沥青混凝土路面积水对结构的影响分析及防治_开题报告

一、文献综述

（一）、前言

    随着高等级公路尤其是高速公路的不断发展，沥青路面作为一种柔性路面比刚性路面有其不可替代的优越性，各种原材料性能、功能的不断提高和公路工程技术的飞速发展使得沥青路面的性能大大提高，无论发达国家还是发展中国家的高等级公路越来越多地采用沥青路面。

沥青混凝土面层具有良好的力学性能和耐久性以及行车舒适性，适合于各种车辆的通行，并具有表面平整、坚实、无接缝、行车舒适、耐磨、噪声低、施工期短、养护维修简便，适宜于分期修建等优点，因此得到了广泛的应用。沥青路面要求具有一定的强度、刚度、平整度，具有足够的承载能力，同时具有较好的高温稳定性和低温抗裂性。另外，沥青路面的表面层应具有耐久且良好的抗滑性能和耐磨性。

    近年来，随着国民经济快速、协调发展，我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化且严重超载，使公路路面面临严峻的考验，沥青路面早期破损尤其为严重。在当前公路建、养资金严重不足的情况下，研究沥青路面的早期破损原因及其防护措施具有特别重要的意义。

（二）、研究现状

    1.文中建立了周期浸泡加速腐蚀试验方法 ，用以研究酸性降水对沥青混合料的影响和试验模拟。分别研究了 pH值为 1.0、3 .0和 5 .6三种模拟酸雨对AC、SAC、Superpave和SMA四种级配混合料的影响。研究结果表明 :四种级配的沥青混合料试件受不同的酸雨腐蚀后质量均下降 ，马歇尔稳定度均降低 ，其下降程度随模拟酸雨 pH值的减小而增大。同时 ，质量的下降还使得试件结构变得疏松 ，空隙率增大。质量、强度下降和空隙率增加的根本原因 ，是受蚀后集料中的金属氧化物和部分沥青组分等物质的逐渐损失 ，由此可知 ，酸雨对混合料的危害 ，主要是化学侵蚀引起。

在沥青的压力老化试验(PAV)中，设计加人水分因子，并采用美国战略性公路研究计划(SHRP)中的高温车辙因子(G*/sin﹠)和低温蠕变劲度(S(t))等参数指标，表征在沥青路面使用过程中，雨水、地下水等潮湿因素对沥青老化性状的影响。结果表明，在热、氧的共同作用下，水分的存在对沥青G*/ sin﹠的影响十分显著。提出了在室内沥青长期老化模拟试验过程中，应考虑加人水分条件，使更接近致使道路沥青老化的使用环境，提高对沥青老化模拟的准确度。另外，从对沥青SHRP高温性能指标的影响程度上讲，水分因子的加人可以缩短沥青压力老化试验时间5h以上。

    3.通过室内外模拟试脸，研究了夏季高温多雨条件下沥青路面的水德定性，并提出了以劈裂杭拉强度指标评价夏季室外水浴高温循环变化对沥青泥合料水损害影响的方法.试脸结果表明:在夏季高温多雨条件下，沥青路面漫水1个月，可导致其水德定性降低60%左右;在饱水条件下，荷载和高温的循环作用加剧了沥青泥合料的水领害。

    4.由于水稳定性不足造成的水损害，是我国沥青路面早期破坏的主要形式之一。但工程实践表明，浸水马歇尔试验与路面的实际状况相差较远，其残留稳定度也未能反映出沥青混合料水稳定性的真实情况。 本文以劈裂试验为基础，通过对浸水条件的改进，进一步深入地研究了几种常见沥青混合料的水稳定性，提出了以真空循环饱水条件下的沸煮劈裂试验的残留稳定度来评价沥青混合料的水稳定性。试验结果表明，此方法的试验结果明显好于现行规范中的方法，而采用密实结构AC 16I 的水稳定性明显优于其他几种沥青混合料。

    5.水一荷载的摇合作用是沥青路面早期报坏的主要原因之一基于饱和多孔介质理论通过轴对称有限元的瞬态动力分析，计算得到饱和沥青路面内部孔隙水压力的时程变化:分析不同渗透性、车速和荷载条件下的孔隙水压力变化规律。结果表明。荷载的动态作用导致沥青路面内部的孔隙水压力具有波动性质；正负孔隙水压力的循环作用是沥青膜破坏的主要诱因；路面内部存水时，高速、重载将加速沥青路面性能衰减。

    6.沥青路面的水损坏是路面早期破坏现象之一，它的出现严重地影响了沥青路面的耐久性和使用寿命。通过室内模拟试验来研究水位对沥青混合料水稳定性的影响，同时对掺加熟石灰抗剥离剂的改善效果加以评价。试验结果表明，水位、沥青混合料试件的厚度以及加载时间对沥青混合料的水穗定性有着显著的影响，沥青混合料掺加熟石灰后其抗水害性得到明显提高。

（三）、研究方案

    在大量的工程实践中，道路工作者积累了大量的经验，但由于路面工程的复杂性和条件的多变性，实际工程中还存在一些有待解决的问题，在使用中，往往出现按规范设计施工的路面有大量早期破坏的现象。

    1.沥青路面的防排水设计

    水是水损坏的根源。防止水损坏的措施一是封，二是排。即千方百计防止水进入路面中，万一进入，要能及时排出。只要有水长期存在于沥青混合料中或基层表面，唧浆和坑槽就难以避免。许多路面出现了严重的水损坏，其原因是沥青面层本身封不住水，而路面中又没有设置封水层。许多沥青表面层本身空隙率很大，是透水型的，由于集料粒径较大，离析比较严重，且厚度较薄，实际上起不到封水作用。

