設(shè)計(jì)方法使得道路在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)能夠提供安全、舒適、快捷的服務(wù)。然而,目前我國(guó)高速公路瀝青路面普遍存在著初、早期破壞,且主要破壞型式同上個(gè)世紀(jì)90年代以前輕交通狀況下相比已發(fā)生了一定的變化。高等級(jí)瀝青路面的主要破壞形式可以歸納為以下幾個(gè)方面:①由于路基不均勻沉降導(dǎo)致的路面下陷和開(kāi)裂;②車(chē)轍破壞;③瀝青面層的水損害;④半剛性基層瀝青路面反射裂縫破壞;⑤瀝青路面的結(jié)構(gòu)性破壞。因此,有必要通過(guò)路面的合理化設(shè)計(jì)來(lái)控制路面的主要破壞型式,從而真正達(dá)到路面設(shè)計(jì)的目的。1.2路表彎沉指標(biāo)的適用性
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究,維姆(Hveem)于1955年發(fā)表了《路面彎沉和疲勞破壞》一文,這篇被Monismith譽(yù)為路面領(lǐng)域內(nèi)最重要的論文闡述了路面彎沉和路面疲勞損壞間的關(guān)系,對(duì)后來(lái)采用分析方法預(yù)測(cè)路面疲勞開(kāi)裂的研究產(chǎn)生了非常重要的影響。路表彎沉遂成為路面設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo),受到各國(guó)研究人員的青睞,甚至得到了不恰當(dāng)?shù)难油豙2]。在我國(guó)的瀝青路面規(guī)范中路表彎沉也成為路面設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵性控制指標(biāo)。路表彎沉指標(biāo)主要具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)彎沉指標(biāo)的突出優(yōu)點(diǎn)是其直觀性和可操作性,它建立在大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸的基礎(chǔ)上,對(duì)于交通不太繁重,結(jié)構(gòu)層較薄情況(控制沉陷為主)是較適用的,但對(duì)繁重交通,路面結(jié)構(gòu)較厚情況(控制疲勞和開(kāi)裂為主)下其適用性降低;
(2)在路面結(jié)構(gòu)單一的中、輕交通時(shí)代,該指標(biāo)既可表征路面結(jié)構(gòu)的整體變形,也可用于表征路面結(jié)構(gòu)的整體剛度。
然而,隨著公路建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和道路等級(jí)的提高,路表彎沉也暴露出了以下主要缺點(diǎn):(1)彎沉指標(biāo)同路面結(jié)構(gòu)主要破壞型式?jīng)]有必然關(guān)系,該指標(biāo)控制的目標(biāo)不明確;
(2)重載交通時(shí)代路面結(jié)構(gòu)繁多,經(jīng)驗(yàn)性的路表彎沉指標(biāo)無(wú)法反映路面結(jié)構(gòu)各層次的破壞特征;(3)路表彎沉主要來(lái)源于土基的變形,且受氣候環(huán)境條件影響頗大,尤其是路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的干濕狀況,若用該指標(biāo)來(lái)對(duì)不同路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的評(píng)定顯得缺乏說(shuō)服力;
(4)規(guī)范針對(duì)特定的破壞類型設(shè)置了相應(yīng)的單項(xiàng)控制指標(biāo),形成了綜合設(shè)計(jì)指標(biāo)和單項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)并存的局面,當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合和材料選用的設(shè)計(jì)時(shí),兩者之間將出現(xiàn)兼容性和協(xié)調(diào)性的問(wèn)題。
綜上所述,路表彎沉指標(biāo)顯然已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)今重載交通時(shí)代路面設(shè)計(jì)的要求,尋求新的瀝青路面設(shè)計(jì)控制
路橋求職路橋招聘路橋英才網(wǎng)英才網(wǎng)指標(biāo)是擺在我國(guó)道路工作者面前的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。1.3瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料設(shè)計(jì)指標(biāo)的相容性
目前,我國(guó)瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與路面材料設(shè)計(jì)基本上是相脫離的。由于種種原因,路面材料的抗壓模量設(shè)計(jì)取值往往帶有很大的隨意性,同樣是水泥穩(wěn)定粒料,設(shè)計(jì)值卻差別很大,例如同屬?gòu)V東省的廣肇、佛開(kāi)高速公路設(shè)計(jì)值很小,只有500Mpa,而廣珠西卻為1600MPa。對(duì)于同種材料(6%水泥穩(wěn)定碎石或石屑)在相同施工水平和要求條件下,設(shè)計(jì)取值的過(guò)大差異,對(duì)于保證路面施工質(zhì)量是不易的,同時(shí)在設(shè)計(jì)上可能也是不經(jīng)濟(jì)的或是太冒險(xiǎn)。此外,路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料組成設(shè)計(jì)相容性較差,還表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)路面材料強(qiáng)度測(cè)試中的受力模式與其在道路應(yīng)用中的實(shí)際受力情形相差較遠(yuǎn);(2)路面材料性能評(píng)價(jià)指標(biāo)與其實(shí)際路用性能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確;
(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段采用的材料設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)與實(shí)際施工時(shí)路面材料配合比設(shè)計(jì)、質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)不一致。2瀝青路面合理結(jié)構(gòu)型式的分析
