高速公路路面取芯試驗及病害探討范文

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【內(nèi)容摘要】泛油和車轍是瀝青路面最容易產(chǎn)生的病害，本文對東北地區(qū)某高速公路路面進行取芯檢測，以分析病害產(chǎn)生的原因。檢測結(jié)果表明：該高速公路車轍主要為壓密型車轍和流動性車轍，而泛油主要是瀝青用量偏多、施工工藝問題導致的，集料的壓碎和磨損導致級配改變是強度降低的主要原因。

【關(guān)鍵詞】瀝青路面；取芯；檢測；路面；病害

1概況

東北地區(qū)高速公路（路面結(jié)構(gòu)見表1），運行通車一年后，部分路段產(chǎn)生了明顯的泛油和車轍病害，為分析病害產(chǎn)生的原因，對高速公路瀝青混凝土路面進行了取芯檢測。本次檢測共進行瀝青混凝土抽提試驗45組，測混合料最大密度15個；芯樣試件的表干密度56個；試件馬歇爾穩(wěn)定度32個；抽提后礦料與瀝青的粘附性8組；回收瀝青的三大指標試驗二組。

2檢測結(jié)果分析

對試驗檢測結(jié)果與試驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題分析如下：

2.1芯樣成型情況取回的芯樣部分未成型，即使完整的試件面層各層分開后，也會發(fā)現(xiàn)層與層之間常會夾有少量灰色粉塵，尤其以中、下面層為多，中、上面層試件的空隙內(nèi)也能發(fā)現(xiàn)此類物質(zhì)。分析有以下三點原因：一是由于路面的上面層、中面層均屬于透水結(jié)構(gòu)，因此，路表面塵土隨路表水滲入結(jié)構(gòu)層，而路面下面層是不透水的，所以留在了下面層之上；二是施工過程中的路面未處理干凈而留下的污物；三是行車過程中，粗級料之間相互摩擦，導致集料磨損而產(chǎn)生的粉塵。

2.2病害路段芯樣厚度選取兩處車轍、兩處泛油路段，進行芯樣厚度對比。從以上四組數(shù)據(jù)可以看出：行車道的上面層明顯比超車道與停車帶的上面層薄；行車道輪跡處的上面層比隆起處的上面層薄許多；無論何處，路面下面層的厚度差別不大。

2.3試件的表干密度仍取上述四個路段芯樣，進行表干密度試驗。從以上四組數(shù)據(jù)可以看出：泛油處上面層由于行車而變薄，而表干密度卻沒有明顯增大；車轍處上面層不但變薄，而且表干密度也明顯增大；無論泛油處還是車轍處，中面層的表干密度都明顯增大，下面層的表干密度無明顯變化。

2.4試件抽提（1）瀝青含量①上面層共做試件抽提20個，瀝青含量平均值是4.7%，其中，最大值為5.3%，是明顯泛油處，最小值為4.3%。②中面層共做試件抽提16個，瀝青含量平均值是4.4%，其中，最大值為4.6%，是泛油處的路肩，最小值為4.2%，均是路況較好處。③下面層共做試件抽提16個，瀝青含量平均值是4.5%，其中，最大值為4.7%，是泛油處的路肩，最小值為4.2%，是明顯泛油處。上面層與中面層的瀝青用量并不很多，下面層的瀝青用量卻偏少，由此可以看出，泛油的原因并不僅僅是瀝青用量偏多的緣故。（2）礦料級配高速公路瀝青混凝土路面各層的級配類型為：上面層瀝青用量為4.5%~5.3%，中面層瀝青用量為3.5%~5.5%，下面層瀝青用量為4.0%~6.0%。再取同一路段但不同位置所取芯樣的礦料級配見表5。從表5可以看出：①上面層芯樣的礦料級配與設(shè)計級配類型不符合，13.2篩孔的通過量均小于100%，有超粒徑的粗集料存在；但9.5篩孔的通過量卻遠大于65%，其他篩孔的通過量也偏大。尤其是輪跡處，篩分所得到的級配曲線已遠遠偏離了設(shè)計級配曲線范圍。輪跡處的級配曲線與路肩的級配曲線也相去甚遠。這些現(xiàn)象說明：施工時的上面層級配控制不好，超粒徑集料普遍存在；由于行車荷載的作用，使瀝青混合料中的集料破碎或磨損，從而導致級配變細，甚至有的篩孔的通過量，車轍處與路肩相差10%以上，0.075等較細的篩孔，其通過量相差也較大，說明有集料互相摩擦，產(chǎn)生礦分類物質(zhì)。②中面層的礦料級配也與設(shè)計的AC—20II型礦料級配范圍相差較大，比設(shè)計級配細，尤其行車道的車轍處，甚至沒有幾個篩孔的通過量符合要求。這說明行車荷載對中面層的作用也很大，使中面層的礦料級配發(fā)生變化，但作用效果要比上面層小一些。③下面層的礦料級配曲線基本上都在AC-25I型的級配曲線范圍內(nèi)，輪跡處雖然比路肩的級配細，但相差不多。這說明：I型級配要比II型級配和抗滑表層抵御行車荷載的能力大得多；下面層所受的力主要是壓力。因此，集料的破壞主要是被壓碎。（3）砂的影響在對抽提后的礦料進行篩粉時，發(fā)現(xiàn)整個路段所取芯樣中，砂的含量都較大，0.18、0.6和0.3的篩上大部分都是砂。尤其是下面層，砂不但多，而且粒徑偏大，還有9.5篩上的砂存在。由于砂是酸性的，且呈圓形，勢必對瀝青混合料的抗車轍及抗水害的性能造成不良影響。

2.5試件馬歇爾穩(wěn)定度由于芯樣有的已經(jīng)破損，有的又不規(guī)格，所以，只做了部分芯樣的馬歇爾穩(wěn)定度。試總結(jié)如下：上面層：試件的穩(wěn)定度在2.43~9.94KN之間，共測八個試件（其中一個試件結(jié)果特異，未列上表），只有兩個試件的穩(wěn)定度大于5KN，平均值為4.61KN，車轍處的平均值為4.93KN，泛油處的為4.93KN;試件的流值在1.46~5.77mm之間，平均值為3.95mm，車轍處的平均值為3.04mm，四個試件僅一個不合格，泛油處的為4.55mm，三個試件僅一個合格。說明泛油處與車轍處的穩(wěn)定度相差不大，但泛油處的流值大。中面層：試件的穩(wěn)定度在3.19~9.08KN之間，共測九個試件，有五個試件的穩(wěn)定度大于5KN，平均值為5.29KN，車轍處的僅一個試件，為3.23KN，泛油處的平均值為5.84KN；試件的流值在1.98~6.79mm之間，平均值為4.95mm。車轍處的值為4.72mm；泛油處的平均值為5.25mm。質(zhì)量佳處的穩(wěn)定度為4.90KN，流值為3.30mm。下面層：試件的穩(wěn)定度在2.78~7.34KN之間，共測十個試件，穩(wěn)定度全部小于7.5KN，平均值為5.59KN，車轍處的僅兩個試件，平均值為6.02KN，泛油處的平均值為5.63KN；試件的流值在2.71~10.46mm之間，平均值為5.74mm。車轍處的平均值為8.36mm；泛油處的平均值為5.51mm。質(zhì)量佳處的穩(wěn)定度為7.23KN，流值為5.10mm。

作者：任佳1;王彪2;曹喜軍3;曹春梅1 單位：1.吉林省交通科學研究所，2.吉林省公路測設(shè)技術(shù)服務(wù)中心，3.吉林省交通規(guī)劃設(shè)計院