    更为严重的是我国路面基层普遍采用半刚性基层，也是不透水的，上面渗水的路面水和冰冻地区春融期融化的水容易积聚在基层表面，成为浮浆。近年来对半刚性基层的强度要求越来越高，基层越来越致密，尤其是二灰碎石透水性更差。在雨季，水进入沥青层内部是不可避免的。遗憾的是目前的路面设计一般不考虑路面结构层内部的排水问题，相反普遍设计了埋置式路缘石、砌筑式路肩、浆砌挡墙，阻碍了渗水路面内部的水排出；而且有的路段纵坡不顺，埋置式路缘石使路表水不能从边缘迅速排出，反而被截挡形成局部积水。

    2.路面原材料

    ①.集料性质

集料是由矿物质组成的，每种矿物质都有其独特的化学性质和晶体结构。对于剥落而言[16]，关键是集料对水的吸附能力的大小，亲水性材料对水的吸附能力比沥青大，而憎水性材料恰好相反。通常亲水性材料有较多的硅质含量，集料显酸性。而憎水性材料硅质含量较低，集料呈碱性。另外，集料表面的化学性质、表面积、孔隙大小等均对沥青混合料水稳定性有影响。当集料表面含有铁、钙、镁、铝等高价阳离子时，矿料与沥青产生化学吸附而形成稳定的吸附层；而当矿料含钠、钾等低价阳离子时，矿料与沥青产生化学吸附时形成不稳定的吸附层，遭水时易被乳化。集料的表面积越大，越有助于形成牢固的沥青吸附层。集料表面的洁净程度对集料与沥青的粘附性有很大影响，泥土粉尘将成为粘附沥青的隔离剂，如果遇水，水分湿润泥土，更加容易造成剥落。此外，集料的致密度及吸水率对混合料的强度形成有一定影响，过分坚硬致密的石料在破碎后如不能形成粗糙的表面，沥青又不能吸入矿料内部，沥青膜很薄，沥青用量严重偏少，对沥青混合料的强度形成不利。有些吸水率稍大的集料，只要施工时彻底干燥，沥青将会吸入集料内部一部分，反而有良好的水稳定性。

    ②沥青性质

    不仅集料表面带有电荷，沥青本身也有表面电荷。由于炼制沥青的原油品种及炼油工艺的不同，沥青中所含有的酸性及碱性化合物也不同。如果沥青中含有多量的沥青酸或沥青酸酐等极性大的组分，则沥青就具有较强的表面活性，且呈现酸性，与集料中的碱性矿物形成很强的粘结力[19]。

由于集料的碱性有差别，沥青的酸值也不同，那么不同的集料与不同的沥青结合时必然形成不同的粘附性及不同的表面张力，单位面积的自由能也就有不小的差别。

    粘性大的沥青对于抵抗水的置换要比粘性小的沥青好，这是由于粘性大的沥青中存在有较多的极性物质，并具有良好的湿润性。聚合物改性沥青通常具有较好的抗水性能。

    3.沥青路面的结构形式

    ①、积极采用柔性基层或组合式基层的沥青路面结构；

    ②、设置级配碎石过渡层作为排水层；

    ③、采用合理的公称最大集料粒径与沥青面层压实厚度相匹配；

    ④、适当调整半刚性基层的矿料级配和对设计强度的要求；

    ⑤、推广应用小粒径改性沥青SMA等薄层结构层作磨耗层。

^范文提纲

摘要

1.前言

1.1选题的背景

1.2选题的目的及意义

1.3沥青混凝土路面积水对结构影响的主要内容

沥青混凝土路面积水损坏的危害

2.1表面产生坑洞

2.2 表面层和中面层同时产生坑洞

2.3局部表面产生网裂和变形

2.4 唧浆、网裂、坑洞

2.5 路面产生严重的辙槽3.沥青混凝土路面积水损坏的特点

3.1自上而下的表层水损坏

3.2自下而上的水损坏

4.沥青混凝土路面积水损坏的影响因素

4.1水

4.2动水压力的作用

4.3施工碾压的影响

4.4配合料性质

4.5沥青混合料孔隙率的影响

4.6沥青混合料的离析和温度不均匀的影响

4.7路面排水的影响

5.沥青混凝土路面积水损坏的防治途径

5.1材料的选择与水损坏的预防原则

5.2加强沥青路面的压实防水

5.3沥青路面的防排水设计

5.4沥青路面的结构形式

5.5加强预防性养护

6.主要结论与建议

参考文献

[1]刘涛.沥青铺装层病害防治与典型实例[M].北京：人民交通出版社，2005

[2]兰孝仁.沥青路面结构行为理论[M].上海：同济大学出版社，2003

[3]马华堂.公路工程病害分析与防治技术[M].河南.黄河水利出版社，2003

[4]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京：人民交用出版社， 2001。 

[5]黄晓明.沥青与沥青混合料[M].南京：东南大学出版社，2001。

[6]冯勇祥.国内改质沥青的现状及其发展[J].炭素技术，1999(4)

[7]马卫民.细集料对沥青混合料性能的影响[J].中国公路学报，2001(2)

[8]肖焕敏.改性沥青的技术进展及应用[J].河南化工，2002(10)

[9]罗运军.沥青混凝土路面破坏原因探讨及其治理[J].焦作工学院学报（自然科学版），2004(03)

[10]马卫民.细集料对沥青混合料性能的影响[J].中国公路学报,2001(2)

[11]胡应德.沥青路面中下面层沥青混合料类型与设计方法的试验研究[J].华东公路，2003(2)

[12]陆鼎中.路基路面工程[M].上海：同济大学出版社，1999年

[13]方福森.路面工程[M].北京：人民交通出版社，1996年

[14]尤晋闽.车辆对路面左右的动荷载研究[Z].豆丁网^范文下载中心.2006年3

月20日