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用土工合成材料解決瀝青混凝土路面的焦點(diǎn)問題

來源:233網(wǎng)校 2009年12月22日

    一 、 目前瀝青混凝土路面存在的突出問題
    據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,瀝青混凝土路面造價占公路總造價的1/4~1/3,并且維修經(jīng)費(fèi)又絕大部分用于路面,瀝青混凝土路面普遍存在的技術(shù)和質(zhì)量難題主要有兩點(diǎn)。
    一是耐久性差。目前國內(nèi)瀝青混凝土路面較長的使用壽命為8年~12年,普遍短于設(shè)計使用壽命(15年~20年),而且因自然環(huán)境和運(yùn)行狀況不良,有的路面甚至3年~5年即需要整體翻修改造。
    二是路面的早期破壞嚴(yán)重。有的新路開通后2年~3年,長的6年~8年就出現(xiàn)坑槽、開裂、車轍、抗滑性能不足等病害而需要維修。
    自20世紀(jì)80年代以來,我國雖然在公路設(shè)計、施工、原材料等方面水平上有了很大的提高,但公路路面仍然經(jīng)常發(fā)生不少早期破壞現(xiàn)象。除設(shè)計和施工方面的原因以外,主要外因是交通量增長過快,重載、超載嚴(yán)重,使道路長期處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài);主要內(nèi)因是材料(瀝青、骨料等)性能差,導(dǎo)致路面抵抗拉應(yīng)力(如冷熱、干濕的脹縮應(yīng)力、荷載彎拉與疲勞應(yīng)力、反射裂縫的擴(kuò)張應(yīng)力等)剪應(yīng)力、滲水和粘結(jié)老化等能力相對不足。
    由于上述原因產(chǎn)生的不良后果是令人震驚的,即使采用重交通道路瀝青和規(guī)范規(guī)定的混合骨料及級配下,路面也難以承受目前道路運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀。
    二 、改性瀝青和SMA技術(shù)的不足
    我國公路部門為了解決這些嚴(yán)重又緊迫的問題,在學(xué)習(xí)國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上采取了一些措施和辦法,摸索出一些成功的經(jīng)驗(yàn),其中使用最多的改性瀝青與SMA路面兩項新技術(shù)。例如北京市公路局將其用在“國門第一路”(首都機(jī)場路)、“國航第一道”(首都機(jī)場跑道)、“中華第一街”(長安街)的建設(shè)和改造中,取得了良好使用效果和經(jīng)濟(jì)效益,兩項技術(shù)同時采用則效果更好。
    但改性瀝青和SMA路面兩項新技術(shù)用于公路工程時仍存在缺陷:
    1)它需要的專用設(shè)備和材料(優(yōu)質(zhì)骨科、改性劑、填料)一般地區(qū)難以具備,而且一次性投資較大,其要求的施工技術(shù)也比目前常規(guī)做法增加了不小的難度。
    2)隨著近期國內(nèi)外石油價格的上漲,兩項新技術(shù)原已較高的成本又將增加。按1998年物價計算,SMA路面每公里成本需增加9.7萬元,若與改性瀝青同時應(yīng)用則每公里約增加38.8萬元,費(fèi)用增加多少與是否采用國外原料、加工設(shè)備和不同改性劑有關(guān)。長期以來,進(jìn)口道路瀝青以高于國際市場近2倍價格輸入我國而牟取了暴利。例如在美國、新加坡等國家的瀝青價格約90美元/噸,而在我國的銷售價格為135美元/噸。我國近年來道路瀝青年產(chǎn)量在220萬噸以上,在數(shù)量和質(zhì)量上與實(shí)際需求都有很大差距,導(dǎo)致進(jìn)口瀝青仍然有增無減。因此這兩項新技術(shù)在我國也只是在高速公路、高等級公路重要路段、交叉口、停車場、立交橋、機(jī)場等使用,還不能像發(fā)達(dá)國家那樣普遍使用。
    3)從增加路面抗裂、防滲、隔離、擴(kuò)散的機(jī)理來說,過分依賴于增加瀝青結(jié)合料的彈性和粘結(jié)力,以及增大骨科強(qiáng)度與減少混合料孔隙率的辦法并不是最優(yōu)的。因?yàn)闉r青結(jié)合料的改性能使其抗拉、抗剪的力學(xué)性能增加,但幅度終究不會太高;高強(qiáng)骨料也不是各地區(qū)均有;混合料孔隙率的降低已近極限,而且在骨科和結(jié)合料之間的界面總會因材料的物理和力學(xué)性質(zhì)的差異而不可避免地出現(xiàn)滲水通道。另外其對路基承載能力的改善也無能為力,反而要求更高。 來源:www.examda.com
    4)瀝青材料本身的日曬老化、高溫軟化、低溫脆化、沖擊疲勞等問題還有待解決。 本文來源:考試大網(wǎng)