當(dāng)前,我國(guó)高速公路瀝青路面普遍存在初期建設(shè)費(fèi)用較低,而車(chē)轍、水損害、開(kāi)裂、泛油等早期破壞嚴(yán)重的現(xiàn)象。無(wú)需贅言,出現(xiàn)上述早期病害的主要原因固然與瀝青混合料均勻性差、材料質(zhì)量良莠不齊、施工質(zhì)量達(dá)不到要求、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)等因素有關(guān),但與路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)本身存在缺陷也不無(wú)關(guān)系。我國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)有其自身的特點(diǎn),這是我國(guó)國(guó)情所決定的,是公路建設(shè)發(fā)展歷史的必然結(jié)果。2.1我國(guó)公路瀝青路面結(jié)構(gòu)型式分析
進(jìn)入20世紀(jì)80年代,由于交通量迅速增長(zhǎng),我國(guó)開(kāi)始修建二級(jí)公路、一級(jí)公路,瀝青面層逐步向?yàn)r青混凝土發(fā)展,基層和底基層的強(qiáng)度要求也隨之增加,特別是當(dāng)高速公路的出現(xiàn)時(shí),我國(guó)的瀝青缺乏和路面承載能力低的問(wèn)題逐漸突出起來(lái)。正是在當(dāng)時(shí)這種形勢(shì)下,半剛性基層基于其較好的板體性能、較高的承載力及良好的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn),使得半剛性基層瀝青路面成為我國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)的主要型式,并幾乎成為高速公路瀝青路面的唯一結(jié)構(gòu)型式。無(wú)可否認(rèn),這種路面結(jié)構(gòu)為我國(guó)瀝青路面的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是,近年來(lái)許多瀝青路面發(fā)生的嚴(yán)重早期損害,使得人們不得不對(duì)此結(jié)構(gòu)提出一些質(zhì)疑,如半剛性基層的收縮開(kāi)裂會(huì)引起瀝青路面的反射裂縫,半剛性基層瀝青路面對(duì)重載車(chē)來(lái)說(shuō)具有更大的軸載敏感性,以及半剛性基層損壞后沒(méi)有愈合的能力且無(wú)法進(jìn)行修補(bǔ)等;诖耍F(xiàn)在許多單位和學(xué)者開(kāi)始主張?jiān)谥袊?guó)也大量地發(fā)展柔性基層瀝青路面的結(jié)構(gòu)型式。對(duì)此,我們絕不能“人云亦云”,而必須用辯證的否定觀來(lái)分析問(wèn)題。首先,我們畢竟還是發(fā)展中國(guó)家,經(jīng)濟(jì)承受能力雖然已經(jīng)有了很大的增長(zhǎng),但仍然還處于一個(gè)不高的水平。從路面結(jié)構(gòu)方面說(shuō),半剛性基層造價(jià)低的特點(diǎn)仍然是其它路面結(jié)構(gòu)所無(wú)法比擬的。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)遵循“強(qiáng)基薄面”的方針,鋪筑的是瀝青層較薄的半剛性基層瀝青路面,這一點(diǎn)已經(jīng)深入人心,要想一下子得到改變是不現(xiàn)實(shí)的,也是不合理的。即使采用了柔性基層瀝青路面也不見(jiàn)得就沒(méi)有問(wèn)題了,所以我們不可能一下子都改成柔性基層瀝青路面,將半剛性基層瀝
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長(zhǎng)沙理工大學(xué)張起森教授作客專家在線:我國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析
[b[size=5]]長(zhǎng)沙理工大學(xué)張起森教授作客專家在線:我國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[/size][/b][size=4]以“我國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析”為主題,圍繞“我國(guó)瀝青路面破損原因,瀝青
結(jié)構(gòu)以及瀝青混合料設(shè)計(jì)和瀝青技術(shù)研究”等問(wèn)題,同大家進(jìn)行深入交流與探討
主持人:首先請(qǐng)張教授給大家介紹一下,近年來(lái),隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,干線公路特別是高速公路面臨著巨大的交通壓力,瀝青路面出現(xiàn)了裂縫、水損害等破損現(xiàn)象,造成瀝青路面破損的原因是多方面的,您能否從這路面設(shè)計(jì)這個(gè)方面向大家介紹一下路面破損的成因以及如何防治。張教授:這個(gè)問(wèn)題比較復(fù)雜,談一下我自己的看法,供大家參考。目前我國(guó)有高速公路通車(chē)總里程3萬(wàn)多km,瀝青路面占85%左右,水泥路面占15%左右,所以高速公路大部分都是瀝青路面。我國(guó)在短短十幾年的時(shí)間,高速公路瀝青路面發(fā)展速度非常的快,但是現(xiàn)在路面確實(shí)還是存在一些問(wèn)題,是什么原因引起的?在過(guò)去的一段時(shí)間,大家討論很多。我想從以下方面來(lái)談些
自己的看法:
首先,我們國(guó)家剛開(kāi)始建設(shè)高速公路的時(shí)候,基礎(chǔ)比較差,當(dāng)時(shí)沒(méi)有規(guī)范,原規(guī)范對(duì)高速公路不適應(yīng)。我們很多經(jīng)驗(yàn)都是來(lái)自過(guò)去的低中級(jí)路面,修建高速公路的經(jīng)驗(yàn)少,所以我們開(kāi)始修建的路面,像90年代初,依據(jù)的是低中級(jí)路面的經(jīng)驗(yàn),當(dāng)然我們也引進(jìn)了一些國(guó)外的東西,像京津塘高速公路我們請(qǐng)的是澳大利亞專家來(lái)修的,上海滬嘉高速公路是我們自己國(guó)家修的,不過(guò)只有十八km的里程,其他如沈大高速公路、廣佛高速公路,當(dāng)時(shí)不叫高速公路而叫高等級(jí)公路,因?yàn)楫?dāng)時(shí)對(duì)高速公路有爭(zhēng)議,所以在起步的時(shí)候,還是有些欠缺。規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備等跟不上高速公路發(fā)展,給我們前期修建的路面帶來(lái)了一些先天性的不足,比如路面厚度,一些較早修建的高速公路,對(duì)底基層的厚度重視不夠,而且對(duì)它的認(rèn)識(shí)也不夠,有的水泥路面甚至取消了底基層。這些方面當(dāng)時(shí)沒(méi)有一個(gè)比較明確的規(guī)定,單純從適應(yīng)當(dāng)時(shí)已有的設(shè)計(jì)指標(biāo)看,可以滿足要求,但是路面使用后出現(xiàn)了許多問(wèn)題。之后,我國(guó)的高速公路吸取失敗的教訓(xùn),進(jìn)行了總結(jié),后期有些改進(jìn)。1997年頒布的瀝青路面規(guī)范,包括后來(lái)頒布的水泥路面規(guī)范,有些部分吸取了我們國(guó)家“七五”、“八五”公關(guān)項(xiàng)目的一些成果,為后面高速公路質(zhì)量的提高打下了基礎(chǔ)?偟膩(lái)講,我們國(guó)家高速公路發(fā)展很快,技術(shù)、設(shè)備儲(chǔ)備不夠,給我們前期修建的高速公路帶來(lái)了
