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瀝青路麵車轍及其產生原因分析

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瀝青路麵車轍及其產生原因分析

發布日期:2016-07-01 00:00 來源:http://www.cn-kdkj.com 點擊:

    瀝青路麵承建之瀝青路麵車轍及其產生原因分析

    1:定義:車轍是指輪跡處深度大於10mm的縱向帶狀凹槽(轍槽)。

    按照車轍發展輕重程度,《公路技術狀況評定標準》(JTG H20-2015)將車轍分為輕

    輕:轍槽淺,深度在10~15mm 之間,損壞按長度計算,檢測結果要用影響寬度(0.4m)換算成㎡。

    重:轍槽深,深度15mm 以上,損壞按長度計算,檢測結果要用影響寬度(0.4m)換算成麵積

    2:瀝青路麵承建之車轍的分類

  通常番茄视频app將車轍分為失穩型車轍、結構型車轍、磨耗型車轍和壓密型車轍四類。

    1.失穩型車轍

  瀝青路麵處於高溫狀態時,在行車荷載作用下其內部材料發生橫向流動變形而產生的車轍,通常發生在輪跡處,兩側有隆起,呈W型,主要由於瀝青混合料的高溫穩定性不足造成的,這類車轍是目前研究的主要對象。

失穩性車轍

    2.結構型車轍

  這類車轍是由於路麵結構在交通荷載作用下產生整體永久變形而形成。這類車轍主要由於路基強度不足而引起的,一般寬度較大,兩側沒有隆起現象,橫斷麵成淺盆狀的U字形。由於我國采用半剛性基層較多,因此這類車轍產生較少。

結構性車轍

    3.磨耗性車轍

  由於瀝青路麵結構頂層的材料在車輪磨耗和自然環境因素作用下持續不斷的損失形成,汽車使用了防滑鏈和突釘輪胎後,這種車轍更容易產生這種車轍類型在允許使用埋釘輪胎的國家比較常見,而在我國基本沒有。

    4.壓密性車轍

  在瀝青路麵鋪築過程中可能由於沒有充分壓實或為了片麵追求平整度而在溫度較低的情況下碾壓造成壓實度不足引起的,也可能由於混合料設計不當引起的。開放交通後輪跡帶下的麵層繼續受到壓實,產生壓密變形。這種車轍在國外較少,但在我國卻常常發生,屬於非正常的車轍。

    3:瀝青路麵車轍的危害

  車轍是瀝青路麵的典型病害之一,車轍的轍穀處瀝青混合料被進一步壓實、減薄;轍峰處路麵變厚,但疏鬆。路麵的這種結構變化,導致整體性強度降低,成為其他病害的誘發源。

  車轍會給車輛的安全行駛造成威脅,由於車轍積水,汽車會發生水漂;由於濺水成霧,影響司機視線;積水一旦結冰,對刹車不利。車轍還給車輛超車、更換車道都帶來困難和危險。

  車轍對道路周圍環境也有不利影響,據調查,當車轍內積水水厚25mm,大型車通過時能將水橫向飛濺10~15m遠。由於車轍的存在,汽車震動加劇,對沿線居民帶來更大的噪音汙染。

    瀝青路麵承建之車轍的產生原因

  車轍作為瀝青路麵常見的破壞形式之一,其形成的原因非常複雜,總的來說可歸納為內在因素與外在因素。內在因素主要包括路麵材料質量和路麵結構,外在因素則包括氣候條件及交通條件等。內在因素細分則包括礦質集料特性、級配、瀝青膠結料性能、瀝青與礦料之間的相互作用及路麵結構等,主要影響因素如圖所示:

1.集料特性

  通常認為瀝青混合料的高溫抗車轍能力有 60%是依靠集料的嵌擠力,而集料的嵌擠作用在很大程度上取決於集料級配及表麵特征。集料的形狀和表麵粗糙度影響了瀝青混合料的嵌擠作用強弱及內摩阻角的大小。一般情況下堅硬、紋理粗糙、多棱角、顆粒接近正方體的集料,其相應的瀝青混合料具有較好的高溫穩定性。

  填料是指瀝青混合料組成中粒徑小於 0.075mm 的礦料顆粒,在我國俗稱礦粉,通常加入填料是為了降低瀝青混合料的空隙率並和瀝青形成膠漿。填料的顆粒尺寸、形狀和聚散程度都影響了瀝青膠漿的性能,從而進一步影響瀝青混合料的高溫穩定性。為了使瀝青混合料具有必要的穩定度,需要有一定數量的填料,但填料過多會使瀝青混合料發脆並開裂,降低瀝青膠漿的粘聚力,同時使瀝青混合料容易產生大的塑性變形,因此要嚴格控製瀝青混合料中的填料含量。

    2.級配

  級配是集料所有技術性質中最重要的,幾乎能影響瀝青混合料的所有性能,對高溫穩定性亦是如此。集料級配決定了礦料顆粒間嵌擠力的大小及混合料的密實程度,直接影響瀝青混合料的高溫穩定性。SHRP 的研究表明,在通常情況下,有合理密級配的瀝青混合料的高溫穩定性要優於間斷級配瀝青混合料(SMA 除外)。形成骨架結構的級配受溫度影響較小,有較好的高溫抗車轍能力,而懸浮型結構抗車轍能力較差。

  集料的粒徑對瀝青混合料的高溫穩定性有一定的影響,傳統的觀點認為,集料越粗對抗車轍越有利,但車轍試驗表明,公稱粒徑大小和動穩定度之間沒有必然的聯係。西部環道試驗表明,熱拌瀝青混合料在最佳瀝青用量,空隙率為 8%時,粗級配的車轍深度最大,細級配次之,中級配最小。由此可見,單純增大礦料粒徑不一定能提高混合料的高溫穩定性,關鍵是要形成良好的骨架嵌擠結構,並保持一定密實度。

