沥青混凝土路面存在的问题
导语:沥青混凝土路面是指以沥青混凝土为面层的路面。通过人工选择矿物集料(碎石或碎砾石、石屑或砂、矿粉等)制成的混合物。)与一定比例的道路沥青材料在严格控制的条件下混合而成。
一、当前沥青混凝土路面存在的突出问题
据有关统计，沥青混凝土路面的造价占公路总造价的1/4 ~ 1/3，大部分养护资金用于路面。沥青混凝土路面有两个常见的技术和质量问题。
第一，耐久性差。目前国内沥青混凝土路面使用年限较长，为8年至12年，普遍短于设计使用年限(15-20年)。而且由于自然环境和运营条件较差，有些路面甚至需要3-5年才能全部翻新。
二是路面早期损坏严重。有些新建道路2 ~ 3年，或者6 ~ 8年就需要维修，如坑槽、裂缝、车辙、抗滑性能不足等。
20世纪80年代以来，虽然我国的公路设计、施工和原材料水平有了很大的提高，但公路路面的早期破坏仍然很多。除设计和施工原因外，主要外部因素是交通量增长快、荷载大、超载严重，使道路长期处于超载状态；主要内因是材料(沥青、集料等)性能差。)，导致路面抵抗拉应力(如冷热、干湿胀缩应力、荷载弯曲疲劳应力、反射裂缝膨胀应力等)的能力相对不足。)，剪应力，渗水，粘结老化。
以上原因造成的不良后果触目惊心。即使使用重交通道路沥青和规范规定的混合骨料和级配，路面也难以承受道路运输的现状。
二、改性沥青和SMA技术的缺点
为了解决这些严重而迫切的问题，我国公路部门在学习国外先进经验的基础上，采取了一些措施和方法，探索了一些成功的经验，其中改性沥青和SMA路面是应用最多的两项新技术。比如北京公路局用在？通往国家的第一条路？(首都机场路)？国航一线？(首都机场跑道)？中国第一街？在(长安街)的建设和改造中，取得了良好的使用效果和经济效益，如果同时采用两种技术，效果会更好。
然而，改性沥青和SMA路面在公路工程中的应用还存在一些缺陷:
1)它所需要的专用设备和材料(优质骨科、改性剂、填充物)一般地区很难有，而且一次性投入大，所需的施工技术也比目前常规做法难度大。
2)随着近期国内外油价的上涨，两项新技术已经很高的成本将再次增加。按照1998的价格计算，SMA路面每公里成本需要增加9.7万元，如果同时使用改性沥青，大约增加38.8万元。成本的增加与是否使用国外的原料、加工设备和不同的改性剂有关。长期以来，进口道路沥青以接近国际市场两倍的价格进口到中国，牟取暴利。例如，在美国、新加坡等国家，沥青的价格约为90美元/吨，而中国的销售价格为135美元/吨。近年来，我国道路沥青年产量为220多万吨，在数量和质量上都远远不能满足实际需求，导致进口沥青增加。因此，这两项新技术仅用于高速公路、高等级公路的重要路段、路口、停车场、立交桥、机场等。在中国，它们不能像在发达国家那样被广泛使用。
3)从增加路面抗裂、防渗、隔离和扩散的机理来看，过分依赖增加沥青结合料的弹性和粘结力，增加整形强度，降低混合料的空隙率并不是最优的。因为沥青结合料的改性性能提高了其拉伸和剪切力学性能，但幅度毕竟不会太高；并非所有地区都有高强度骨料；混合料孔隙率的降低接近极限，由于材料物理力学性能的差异，骨科与粘结剂的界面处总会有渗水通道。另外，它对提高地基承载力无能为力，反而要求更多。
4)沥青材料的日晒老化、高温软化、低温脆化、冲击疲劳等问题尚待解决。
第三，将土工合成材料引入沥青混凝土路面。
在一般车辆荷载作用下，公路三层结构的动力稳定性基本取决于表层，与中、下层关系不大。目前，在广泛使用重交通道路沥青和规范规定的混合料集料级配的情况下，如果在路面的下表面或底面使用合适的土工合成材料，不仅可以提高路面的抗裂抗渗性能，还可以起到提高基层或路基承载力的作用，不仅可以相对节约成本，不增加施工难度，还可以有效延长养护期，降低损坏程度。
例如，当纯水泥混凝土承受较高的荷载时，如果仅考虑水泥的力学性能或骨料的配合比，而不添加适当的钢筋(非金属如高聚物)来承受其工作中过大的拉、压、剪应力，则至今不会得到广泛应用。为什么公路和市政部门也不重视钢筋沥青混凝土的试验研究和设计应用？据国外统计数据，公路工程中使用的土工合成材料已占其总消耗量的1/3以上。
1993交通部将土工格栅在道路工程中的应用研究列为？八五？黑龙江省交通厅承担的“土工格栅防止寒冷地区沥青路面开裂的研究”联合攻关项目。河南、湖南、湖北、陕西、黑龙江、北京等地的公路部门修建了一些土工格栅试验路。2000年4月26日在江苏省连云港市召开？全国公路土工合成材料应用技术交流会？交通部公路司副司长李作了题为？是否应该重视土工合成材料在公路工程中的应用？报告介绍了制定规范、建立土工合成材料重点企业和建设示范工程三项措施。
自20世纪80年代以来，各地开展了田间试验。如1986，陕西公路局开展至包线沥青路面开裂试验研究；同济大学福厦线路面裂缝处治研究65438-0985:河北理工大学上海机场水泥混凝土跑道病害处治研究:宜昌公路局土工布在沥青路面中的应用研究， 湖北省:大连港湾工程公司在对外公路路面加固中的应用研究:大连黄海大道多功能土工格栅纵向接缝处理研究:佳木斯公路局土工织物处理道路翻浆研究:辽宁省公路局近期在沈铁高速公路路面使用玻璃纤维网的试验等。 此外，我们还可以看到许多公开发表的关于公路路面或基层加固效果数值计算的文章。