不足。這是一個(gè)問(wèn)題。
第二、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際情況有差距。例如荷載標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)的設(shè)計(jì)荷載是BZZ-100,實(shí)際上,我們國(guó)家道路上行使的超載車(chē)輛很多,像京珠高速公路,有的車(chē)達(dá)到了270kN,在廣韶高速公路,有的車(chē)輛也達(dá)到了170kN左右。顯然,這完全超過(guò)了我們的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),路面肯定無(wú)法承受。所以這個(gè)超載車(chē)輛,“超載”的問(wèn)題,確實(shí)是我們國(guó)家路面面臨的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題我和美國(guó)一些專家討論過(guò),美國(guó)也有一些重載車(chē),但超載車(chē)很少,美國(guó)重載車(chē)輛一般是在30%左右,但是我們國(guó)家的重載車(chē)卻占到了60%、70%,甚至是70%或80%的比例,所以路面壓力很大?磥(lái)這個(gè)問(wèn)題要解決需根據(jù)實(shí)際的荷載來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)或驗(yàn)算。使設(shè)計(jì)的荷載標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際使用車(chē)輛的標(biāo)準(zhǔn)要相符。另外,在設(shè)計(jì)指標(biāo)方面,也存在一些問(wèn)題。比如說(shuō)水泥路面是以混凝土板底彎拉應(yīng)力進(jìn)行控制,瀝青路面主要以表面彎沉進(jìn)行控制。彎沉可以反映路面整體的承載能力,但它對(duì)結(jié)構(gòu)層性能的反映就比較查。水泥路面也存在指標(biāo)的問(wèn)題,水泥路面是一個(gè)脆性材料,它的變形是在一個(gè)很小的變形情況下開(kāi)始出現(xiàn)斷裂。是不是要像結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一樣,以剛度來(lái)控制設(shè)計(jì)。瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)不完善大家討論更多,我們現(xiàn)在用彎沉指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì),往往瀝青層、基層、它的拉力問(wèn)題不能控制。國(guó)外把表面的彎沉改為路基變形的控制有一定道理。我們國(guó)家過(guò)去測(cè)定的表面彎沉70%、80%都是發(fā)生在路基。但是有個(gè)問(wèn)題,表面彎沉容易測(cè)定,路基彎沉很難做檢測(cè),所以怎樣使用這個(gè)指標(biāo)這也是一個(gè)問(wèn)題?現(xiàn)在研究用多指標(biāo)來(lái)控制路面結(jié)構(gòu),這應(yīng)是今后路面設(shè)計(jì)的一
個(gè)趨勢(shì),包括把剪切應(yīng)力、溫度收縮應(yīng)力等都考慮進(jìn)去。
第三、結(jié)構(gòu)層材料組成的問(wèn)題,包括石料的規(guī)格,石料的品質(zhì),石料的級(jí)配,這個(gè)方面現(xiàn)在控制得不嚴(yán)格。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)我們是做了,采用什么級(jí)配,有個(gè)要求,但實(shí)際上到現(xiàn)場(chǎng)以后,這個(gè)方面的控制就比較差,再加上我們碎石供應(yīng)很亂,不像國(guó)外實(shí)現(xiàn)了碎石商品化,要什么樣規(guī)格的碎石隨時(shí)就去買(mǎi),我們國(guó)家不是這樣的情況,我國(guó)是一邊施工,一邊在沿途設(shè)置料場(chǎng),給石料控制帶來(lái)很大困難。希望能夠早日的解決這個(gè)問(wèn)題,從而提高石料的品質(zhì)。再一個(gè)就是瀝青,瀝青供應(yīng)是比較大的問(wèn)題。因?yàn)槲覈?guó)瀝青來(lái)源很多,有進(jìn)口的,有國(guó)產(chǎn)的,進(jìn)口又有很多國(guó)外的公司,國(guó)內(nèi)也有很多公司生產(chǎn)瀝青,所以往往一條路實(shí)際用的瀝青品種很多。像廣州的某路,它的瀝青,能夠達(dá)到我們規(guī)范軟化點(diǎn)要求的,只有約50%、60%左右,有些路段甚至更低,40%、50%達(dá)不到我們國(guó)家最低的要求。因?yàn)椴牧辖Y(jié)構(gòu)組成不合理,造成強(qiáng)度相差比較大,同一個(gè)路面,可能這里強(qiáng)度好,那里強(qiáng)度差。路面濕度也有變化,這里不透水,那里透水,同一個(gè)路面的問(wèn)題比較
多。這些事情一方面是材料本身造成的,一方面是施工造成的。
第四、從路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)講,防水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不完善。我們?cè)诒砻媾潘矫孀隽艘恍┕ぷ,但是在路面結(jié)構(gòu)的排水、路基的排水這個(gè)方面還是做得不夠,所以往往在路面使用過(guò)程中,出現(xiàn)排水結(jié)構(gòu)物堵塞等,導(dǎo)致路面出現(xiàn)沉降、開(kāi)裂等問(wèn)題。現(xiàn)在我們國(guó)家對(duì)排水的問(wèn)題比較重視了,
但是這方面還有繼續(xù)做好的需要。
第五、施工的問(wèn)題。往往我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)方案,結(jié)構(gòu)是什么,材料是什么等等,還有很多的指標(biāo)和要求,但是路面的施工,往往跟我們的設(shè)計(jì)相差很遠(yuǎn)。比如動(dòng)穩(wěn)定度,我們國(guó)家高速公路目前要求,像南方地區(qū)3000到3500,但是實(shí)際上,有些只有1000多,有些方4000、5000,甚至超過(guò)10000,變化很大,這個(gè)問(wèn)題除跟材料有關(guān)系外,還跟施工有關(guān)系,施工控制不嚴(yán)。路面施工溫度可以相差三十幾度,這里可能是140,那邊可能是100左右,這樣壓實(shí)就比較困難,達(dá)不到要求。另外材料本身,施工過(guò)程中要是沒(méi)控制好,容易引起離析。我們國(guó)家要求路面使用過(guò)程中孔隙率是3%-6%,有些實(shí)際做出來(lái)不到3%,甚至不到1%,大的可能超過(guò)10%,這樣對(duì)我們路面的使用,帶來(lái)了很多的問(wèn)題?紫缎〉囊追河停a(chǎn)生車(chē)轍;孔隙大的易透水,產(chǎn)生脫粒、坑洞等。另外關(guān)于路面損壞,剛才提到開(kāi)裂、水損害,應(yīng)該提出在南方,中部河南、河北以及陜西,車(chē)轍破壞也是個(gè)問(wèn)題,有些路使用一兩年,車(chē)轍達(dá)到50、60mm,路面使用不久就要重新銑