    3.瀝青性質

  瀝青的種類和自身物理性質對瀝青混合料抗車轍性能有重要影響。在一定溫度和加載速率下,瀝青粘度越大,混合料的粘滯阻力也越大,抗剪切變形能力越強,瀝青混合料抗車轍性能越好。

  瀝青膠結料所提供的粘結力大小與瀝青混合料本身的性質、瀝青用量及瀝青與礦料之間的相互作用密切相關,瀝青混合料在高溫條件下的粘結力與瀝青本身在高溫條件下的粘結力有關。反映瀝青高溫性能的指標通常有兩個:一個是軟化點,一個是 60℃粘度。很顯然,瀝青的軟化點越高,60℃粘度越高,瀝青的高溫性能越好。

  瀝青中蠟的含量對瀝青的性質有非常大的影響,含蠟量高的瀝青,當溫度接近軟化點時,蠟的熔融會引起瀝青粘度的明顯降低,從而導致瀝青混合料的抗車轍能力不足。

  近年來,為了改善瀝青的性能,許多國家在瀝青中填加聚合物質進行研究,實踐表明,目前市場上的抗車轍劑對提高瀝青混合料的抗車轍性能都有一定的作用。

    4.瀝青用量

  瀝青用量對瀝青混合料的高溫穩定性有明顯的影響。礦料表麵裹覆的瀝青膜分為結構瀝青和自由瀝青。瀝青用量太低,瀝青混合料難以壓實,使其抗車轍能力差。而隨著瀝青用量的增加,自由瀝青所占的比例越來越大,其潤滑作用也越來越強,使瀝青混合料的高溫穩定性急劇下降。因此,為保證瀝青混合料的高溫穩定性應限製瀝青膜厚度。通常情況下,瀝青膜厚度為8~15μm是可接受的一個範圍,這樣就使瀝青用量得到一個合理的控製。美國西部環道試驗表明:高瀝青含量(OAC+0.7%)對應了最大的車轍,同時低瀝青含量的混合料抗車轍能力比最優瀝青含量的混合料差。也有研究認為用馬歇爾方法確定的最佳瀝青用量比用於控製車轍的最佳瀝青用量高 0.3%~0.5%。

    5.空隙率

  空隙率較大的瀝青混合料容易產生壓密變形,增加其密實度可增加礦料顆粒間的接觸壓力,從而提高其抗車轍能力。但當空隙率低於某臨界值時,繼續減小空隙率,反而會使瀝青混合料抗車轍能力降低。美國西部環道試驗結果表明,4%空隙率是最小空隙率的臨界界限,隨著空隙率的增加,車轍變形也增大。

    6.路麵厚度與路麵結構

  瀝青層厚度是影響車轍的重要因素,傳統看法認為,厚度越大,車轍越嚴重。但美國羅傑斯等人通過調查發現,全厚式瀝青路麵的車轍深度的平均值為4.6mm,並不比瀝青層薄的大。1997年TRL報告指出,當瀝青層厚度小於180mm時,增加瀝青層厚度會使車轍顯著增加,而瀝青層厚度超過180mm再增加厚度對車轍增大的影響就很小了。因此,對瀝青路麵的車轍形成,不能簡單地歸結到瀝青層的厚度上。

  在相當長的時間內,普遍認為柔性基層瀝青路麵的最大缺點是抗車轍能力差,半剛性基層瀝青路麵的優點是抗車轍能力強,就半剛性基層瀝青路麵而言,瀝青層越厚,抗車轍變形能力就越差。但事實上,國外在重交通路段上普遍采用全厚式路麵或者柔性基層的瀝青路麵,而半剛性基層瀝青路麵主要用於中輕交通的公路上。通過調查表明,國外重交通路段上車轍變形並沒有我國嚴重,因此,柔性基層瀝青路麵的抗車轍性能並不能憑想象就斷定不好,應該進行更深入的研究。

    7.交通條件及氣候條件

  交通條件對瀝青路麵高溫性能的影響有荷載、輪胎氣壓、行駛速度、渠化交通等。荷載對瀝青路麵高溫車轍的影響是不言而喻的,重載車、超載車更是加快了瀝青路麵車轍的產生。通常輪胎氣壓是適應行車荷載的,荷載越大則輪胎氣壓越高,車輛超載必然引起輪胎氣壓增加,其對車轍的影響與荷載是一致的。行駛速度對車轍的影響主要反映在荷載的持續作用時間上,車輛行駛速度越小,荷載作用時間越長,相同交通量所引起的路麵變形越大。同時,渠化交通也加速了瀝青路麵的變形。

  高溫季節連續通行重載交通是造成車轍的最直接原因。資料表明:在40℃~60℃範圍內,瀝青混合料的溫度每上升5℃,其變形將增加2倍。在2002年NCAT 環道試驗的研究報告中,提出瀝青路麵的車轍發生在七天最高空氣溫度高於28℃的日子裏。國內有關研究認為,氣溫低於30℃一般不會有大的車轍,甚至氣溫低於35℃,即路表溫度低於55℃的情況下,車轍能夠限製在幾毫米的範圍內,而氣溫超過38℃,車轍就會很快增長,如果氣溫連續超過40℃,幾天就會使路麵發生嚴重的車轍損壞。

  瀝青路麵承建研究表明,路麵在潮濕狀態下,瀝青混合料的水敏感性增大,同時使高溫穩定性也降低。盡管下雨能使路麵溫度下降5℃左右,但有水狀態比幹燥更容易產生車轍。


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