武黄高速公路复合式路面车辙形成机理与处治对策研究

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1、武黄高速公路复合式路面车辙形成机理与处治对策研究第1章绪论1.1问题的提出我国水泥混凝土路面由六十年代中期开始建设，八十年代开始在全国迅猛发展[1]。我国水泥混凝土路面在1980年时只有1600公里，2001年里程增至15万公里，到2006年飞速发展至64万公里，截止2013年底已有约3000万公里水泥混凝土路面[2]。与其他类型路面相比，混凝土路面具有强度高、稳定性和耐久性好、抗侵蚀能力强等优点，同时水泥混凝土的养护费用少、且有利于车辆在夜间行驶[3]。近年来，我国水泥混凝土路面有相当一部分己接近或超过设计年限，又由于交通量急剧增长，汽车

2、轴载日益增大或设计施工等方面的原因，出现了路面损坏、使用性能下降等情况，急需对旧水泥混凝土路面进行改建[4]。水泥混凝土路面比沥青路面的修复更加困难[5]。目前，采用的大修措施有3种：在原路面上加铺新水泥混凝土面层、对原路面进行翻修和在原路面上加铺沥青混凝土面层[6]。在原路面上加铺沥青混凝土面层又叫白加黑，即在原来刚性的水泥混凝土路面（灰白色）上加铺柔性的沥青混凝土路面（黑色），设计成下层路面为水泥混凝土，上层路面为沥青混凝土的复合式路面结构[7]。加铺新水泥混凝土面层和翻修不单工程量庞大、造价高昂、会产生大批难以安放的建筑垃圾，并且对交

3、通的影响大。相比于加铺新水泥混凝土面层和翻修，加铺沥青混凝土面层的复合式路面具有以下优点：（1）对交通影响小。水泥混凝土需要进行28d的养护，所以加铺新水泥混凝土面层和翻修，都需很长时间内封闭交通。而复合式路面只需沥青混凝土摊铺碾压完后温度降至常温，即可开放交通，对交通的影响要小得多[8]。（2）能有效的改善路面的行驶质量。白加黑复合式路面的下面层为水泥混凝土，具有很好的刚度，而沥青上面层行车舒适性好、且噪音小，可以提高车速，降低油耗。且轮胎与道路间附着能力强，行车更加安全。..1.2国内外研究现状西方发达国家在主干线上的沥青路面养护技术研

4、究较早，技术先进。美国的战略公路研究项目（SHRP）于1993年研究提出了高性能沥青路面（Superpave）和路面长期使用性能指标（LTPP），推出了一些新的沥青路面养护新技术，旨在提高沥青路面的长期使用性能，对世界各国影响深远[13]。发达国家对高速公路的养护已经形成成套技术，包括沥青路面使用性能水平的测定和评定，使用性能与残余寿命的预测，路面补强设计与维修养护方法的确定，维修养护安全作业方法，大交通量路段不影响正常通车的夜间施工技术等。美国大多数沥青路面主要采取加铺罩面或现场再生的养护方式进行功能层的养护，并且突出路面的预防性养护，以

5、维持和提高路面使用功能。根据路面养护计划，每年投资4亿美元(全国)完成10%的路面维修，10年为一个周期完成一次路面维修，维修按车道进行，逐步完成。维修全部采用机械化作业，且多在夜间进行[14]。美国有的州已经制订了不同路面病害预防性养护施工规范，可供我们学习借鉴，但是不能完全照搬，因为美国沥青路面设计与我国不完全一致[15]，首先，沥青路面设计厚度不一致，我国大多数沥青路面设计厚度一般在12-18cm之间，而美国是24-40cm；第二，美国沥青路面设计标准轴载为80kN，而我国是100kN[16]；第三，路面损坏形式与美国并不完全一样，由

6、于路面厚度和结构不同，美国沥青路面主要损坏是表面功能层的损坏，而我国沥青路面出现水损坏、开裂、车辙等早期病害十分普遍；第四，美国公路运输管理规范，而我国普遍存在严重超载的现实[17]。.第2章武黄高速公路路面技术状况分析2.1路面检测内容和方法为全面掌握公路路面的技术状况，便于养护管理和科学决策，摸清病害类型及成因，分析其变化规律。在定期对路面进行外观检查的基础上，采用FS-3型微表处一次填补，对车辙深度大于15mm的车辙分两层填补，下层厚度8mm，上层厚度10mm以上，集料满足抗滑的功能型要求。微表处混合料的各项技术要求见表4-2，质量控

7、制指标见表4-3。.结论通过室内试验和试验段铺筑，研究了武黄高速公路沥青路面车辙病害的形成机理和处治对策，并初步探讨了处治措施的施工工艺及处治成果，主要结论如下：（1）通过3年的现场检测和跟踪观测，了解了武黄高速公路路面技术状况，STRATA应力吸收层复合式路面的主要病害是裂缝和20～160m的间断性车辙。车辙深度在5～25mm之间，以中度车辙为主，大于25mm的重度车辙只占车辙总长度的2%，与普通沥青路面的车辙分布有明显差异，检测前后结果对比表明这3年间车辙病害有一定程度的增长，局部路段抗滑性能降低。（2）通过理论分析及对武黄高速沥青路面

8、上中下层和STRATA应力吸收层材料性能、配合比设计的检验，得出采用STRATA应力吸收层的复合式路面的车辙病害形成原因：一是部分改性沥青离析软化点偏高，两台拌和楼改性沥青因存放