刨、罩面。
車(chē)轍在南方出現(xiàn)比較多,顯然車(chē)轍問(wèn)題跟重載、超載關(guān)系更大,另外同溫度也有關(guān)系,像南方的氣溫,在廣東,夏季路面最高的溫度達(dá)到七十幾度,而氣溫四十度左右,高了三十多度。高溫把路面軟化了,再加上很重的車(chē)上去,肯定要產(chǎn)生車(chē)轍。另外材料設(shè)計(jì)方面對(duì)這個(gè)問(wèn)題考慮得還不夠。如河北、山東瀝青標(biāo)號(hào)為70;廣東、廣西標(biāo)號(hào)也是70。瀝青標(biāo)號(hào)這樣全國(guó)一致是不合理的。在廣東這樣的高溫地區(qū),使用更硬的瀝青,例如50號(hào)是完全必要的。這方面問(wèn)題值得我
們研究。
第六、對(duì)路面結(jié)構(gòu)層構(gòu)成的要求上還不是很明確,比如面層3層,現(xiàn)在大部分是4、6、8cm或4、5、6cm,面層十幾cm,而面層、中層、下層究竟它的功能是什么呢?它們的合理厚度應(yīng)為多少,對(duì)它們的要求又是什么?現(xiàn)在是不明確的。我國(guó)現(xiàn)在還沒(méi)有公布的瀝青路面修訂規(guī)范稿,開(kāi)始注意了這個(gè)問(wèn)題。根據(jù)路面功能設(shè)計(jì)的概念,上面層主要是要穩(wěn)定、要抗疲勞、要防水、要抗滑、要粗糙。中層主要是抗車(chē)轍,車(chē)轍是個(gè)主要的問(wèn)題。到了下層,主要是疲勞的問(wèn)題,當(dāng)然這個(gè)概念跟我們的上層下層概念有點(diǎn)不同,但是在我國(guó)如果把下層理解成是基層的話,我們的基層現(xiàn)在是半剛性基層,恰恰抗疲勞能力是比較差的,很容易開(kāi)裂;鶎右婚_(kāi)裂就形成反射裂紋,反射到路面上就容易使面層開(kāi)裂,開(kāi)裂以后造成了很多的問(wèn)題,比如滲水等。過(guò)去我們對(duì)反射裂紋花了很多功夫取研究,但一直解決得不太好,對(duì)路面結(jié)構(gòu)層的功能問(wèn)題要進(jìn)一步研究,弄清楚以后,對(duì)不同層次的要求指標(biāo)要明確,這樣才能把面層設(shè)計(jì)好。輪胎與路面的接觸部分是很復(fù)雜的,接觸應(yīng)力對(duì)面層影響很大,過(guò)去我們對(duì)面層的材料比較重視,比如改性瀝青、石料要求的規(guī)格也比較好,施工方面也比較重視,所以這一層相對(duì)來(lái)講,承受車(chē)輛作用應(yīng)力相對(duì)其他層次,顯得要好一些。故目前路面主要問(wèn)題并不是表現(xiàn)在上層,是在中下層。當(dāng)然我們不是不重視面層,面層當(dāng)然要抗滑,要不透水,要穩(wěn)定,要抗疲勞,對(duì)采用的材料要求更高更加嚴(yán)格。但是我們對(duì)中、下層的要求也應(yīng)明確,根據(jù)我們近來(lái)做的工作,我們建議:在南方要求上面層動(dòng)穩(wěn)定度要3500;中面層要3000;下層要800-1000,大長(zhǎng)坡和彎道路段不小于1000。老的規(guī)范對(duì)上面層的要求是800。對(duì)下層的材料就沒(méi)有明確要求?傊甯鹘Y(jié)構(gòu)層的功能和作用,才能夠?qū)Σ牧系?/p>
要求進(jìn)行控制。
第七、現(xiàn)在還有些新的問(wèn)題要研究。瀝青路面現(xiàn)在有一種叫top-down裂縫,即表面向下的開(kāi)裂問(wèn)題,F(xiàn)在研究的大部分是裂紋由上向下發(fā)展,反射裂紋是怎樣發(fā)展等問(wèn)題。但實(shí)際上,調(diào)查表明很多裂紋是從上面往下面擴(kuò)展的。這種裂紋實(shí)際上對(duì)路面損害比較大,因?yàn)橐婚_(kāi)裂就在表面,表面開(kāi)裂水就往下走,再加上溫度應(yīng)力,裂紋慢慢擴(kuò)展,水就流下去,很快會(huì)污染到基層了。這個(gè)問(wèn)題過(guò)去我們研究很少,在上個(gè)世紀(jì)八十年代,日本一些專家在論文里面提到過(guò),世界上很多國(guó)家都做過(guò)調(diào)查,像英國(guó)的TRRL,他們?cè)诎耸甏鷱默F(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)也發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。另外還有一個(gè)問(wèn)題就是鋼輪碾壓產(chǎn)生的開(kāi)裂。日本在八十年代做過(guò)研究,日本和加拿大有個(gè)叫做寒冷地區(qū)的路面修建技術(shù)合作項(xiàng)目,他們做過(guò)這個(gè)研究,鋼輪碾壓后,路面會(huì)產(chǎn)生很多的裂紋,用放大鏡就可以看得見(jiàn)。在溫度應(yīng)力作用下這種應(yīng)力易發(fā)展,所以對(duì)于這種裂紋我們今后要重視。現(xiàn)在對(duì)瀝青路面存在的開(kāi)裂、車(chē)轍、水損害等破損現(xiàn)象,經(jīng)過(guò)最近幾年的研究,已采取了一些措施,水損害相對(duì)要好了些。目前南方主要是車(chē)轍,北方開(kāi)裂。南方有些地方因路基下沉,路基不穩(wěn)定等等,也產(chǎn)生開(kāi)裂的問(wèn)題。但是這些基本不是疲勞引起的裂紋。再一個(gè)就是溫度、溫差的問(wèn)題引起的開(kāi)裂。我國(guó)路面真正目前達(dá)到疲勞設(shè)計(jì)要求的很少,路面早期損壞的主要的原因不是這個(gè)。我們講
超載,應(yīng)力很大,其應(yīng)力可能達(dá)到抗拉強(qiáng)度的0.7、0.8左右,很容易開(kāi)裂。
要解決這個(gè)問(wèn)題從路基來(lái)講,要保證路基的穩(wěn)定性,一些軟土地區(qū)、鹽漬地區(qū)的高速公路,往往達(dá)不到沉降的要求。一個(gè)月5mm,它往往達(dá)不到,為了施工的進(jìn)度,就在沉降未完成的路基做路面,所以往往總承載能力沒(méi)有達(dá)到要求,今后還要進(jìn)行沉降。從進(jìn)度跟施工質(zhì)量要求方面來(lái)講,