    三、將土工合成材料引入瀝青混凝土路面
    在一般車輛荷載作用下,公路三層結(jié)構(gòu)的動穩(wěn)定度基本取決于表層,而與中、下層關(guān)系不大。在目前廣泛使用重交通道路瀝青和規(guī)范規(guī)定的混合料骨料級配條件下,如果在面層下部或底面合理采用適合的土工合成材料,既可提高面層的抗裂、防滲性能,還可以對基層或路基承載能力的提高發(fā)揮作用,不僅能夠相對節(jié)省造價和不增加施工難度,而且維修周期將有效延長,破損程度也將減輕。
    比如純水泥混凝土承擔(dān)更高荷載作用時,如果只考慮水泥的力學(xué)性能或骨料的配合比而不加入適當(dāng)?shù)匿摻睿ǜ叻肿泳酆衔锏确墙饘伲﹣沓袚?dān)它工作中過大的拉、壓、剪應(yīng)力,那么它至今也不會獲得如此廣泛的應(yīng)用。公路、市政等部門何不也將注意力更多轉(zhuǎn)向加筋瀝青混凝土的試驗(yàn)研究和設(shè)計應(yīng)用呢?據(jù)國外統(tǒng)計數(shù)據(jù),公路工程中應(yīng)用的土工合成材料已占其全部用量的1/3以上。
    交通部在1993年就曾將《土工格柵在道路工程中的應(yīng)用研究》列為“八五”聯(lián)合攻關(guān)課題,其中采用土工格柵防止寒冷地區(qū)瀝青路面開裂的研究由黑龍江省交通廳承擔(dān)。河南、湖南、湖北、陜西、黑龍江、北京等地公路部門利用土工格柵修筑了一些試驗(yàn)路。2000年4月26在江蘇省連云港市召開了“全國公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)交流會”,并出版了會議論文集,交通部公路司副司長李彥武作了題為“應(yīng)重視土工合成材料在公路工程中的應(yīng)用”的報告,報告中介紹了3項措施:制訂規(guī)范、建立重點(diǎn)土工合成材料企業(yè)、修筑示范工程。
    上個世紀(jì)80年代以來,各地也曾陸續(xù)開展了這方面的現(xiàn)場試驗(yàn)研究。如1986年陜西公路局在西包線上開展的瀝青路面開裂的試驗(yàn)研究;1985年同濟(jì)大學(xué)在福廈線上路面裂縫的治理研究;河北工學(xué)院對上海機(jī)場水泥混凝土跑道病害的治理研究;湖北省宜昌市公路局對土工網(wǎng)在瀝青路面中的應(yīng)用研究;大連港灣工程總公司在出港公路上的面層補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)用研究;大連黃海大道采用多功能土工格柵治理縱縫研究;佳木斯市公路局用土工織物治理道路翻漿的研究;以及最近遼寧省高速公路局在沈陽-鐵嶺高速公路路面采用玻纖網(wǎng)的試驗(yàn)等等。另外還可看到不少公開發(fā)表的有關(guān)探討公路面層或基層加筋效果數(shù)值計算的文章。
    對上述這些寶貴的實(shí)踐有以下幾點(diǎn)體會:公路病害治理要長、短期結(jié)合,標(biāo)本兼治,路面和基層(包括路基)處理時要統(tǒng)一考慮,技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要結(jié)合起來,采用新材料要有新技術(shù)配合。
    迄今試驗(yàn)所采用的土工合成材料主要是無紡?fù)凉げ迹ǚ强椩灬槾掏凉た椢铮?、編織土工布(織造土工織物)、土工網(wǎng)、土工格柵、土工膜、排水帶等,近期還有玻璃纖維網(wǎng)(玻纖格柵)、多功能土工格柵等。
    根據(jù)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和國家標(biāo)準(zhǔn)《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB 50290-98)第7.6節(jié)及交通部標(biāo)準(zhǔn)《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019-98)第七章規(guī)定,為了減少或延緩新建道路基層(因干縮作用)或舊路面(各種拉應(yīng)力作用)已有裂縫向上新鋪面層反射,可以選用非織造針刺土工織物,其單位面積質(zhì)量(g/㎡)不大于200,極限抗拉強(qiáng)度不小于8kN/m,耐溫性宜在170℃以上。也可選用玻纖網(wǎng),其孔眼尺寸宜為瀝青混凝土面層的混合骨科最大粒徑的0.5~1.0倍,極限抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于50kN/m,最大負(fù)荷延伸率不大于3%.不過二者在面層下面實(shí)際所起的作用機(jī)理和效果是多方面的(不僅限于防治反射裂縫),既有相同但又有區(qū)別。

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