对这些宝贵的做法，我们有以下几点体会:公路病害的治理要长期与短期相结合，标本兼治，路面与基层(包括路基)的处理统一考虑，技术与经济相结合，采用新材料新工艺。
到目前为止，试验中使用的土工合成材料主要有非织造土工布(非织造针刺土工布)、织造土工布(机织土工布)、土工布、土工格栅、土工膜、排水带等。最近还有玻璃纤维网(玻璃纤维格栅)和多功能土工格栅。
根据以往的实践经验，国家标准《土工合成材料应用技术规范》(GB50290-98)第7.6节和《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)第7章，为了减少或延缓新建道路基层(由于干缩)或旧路面(由于各种拉应力)产生的新裂缝，可选用无纺针刺土工布，其单位面积质量(g/㎡)不大于200，极限抗拉强度不小于8kN/m，耐温性应在170℃以上。也可选用玻璃纤维网，其孔径应为沥青混凝土路面最大粒径的0.5 ~ 1.0倍，极限抗拉强度大于50kN/m，最大荷载伸长率小于3%。但两者在表层下的实际机理和作用是多种多样的(不限于反射裂缝的防治)，两者相同但又不同。
1)薄型非织造针刺土工布(非织造土工布)抗拉强度和模量较低，具有微小的三维孔隙结构。在粘结层中浸油后，原有的渗透系数会降低两个数量级左右，形成的沥青布比沥青混凝土具有更好的抗渗性和传热性能。当它与沥青混凝土面层底部粘结时，面层的抗拉强度和模量将得到提高，裂缝将大大减少。如果旧路面或路基出现裂缝，反射到新的路面层时，由于其韧性和一定的蠕变性，会被吸收和松弛，从而发挥其应力屏障作用。
2)近来，玻璃纤维网具有较高的抗拉强度和模量，无长期蠕变，热稳定性好，与沥青有良好的表面相容性，材料的化学稳定性和网格锁骨材料处理后的作用。因此，将其铺设在沥青混凝土路面的下部或底面时，可以增强路面的抗变形能力。同时，由于其摊铺面积一般较大，有时是全路段摊铺，在界面变形相容的情况下，轴载对面层带来的压力、二次弯曲和拉应力、剪力和温度拉应力会传递给它，并在其覆盖范围内通过它进行扩散，这样可以提高面层的疲劳强度，增强抗车辙和抗鼓包能力，也可以降低弯沉值。
可见，以上两类土工合成材料在提高路面耐久性、防止早期破坏方面具有不可替代的作用，不能视为短期、临时性、应急性的被动工程措施。
注:(a)如果路基、基层和实际承载力不能满足轴重和交通量要求，需要加固时，应单独考虑，或采用合适的土工合成材料解决，可首选高强轻质塑料单向和双向土工格栅。
(b)是否有渗水、翻浆、沉陷等病害。同时，排水和防渗等措施要分开考虑，也可以采用相应的土工合成材料来解决问题，如采用加筋复合土工膜来满足防渗、排水、加筋和隔离的要求。
四、经济效益分析
土工合成材料应用的经济效益一直是影响其推广的关键问题。国内外很多应用实例都进行了经济效益分析，都有明显的优势，但目前推广还是有很多阻力。我们认为可采用以下方法进行经济效益分析。
按照目前的惯例，新建一条高速(高速、一级)到200元，每平方米大概需要150元，其中路面大概需要50元/㎡到70/㎡，路面维护大概需要50元/㎡。正常设计使用年限为15年，小修5年，大修8年。按新建、维护和二者统一考虑三种情况进行经济效益分析。通过比较确定最佳解决方案。
1)新情况
将新建基金按照不同的使用年限进行分解，则:
使用年限为15年(设计)时，年平均每平方米10.0 ~ 13.3元；
使用年限为12年(4/5)时，年平均每平方米12.5 ~ 16.7元；
当使用年限为10年(2/3)时，年平均每平方米为15.0 ~ 20.0元；
使用年限为7.5年(1/2)时，平均每年每平方米20.0 ~ 26.6元。
如果为了达到15年的设计年限而增加每平方米75元(合计225元/m2 ~ 275元/m2)，在这种情况下，虽然年平均每平方米增加到15.0 ~ 18.3元，但仍比目前年限为10年时的年平均每平方米高65438+。从目前的市场情况来看，75元选择长丝非织造土工布或格栅覆盖长丝非织造土工布，每平方米成本的增加是绰绰有余的。
2)维护情况
根据现有相关工程实例提供的经验，在表层下铺设合适的土工合成材料时(相应的施工技术要跟上)，一般可推迟养护期1倍以上。这样在设计寿命内(15年)只需维修3次左右，维修费用可节省3？每平方米。50元=150元。
3)如果在整个使用寿命内统一考虑新建和养护费用，工程质量责任由一家公司承包，那么即使不增加新建道路的预计费用，如果使用土工合成材料节省的养护费用的一半为150元/㎡，即75元/㎡，在新建路面下提前使用土工合成材料铺设，不仅使道路的实际使用寿命达到设计要求，同时也使其得到延长。
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