今后應(yīng)該怎樣去協(xié)調(diào),在保證質(zhì)量的情況下再來(lái)談進(jìn)度,路面基本的情況才能保證。從路面來(lái)講,一個(gè)是結(jié)構(gòu),一是材料,要求要更嚴(yán)格。施工方面,如果我們路面施工比較精細(xì),減少或盡量避免離析的發(fā)生,路面損害就會(huì)更少。有些省份引進(jìn)了二次分料器,資金投入并不大,但效果很好。從車(chē)轍問(wèn)題講還是要解決瀝青的問(wèn)題,瀝青對(duì)車(chē)轍的貢獻(xiàn)大概有30%到40%,瀝青要求粘結(jié)力和軟化點(diǎn)達(dá)不到要求的話,它的情況會(huì)很?chē)?yán)重,特別是高溫情況下,這個(gè)問(wèn)題就會(huì)更嚴(yán)重了。所以車(chē)轍問(wèn)題要從結(jié)構(gòu),從材料組成設(shè)計(jì)方面等等方面考慮。在八十年代,我國(guó)城市道路規(guī)范中加入了抗剪指標(biāo),但是公路就一直沒(méi)有加進(jìn)去,主要是材料的抗剪強(qiáng)度問(wèn)題,當(dāng)時(shí)因?yàn)槲覀円揽辜魪?qiáng)度,就要做三軸實(shí)驗(yàn),三軸儀比較少,試驗(yàn)本身也比較復(fù)雜。另外一個(gè)方面,結(jié)構(gòu)層的抗剪切能力要進(jìn)行檢測(cè),比較難。所以對(duì)于抗剪指標(biāo)問(wèn)題就一直擱置下來(lái)了,我們對(duì)材料抗剪方面的要求,要重視起來(lái),這樣的話從各個(gè)方面來(lái)講就比較完善了。還有一個(gè)問(wèn)題就是超載,現(xiàn)在明明知道這條路不是我們?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)承載重量,實(shí)際上它跑的是一倍,甚至二倍的荷載,對(duì)這個(gè)情況怎么辦?我們國(guó)家一下子要解決超載現(xiàn)象,可能還有困難。這個(gè)情況可以從設(shè)計(jì)方面來(lái)采取一些措施,如規(guī)定要驗(yàn)算荷載,以超載200甚至300的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)驗(yàn)收,達(dá)不到,厚度滿足不了要求,我們對(duì)路面進(jìn)行加厚。當(dāng)然這樣投資會(huì)大一點(diǎn),但從全壽命周期來(lái)綜合考慮投資問(wèn)題,
這樣做是合算的。
主持人:您剛剛提到半剛性基層路面結(jié)構(gòu),我國(guó)高速公路普通采用這種路面結(jié)構(gòu),您能否向大家介紹一下半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)?半剛性基層在養(yǎng)護(hù)、修復(fù)中存在什么樣的困難?張教授:半剛性基層路面在我們國(guó)家無(wú)論是一般公路、還是高速公路,起到很大的作用,這個(gè)是應(yīng)該進(jìn)行肯定的。我國(guó)3萬(wàn)多km高速公路的瀝青路面包括水泥路面,基層90%以上都是半剛性基層。半剛性基層在我國(guó)公路的建設(shè)發(fā)展中起了很大的作用。半剛性基層也存在一些問(wèn)題,但我想要還是先講優(yōu)點(diǎn):半剛性基層強(qiáng)度比較高,相對(duì)柔性基層來(lái)講強(qiáng)度高、剛度高,作為承重結(jié)構(gòu),它是比較合適的。承載、擴(kuò)散荷載,傳到路基,在沒(méi)開(kāi)裂之前這方面性能比較好。但是半剛性基層有一個(gè)問(wèn)題,就是抗拉能力相對(duì)比較小,另外它的變形能力不太好,它是比較脆的材料。它的剛度比較大,在濕度變化溫度變化中所受溫度應(yīng)力比較大,所以在溫度荷載,交通荷載,濕度變化的作用下,它容易產(chǎn)生裂縫,開(kāi)裂以后半剛性基層性質(zhì)開(kāi)始變化。這些裂紋很容易形成反射,特別是后期裂紋比較多的情況下,裂紋很容易反射上去,比較短的時(shí)間就反射到上面,很多實(shí)際工程證明了這個(gè)問(wèn)題。我們?cè)?jīng)做過(guò)光彈實(shí)驗(yàn),“七五”攻關(guān)研究瀝青面層最小厚度應(yīng)該是多少,也就是要從反射裂紋的角度來(lái)考慮,反射裂紋反射上去要保證一定的使用時(shí)間,表面路面厚度應(yīng)該是多少。我們通過(guò)光彈實(shí)驗(yàn)和一些力學(xué)分析確定了路面最薄厚度12cm。當(dāng)然那是根據(jù)七五那個(gè)時(shí)候的交通荷載等實(shí)際情況,從技術(shù)方面我們做光彈實(shí)驗(yàn),還是有點(diǎn)根據(jù)的。但是現(xiàn)在我們的交通量,在重載、超載的情況下,12cm應(yīng)該會(huì)薄了一點(diǎn),現(xiàn)在這種交通量、這種荷載下,可能不能保證我們的使用壽命。為了防止反射裂紋,實(shí)際上我們“七五”還做了一些研究,例如如采用級(jí)配碎石、土工布和應(yīng)力吸收層作為中間過(guò)渡層等一些措施,到最近,差不多20年的時(shí)間,仍還在摸索。研究反射裂紋,如何來(lái)延緩它,完全防止是不可能的,怎樣延長(zhǎng)它的擴(kuò)展時(shí)間,使它的裂紋反射到面上的時(shí)間比較長(zhǎng),保持表面比較長(zhǎng)的時(shí)間不會(huì)開(kāi)裂,在這方面做了很多的工
作,也取得了一些成果,但是這個(gè)問(wèn)題到現(xiàn)在還沒(méi)有完全解決。
半剛性基層的路面,基層修建的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很多干縮、溫縮裂紋,這些裂紋反射上去,造成了路面損害,這是目前對(duì)半剛性基層瀝青路面大家認(rèn)為它不足的地方。半剛性基層瀝青路面還有一個(gè)問(wèn)題,就是半剛性基層上的瀝青路面厚度不能太薄。因?yàn)榘雱傂曰鶎拥搅撕笃趶?qiáng)度比較大,特別是到夏天的時(shí)候,產(chǎn)生上面軟下面硬倒裝結(jié)構(gòu),象搟面一樣,很容易產(chǎn)生推移。所以我們過(guò)去修的像二、三級(jí)路面往往產(chǎn)生波浪變形。這個(gè)是半剛性基層瀝青路面使用的過(guò)程中存在的一些
問(wèn)題。
半剛性基層瀝青路面在使用的過(guò)程中,針對(duì)它的開(kāi)裂,我們采取了一些措施,比如增加粗集料含量、切縫等。但是大家認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有完全解決。我國(guó)的半剛性路面,還有一個(gè)問(wèn)題就是基層軟化、甚至唧泥等問(wèn)題比較明顯。這是我們國(guó)家的一些經(jīng)驗(yàn),另外國(guó)際上,像英國(guó),歐洲、美國(guó),他們做了一些實(shí)驗(yàn),也用過(guò)半剛性基層,也發(fā)現(xiàn)了它的一些問(wèn)題。現(xiàn)在歐美一般基層不采用半剛性,它把半剛性作為底基層,放在下面,基層采用瀝青穩(wěn)定基層,這樣比較合理一些。半剛性基層在施工過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題,比如透層油滲透比較困難,還有半剛性基層表面容易產(chǎn)生灰塵,產(chǎn)生灰塵以后如果施工的時(shí)候清理不干凈,就影響了粘層與半剛性基層的粘接。另外路面開(kāi)裂以后,水下去就容易損壞。半剛性基層產(chǎn)生問(wèn)題以后,必須要把它全部挖掉才能修復(fù),這樣就有些困難。現(xiàn)在我們的講半剛性基層,我的觀點(diǎn)是我們國(guó)家要因地制宜來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題。如果條件合適,有些地方還是可以用半剛性基層,不是一概否認(rèn)這個(gè)觀點(diǎn)。但是半剛性基層一統(tǒng)
天下也是不對(duì)的,所以開(kāi)展柔性基層的研究是完全必要的。
主持人:您在柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面研究很深,請(qǐng)您給大家介紹一下與半剛性基層瀝青
路面相比,它有什么優(yōu)缺點(diǎn)?
