沥青混凝土病害成因分析及处理技术毕业论文

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1、哈尔滨市哈平路沥青混凝土病害成因分析及处理技术研究 摘 要哈平路连接三大动力路、和平路与和兴路，是哈尔滨市内城市道路主干道，连接哈尔滨市二环道路。随着哈尔滨市汽车保有量的不断增长，交通量增大，交通荷载繁重增加了道路的负荷，造成路面破坏。因为哈尔滨地处寒冷的中国东北地区，路面常年受到季节性冰冻气候的影响，路面受到冬季低温和春节冻融循环的影响以及材料和养护管理等各方面的原因，引起了沥青混凝土的破坏，主要有裂缝（横向、纵向及网络裂缝）、车辙、松散剥落、表面磨光以及坑槽等。本论文首先介绍和分析沥青混凝土稳定性的影响因素，详细分析了沥青混凝土病害的形成原因和特点，然后结合哈平路的道路工程实际情况和气候特

2、点，认真分析了哈平路路面主要病害的形成原因，并且本论文根据哈平路路面损坏状况的调查数据，运用路面损坏指数PCI评价哈平路路面损坏严重程度。最后，根据哈平路路面病害的成因分析情况和路面损坏程度，本论文结合现阶段沥青混凝土路面病害处理技术和最新科技成果，制定病害处理的各种方案，然后对各种方案进行综合论证，建立路面维修方案选择的决策树，找出适宜各路段的病害处置方案和处理技术。关键词：路面病害；成因分析；路面损坏指数；路面维修 Research on Disease Causes and Treatment Technologies of Asphalt Concrete in Harbin HaPi

3、ng RoadAbstract HaPing Road is the urban trunk road which connects SanDaDongLi Road, HePing Road and HeXing Road, connecting the second ring Road in Harbin。With the increasing rate of car ownership, traffic volume, heavy traffic load, increasing the load on the road, causing road damage. Because Har

4、bin is located in northeast of China, the road was affected by year-round to seasonal freezing climate, low temperature in winter and freeze-thaw cycles in spring. And the impact of freeze-thaw cycles and materials and maintenance management and other reasons, causing damage of asphalt concrete, con

5、taining the maincracks(horizontal, vertical and network cracking), rutting, loose flaking, polished surface and the pits and so on. Firstly, This paper introduces and analyses that the factors which influencing the stability of asphalt concrete, analyzed detailedly the causes of asphalt concrete and

6、 characteristics of disease, then combined with the actual situation of road and climate characteristics to elaborate the causes of main diseases in HaPing road. According to the pavement condition of survey data on HaPing road , using PCI（Pavement Condition index）to evaluate the severity of pavemen

7、t. Finally, based on the of analysis on disease causes and the severity of asphalt concrete in HaPing road, This paper listed the usually technology and the latest technical achievement on pavement maintenance, formulate various diseases treatment of various project, then establish comprehensive arg

8、umentation, found the selection decision trees of pavement maintenance, and find out the suitable for each section of diseases and processing technology disposal scheme.Key word ：Pavement diseases, Cause analysis, Pavement Condition index, Pavement maintenance.目 录摘要Abstract1 绪论11.1 本论文研究背景及依据11.1.1国

9、内外公路与城市道路状况简介11.1.2沥青混凝土性能与特点21.1.3沥青混凝土常见病害情况和分类21.1.4哈平路沥青混凝土路面状况简介及调查数据21.2 国内外沥青路面的发展状况简介51.2.1我国沥青路面发展历程简介51.2.2国内外沥青路面病害的一些相关研究51.3 本论文研究内容和意义52 沥青混凝土稳定性影响因素与病害成因分析72.1 沥青混凝土稳定性影响因素分析72.1.1行车荷载对沥青混凝土稳定性影响72.1.3沥青混合料类型对沥青混凝土稳定性影响92.1.4环境条件对沥青混凝土稳定性影响102.1.5压实方法对沥青混凝土稳定性影响112.2 沥青混凝土常见病害及特点112.3

10、 沥青混凝土常见病害形成原因分析122.3.1概述122.3.2沥青混合料的强度特性122.3.3沥青混合料的应力应变特性132.3.4沥青混合料的疲劳特性133 哈尔滨市哈平路道路工程简介及路面状况调查分析143.1 哈平路道路工程介绍及工程特点143.2 哈平路沥青路面状况调查结果分析153.3 哈平路沥青混凝土病害形成原因分析163.3.1裂缝163.3.2剥落松散183.3.3凹陷和坑槽183.3.4表面磨光194 哈平路沥青混凝土病害处理技术研究204.1 哈平路路面破损严重程度分析204.1.1路面破损面积换算204.1.2路面破损状况评价指标204.1.2哈平路目标路段的路面损坏