張教授:談到柔性基層和半剛性基層相比,柔性基層包括的瀝青穩(wěn)定碎石、瀝青混凝土還有級(jí)配碎石做的基層。但柔性基層跟半剛性基層來(lái)比,因?yàn)樗潜容^柔的,所以它的溫度變化產(chǎn)生應(yīng)力影響方面的情況要比半剛性基層相對(duì)要好一點(diǎn)。同時(shí)濕度變化影響也要小寫(xiě),所以它一般不會(huì)出現(xiàn)反射裂縫問(wèn)題。其次,從它的結(jié)構(gòu)層受力來(lái)講,柔性基層對(duì)面層的設(shè)計(jì)要好一點(diǎn),半剛性基層的后期強(qiáng)度要好,瀝青面層相對(duì)比較軟,剛度小一點(diǎn)的,所以造成下面硬、上面軟,容易產(chǎn)生車(chē)轍,對(duì)面層是不利。但是柔性基層模量是按照一定比例下來(lái),模量變異性不大,一般不會(huì)有這個(gè)問(wèn)題。這也是柔性基層的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。再次,從層間結(jié)合情況來(lái)講,柔性基層與瀝青面層結(jié)合一般不存在問(wèn)題,所以對(duì)瀝青受力方面是比較有利的。另外,柔性基層抗疲勞能力要好一些。柔性基層跟半剛性基層不一樣,由于比較柔不會(huì)有反射裂縫問(wèn)題,另外如把半剛性基層作底基層,中間做一個(gè)碎石基層,上面做面層,也可以緩沖反射裂紋的產(chǎn)生。碎石主要是抗壓,它不不能受拉,他的強(qiáng)度與側(cè)壓力和下墊層強(qiáng)度有關(guān),F(xiàn)在我們研究級(jí)配碎石怎么用?碎石直接放在路基上或者放在半剛性基層上,哪種結(jié)構(gòu)比較合適?這個(gè)問(wèn)題要研究,工程師要總結(jié)這個(gè)問(wèn)題。我們國(guó)家瀝青層如做得比較厚,瀝青材料的價(jià)格可能是個(gè)問(wèn)題。我認(rèn)為級(jí)配碎石放在上面,下面半剛性底基層主要解決承重問(wèn)題,承重問(wèn)題解決了,瀝青層厚度就減薄,不能靠整個(gè)瀝青層來(lái)承載。柔性基層我們現(xiàn)在研究得比較少,做過(guò)一些實(shí)驗(yàn),比如大粒徑碎石做基層,在河南焦作了一段試驗(yàn)路上進(jìn)行比較研究過(guò)。大粒徑碎石做基層抗壓、抗疲勞的能力還是可以的。大粒徑基層在山東、江蘇也做過(guò)很多的實(shí)驗(yàn)。我國(guó)目前3層的面層結(jié)構(gòu),如果下面層改做大粒徑碎石基層,半剛性基層做底基層。整個(gè)瀝青層的厚度也不會(huì)太厚。另外反射的問(wèn)題可以通過(guò)大粒徑碎石來(lái)緩沖。如果完全照現(xiàn)在功能設(shè)計(jì)的概念,完全以瀝青層來(lái)承擔(dān)應(yīng)力,路面使用壽命可以達(dá)到40-50年,在這幾十年里,不要?jiǎng)酉旅娴膶哟,只要銑刨到表面層即可。韓國(guó)做了全厚式瀝青路面研究,要42cm左右才能保證路面使用40-50年。42cm對(duì)于我們國(guó)家來(lái)講造價(jià)上有一定困難。我們可能不能完全照這個(gè)來(lái)做,現(xiàn)在研究長(zhǎng)壽命問(wèn)題,怎樣結(jié)合我們國(guó)家的實(shí)際情況,提出一個(gè)合適的結(jié)構(gòu)組合?不一定要40年,我們?nèi)裟鼙WC20年、30年就很好了,經(jīng)濟(jì)上國(guó)家也承受得了,這里還
是有很多工作要做。
我不是否定半剛性基層,有些場(chǎng)合、有些情況半剛性基層還是可以用的,應(yīng)該用的,當(dāng)然我們有些情況還是需要用柔性基層,使我國(guó)的路面結(jié)構(gòu)不至于那么單一,如果半剛性基層包打天下,厚度也差不多,面層是4、6、8,基層是20、30、40,全國(guó)氣侯變化那么大,交通情況、環(huán)境、地質(zhì)條件變化那么大,路面到最后全部都差不多,這種情況肯定是有問(wèn)題的。還有排水問(wèn)題,現(xiàn)在我們基層可以做排水基層,解決排水的問(wèn)題,采用柔性基層,可以做成排水的,上面的水下來(lái)
了,從路肩可以排出去。這也是考慮柔性基層的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
主持人:您能否介紹一下我國(guó)瀝青混合料組成設(shè)計(jì)的情況,目前Superpave技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用和
發(fā)展情況是怎樣的?
張教授:瀝青混合料組成是比較重要的問(wèn)題,我們規(guī)范的混合料類型、從結(jié)構(gòu)上可以看出其發(fā)展問(wèn)題。我國(guó)先是采用AC,后兩年采用AK,后面又采用SAC。AC用了以后,它的抗滑不夠,比較光,高速公路抗滑達(dá)不到要求。AC從級(jí)配來(lái)講,細(xì)料比較多,粗料比較少,所以最后造成混合料比較細(xì),比較光容易冒油,也容易產(chǎn)生車(chē)轍。后面增加粗料,減少細(xì)料,所以就采用了AK抗滑面層?够瑔(wèn)題解決了,但是出現(xiàn)了孔隙率大,出現(xiàn)了早期的水損害,最早在河北一條高速公路上出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)在孔隙率這方面并沒(méi)有太重視,當(dāng)時(shí)只考慮粗、抗滑這方面去了,透水的問(wèn)題也沒(méi)有很注意。后來(lái)各個(gè)單位感覺(jué)到有問(wèn)題了,又把粗料減少,細(xì)料增加,走中間路線。級(jí)配調(diào)整了,有的地方叫做AK1型或AK什么型等等,在前面加一些其他的符號(hào),它不好把AK這個(gè)名字改掉,因?yàn)樗牡粢院螅瑢彶橛袉?wèn)題。所以在前面加一個(gè)符號(hào),表示與AK的規(guī)范不同,級(jí)配不同。后來(lái)沙慶林沙院士就提出SAC,他還專門(mén)出了一本書(shū)。SAC針對(duì)AC、AK存在的問(wèn)題:AC粗料少,AK粗料多,所以等于是粗料減少一點(diǎn),細(xì)料增加一點(diǎn),保證空隙率基本在我們要求的范圍內(nèi),抗滑方面能夠滿足要求,構(gòu)造深度也達(dá)到了要求,還有其它指標(biāo)方面也合適,這樣就提出了一個(gè)比較中性化的建議。從真正的混合料結(jié)構(gòu)來(lái)講,實(shí)際上AC是密實(shí)懸浮結(jié)構(gòu);到AK實(shí)際上我們是增加了骨架,但是孔隙多了,細(xì)料填得不夠,沒(méi)把孔隙填起來(lái),AK是密實(shí)骨架孔隙結(jié)構(gòu),到SAC骨架密實(shí)結(jié)構(gòu),現(xiàn)在是骨架為主,細(xì)料的孔填起來(lái),密實(shí)還有一個(gè)孔隙的要求,3-7%的要求。我們講比較理想的是骨架間斷密實(shí)結(jié)構(gòu)。包括我們現(xiàn)在Superpave技術(shù),實(shí)際上也是骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。它主要靠纖維、瀝青、礦粉即瀝青馬蹄脂,填充骨架嵌擠形成的孔隙。骨架嵌擠結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,又不至于漏水,同時(shí)它比較粗糙,抗滑能力滿足了。骨架嵌擠結(jié)構(gòu)空隙多一點(diǎn),光瀝青還不行,還要靠纖維,把瀝青礦粉穩(wěn)定在那里,否則它要漏下來(lái),不加纖維,性能就達(dá)不到要求,所以我們國(guó)家慢慢發(fā)展骨架嵌擠密實(shí)結(jié)構(gòu),當(dāng)然這個(gè)是間斷的不是連續(xù)的,使骨架組成的空隙大部分填充起來(lái),又不至于透水,這是瀝青混合料在我們國(guó)家發(fā)展的一個(gè)情況。當(dāng)然這個(gè)結(jié)構(gòu)要保證其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,除靠級(jí)配外,還要靠骨料的強(qiáng)度和瀝青的粘度。骨料太軟了,瀝青太稀,
結(jié)構(gòu)就不穩(wěn)定。
Superpave技術(shù)是美國(guó)SHARP研究的一個(gè)成果,它是1993年發(fā)布的,1993正式發(fā)布以后,應(yīng)該講在世界各國(guó)引起了比較大的反響。Superpave我感到它有些情況可能還要進(jìn)一步研究。Superpave實(shí)際上有三個(gè)水平,即按LEVEL1、LEVEL2、LEVEL3,現(xiàn)在我們用的是LEVEL1,LEVEL2、LEVEL3包括美國(guó)都還沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用,還處于研究階段。LEVEL1實(shí)際上是一個(gè)體積設(shè)計(jì)法,各個(gè)組成部分,礦料多少、瀝青多少、礦粉多少,跟我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)基本上是一樣的概念,它是體積組成的參數(shù)設(shè)計(jì)。它要設(shè)一種比較合理的混合料。Superpave提出了兩個(gè)東西比較引人注意,一個(gè)是級(jí)配線上設(shè)定了幾個(gè)控制點(diǎn),幾個(gè)控制點(diǎn)必須要通過(guò)。另外有一個(gè)禁區(qū),級(jí)配曲線不能進(jìn)到禁區(qū)里頭去,進(jìn)到禁區(qū)里頭的話,混合料性能比較差,且有“駝峰”的性質(zhì)?刂泣c(diǎn)和禁區(qū),各國(guó)有不同的看法,另外走禁區(qū)的下面還是上面,這也是一個(gè)問(wèn)題,有的認(rèn)為走下面好,有的認(rèn)為走上面好,所以對(duì)禁區(qū)的問(wèn)題,現(xiàn)在還有爭(zhēng)論。至少他們提出了這個(gè)問(wèn)題,后來(lái)他們?cè)谧愠咴囼?yàn)中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。另外一點(diǎn),混合料試件成型采用“旋轉(zhuǎn)壓實(shí)”法,與輪胎軟化作用接近。Superpave混合料的檢驗(yàn)指標(biāo)與馬歇爾也不一樣,Superpave以路用性能指標(biāo)確定瀝青用料,即用疲勞開(kāi)裂,車(chē)轍、低溫抗裂來(lái)控制。另外還有一個(gè)叫做水敏感性實(shí)驗(yàn),這個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)定它的孔隙率為7%,因?yàn)樗麄冏髁撕芏嗟恼{(diào)查,壓路機(jī)壓過(guò)以后,大部分在7%左右。這與現(xiàn)有馬
歇爾試驗(yàn)法不一樣的。
現(xiàn)在我們用的Superpave有一個(gè)限制,LEVEL1交通量限制在1800萬(wàn)次80kN標(biāo)準(zhǔn)軸載。我跟沙慶林院士討論過(guò)這個(gè)問(wèn)題。Superpave的設(shè)計(jì)要適應(yīng)輕交通的情況,如果是重交通,要做LEVEL2、LEVEL3的檢驗(yàn)。我們國(guó)家從交通情況來(lái)講,一般要超過(guò)它的這個(gè)規(guī)定,這是存在的問(wèn)題。用于LEVEL2、LEVEL3的設(shè)備,我們引進(jìn)了些,江蘇交科院等也買(mǎi)了一部分設(shè)備,但未開(kāi)展廣泛的工作。國(guó)內(nèi)有些單位可能沒(méi)有很好的注意這個(gè)問(wèn)題,直接將Superpave設(shè)計(jì)用在高速公路,設(shè)計(jì)的路面出現(xiàn)了一些問(wèn)題。現(xiàn)在還有一個(gè)問(wèn)題,就是用馬歇爾實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行Superpave的設(shè)計(jì),山東做了比較系統(tǒng)的工作,他們認(rèn)為可以。但是這個(gè)方面的問(wèn)題,我們認(rèn)為還要做一些更深入研究。主持人:改性瀝青在中國(guó)公路建設(shè)市場(chǎng)的應(yīng)用時(shí)間很短,但發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛,您怎么看待這種發(fā)展?有人認(rèn)為大量使用改性瀝青可以提高路面使用質(zhì)量,延長(zhǎng)公路使用壽命,促進(jìn)整個(gè)公路事
業(yè)的發(fā)展,您是怎么看待這個(gè)問(wèn)題?
張教授:我認(rèn)為改性瀝青要解決的問(wèn)題,從粘結(jié)力方面,沒(méi)有多少改變,這個(gè)做過(guò)很多的實(shí)驗(yàn),主要解決軟化點(diǎn)問(wèn)題。普通瀝青軟化點(diǎn)大概是50左右,我們國(guó)家南方路面溫度可達(dá)60、70
度,就肯定要提高軟化點(diǎn)。
另外還有一個(gè)好處就是對(duì)彈性恢復(fù)有改善,改性瀝青做出來(lái)的混合料不但性能得到提高,彈
性恢復(fù)比我們普通瀝青混合料好。
在我國(guó)南方,氣溫比較高,降雨比較多、比較濕潤(rùn)的地方、比較熱的地方,高速公路重載也比較多的,交通量比較大的路面,用改性瀝青我認(rèn)為還是有必要,F(xiàn)在有些路,使用改性瀝青以后,跟不使用改性瀝青做了一些比較,說(shuō)明用改性瀝青還是有好處的,比如京珠南高速公路,它最近要大修,它有幾段,基本沒(méi)有車(chē)轍,它用的就是改性瀝青,同樣的氣侯條件、交通條件,有的路段有40、50mm車(chē)轍,甚至更深。這個(gè)說(shuō)明改性瀝青在這里還是起到了一定的作用。長(zhǎng)沙到臨湘的高速公路我們用的是雙層改性瀝青,上層下層全用,并修了12mSMA試驗(yàn)路,經(jīng)過(guò)3年左右使用,特別是前2年的高溫,路面基本上沒(méi)有車(chē)轍。這條路201*年獲得了詹天佑獎(jiǎng)。當(dāng)時(shí)討論方案的時(shí)候,有些同志反對(duì),認(rèn)為沒(méi)有必要,但是當(dāng)時(shí)我們堅(jiān)持,像京珠南高速公路重、超載比較嚴(yán)重的情況,用改性瀝青還是比較好的。改性瀝青多花一點(diǎn)錢(qián),但是從全壽命費(fèi)用來(lái)考慮,
考慮養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用等其他的費(fèi)用的話,還是合算的。
主持人:您在瀝青減薄技術(shù)方面頗有研究,您能否給大家介紹一下我國(guó)瀝青減薄技術(shù)的發(fā)展情
況?以及與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比有什么優(yōu)勢(shì)和不足之處?
張教授:要看怎么看這個(gè)問(wèn)題,我想不能籠統(tǒng)的說(shuō)瀝青減薄問(wèn)題,現(xiàn)在看來(lái),我們國(guó)家的瀝青面層,它最早的4+5+6cm,后來(lái)是4+6+8cm,瀝青面層從造價(jià)上講要提高一些,建設(shè)費(fèi)用要提高,但是從保證路面使用品質(zhì)來(lái)講,可能厚一點(diǎn)的面層,從今后的減少養(yǎng)護(hù)等費(fèi)用來(lái)講,可能還是劃算的。不能籠統(tǒng)地講瀝青路面厚度的問(wèn)題,廣深高速公路路面32cm,用了十多年,前年我們學(xué)校參加做了一次維修,僅表面上冼刨了,車(chē)轍基本沒(méi)有,冼刨以后重新鋪40mm的SMA。與我們國(guó)家比較薄的路對(duì)比,修2、3年就大、中修,肯定值得借鑒。我們不一定搞30幾cm,但是瀝青的厚度,從經(jīng)濟(jì)技術(shù)幾個(gè)方面綜合來(lái)考慮,應(yīng)該可以找到一個(gè)比較合適的厚度,F(xiàn)在我們
采用4+5+6cm或4+6+8cm的面層厚度,應(yīng)該說(shuō)根據(jù)不足。
提到瀝青減薄,有些叫超薄面層,最早在法國(guó),做了1.5cm,一般2.5-5cm叫薄瀝青面層,它不是整個(gè)路面結(jié)構(gòu),只是上面的一層,就是磨耗層,所以大部分是用來(lái)養(yǎng)護(hù)、維修的,當(dāng)然現(xiàn)在存在一個(gè)問(wèn)題,就是瀝青路面結(jié)構(gòu),磨耗層要多少mm才合適?現(xiàn)在是4cm。當(dāng)然這個(gè)磨耗層要維修,是不是可以罩面?現(xiàn)在養(yǎng)護(hù)用1、2cm的稀漿封層還有同步碎石。目前主要是水泥路面的維修問(wèn)題,水泥路面上的瀝青罩面層,我們國(guó)家現(xiàn)在做的大多是10-12cm,主要是保證瀝青層的穩(wěn)定問(wèn)題,不至于發(fā)生推擠、剪切。印尼開(kāi)發(fā)了一種超柔性瀝青superflex,這是嚴(yán)重綜合改性瀝青。今年8月份我們到印尼去考察了一下,它做的路面是2-4cm,最長(zhǎng)的用了8年9年。在雅加達(dá)市中心到港口的一條高速公路上,交通量在20萬(wàn)輛/天,也有超載車(chē)輛,但是沒(méi)有我們國(guó)家這么嚴(yán)重,重載車(chē)輛為20%-30%,路面使用情況良好。最近我們買(mǎi)了150噸印尼這種超柔性瀝青,將在廣東的肇慶的舊水泥路面和半剛性基層上做試驗(yàn)路,我們做了3、4、5cm。目前準(zhǔn)備工作都做好了,帶天氣好即可施工。如果水泥路面上瀝青路面能做到3cm、4cm,用8、9年,就非常好了,F(xiàn)在很多的水泥路面,包括早期修的一般道路和高速公路、水泥路面上,跑了幾年以后,磨的比較光,這些都存在需要罩面的問(wèn)題。另外是隧道,隧道用水泥路面,修得比較光滑,容易發(fā)生交通事故,他們現(xiàn)在想這個(gè)問(wèn)題怎么解決。瀝青做厚了,凈空有問(wèn)題,能夠做薄一點(diǎn)的話,既能夠解決抗滑問(wèn)題,又不影響車(chē)輛通行。再一個(gè)是橋面,我們很多的水泥橋面,橋的重量問(wèn)題。5、6cm瀝青層不敢做,重量可能有問(wèn)題。所以瀝青層減薄比較適合于橋面、隧道、一般的水泥路面罩面等方面。我今年看過(guò)一些文章,同濟(jì)大學(xué)孫立軍教授做過(guò)厚面層與薄面層的比較
研究,他認(rèn)為從養(yǎng)護(hù)等綜合費(fèi)用來(lái)講,厚面層效益還是比較好的。[/size]
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