11、状况评价结果214.2 沥青混凝土路面病害常用处理技术研究214.2.1裂缝类及其他病害维修处治方法214.2.2沥青混凝土坑槽维修方法224.2.3沥青混凝土磨光维修处治方法224.2.4哈平路路面部分病害处理措施适用性224.3 哈平路沥青混凝土路面病害处理治方案研究224.3.1养护维修方案设计原则224.3.2养护维修方案224.4 哈平路路面病害处理方案技术论证244.4.1方案一的优、缺点244.4.2方案二的优、缺点244.4.3哈平路路面病害处理方案选择原则244.4.4总结255 结论27参考文献致谢哈尔滨市哈平路沥青混凝土病害成因分析及处理技术研究1 绪论1.1 本论文研究

12、背景及依据1.1.1国内外公路与城市道路状况简介五十年代以来，我国公路和城市道路的建设进入了快速发展的时期，我国沥青路面修建的数量迅猛增长，所占比重很大。截至2010年年底，我国公路总里程达到398.4万公里，高速公路总里程约7.4万公里，在世界上排在第二位，仅次于美国。根据沥青建设史料可知，英国在18321838年之间，用煤沥青在格洛斯特郡修筑了第一段煤沥青碎石路；法国于1858年在巴黎用天然岩沥青修筑了第一条沥青碎石路；到20世纪，使用量最大的铺路材料为石油沥青。目前世界各国的公路总长度约2300多万公里，约80个国家和地区修建了高速公路，建成通车的高速公路已达23万公里，其中美国、英国、

13、德国、法国、意大利、日本、加拿大和澳大利亚这些主要经济发达国家公路里程和高速公路里程占据了世界公路总里程和高速公路里程绝大部分。截止2010年美国拥有约10万公里高速公路，居世界第一，已完成以州际为核心的高速公路网。根据2008年至2009年世界知识年鉴统计数据，我将部分国家的公路建设状况列举于表1-1 中。 表1-1 国内外公路与城市道路状况 单位：万公里统计年份公路总里程高等级公路里程沥青路面中国2010年398.47.4美国2007年 646.587.5 (到2010年为10)英国2008年以前38.80.35法国2007年以前1081.1(高速)，2.8(国家)，3.7(省级)巴西20

14、07以前175.180.75(联邦级)委内瑞拉200396200无3.2300牙买加20081.79250.0786(一级公路)0.4991多哥20081.20400.2926(国家级)0.1650冈比亚20080.2390无0.0510喀麦隆20085无0.433南非20080.7436无0.1189德国200823.12新西兰20069.345981.0894澳大利亚200381.16阿曼4.4977无0.7407葡萄牙20057.84700.2341(国家级)1.2661(高速)备注：上表空格处代表没有确切统计数据1.1.2沥青混凝土性能与特点沥青路面是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层

15、与各类基层和垫层所组成的路面结构。由于沥青面层使用沥青结合料，因而增强了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性都得到提高。沥青混凝土路面有着良好的路用性能，具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、震动小、噪声低、施工工期短、养护维修简便等优点1。世界各国常把沥青路面作为城市道路和高等级公路的主要形式，而且获得越来越广泛的应用。沥青路面也是我国高速公路的主要路面形式，在我国建成的高等级公路中，70%以上是沥青路面。1.1.3沥青混凝土常见病害情况和分类自从我国第一条高速公路上海沪嘉高速公路建成以来，我国高速公路建设迅速发展。随着我国高速公路与城市道路的发展，所暴露出来

16、的问题也十分严重，路面出现了严重的早期损坏。沥青混凝土常见病害有裂缝（横向裂缝、纵向裂缝和网裂裂缝）、车辙、松散剥落和表面磨光、凹陷和坑槽、拥包等。国外习惯上按照损坏现象将早期损坏分为裂缝、修补和坑洞、表面损坏、水损坏及其他损坏。我国对沥青路面病害的分类也没有统一的标准，孙立军2教授等将沥青路面损坏分为四类，裂缝、变形、表面损坏和其他损坏，每一类损坏又有不同的表现形式。裂缝分为横向裂缝、纵向裂缝、反射裂缝、龟裂、块状裂缝、龟裂；变形分为沉陷、车辙和推挤；表面磨损分为磨光、麻面和坑槽；其他损坏包括泛油和补丁。1.1.4哈平路沥青混凝土路面状况简介及调查数据 哈平路连接三大动力路、和平路和和兴路，

17、是哈尔滨市内城市道路主干道（见图1-2），处于哈尔滨市二环上，其交通量大，交通荷载繁重。随着哈尔滨市汽车保有量的不断增长，交通量的不断增长，重载超载车辆的增多，增加了道路的负荷，造成路面破坏。又因为哈尔滨地处寒冷的中国东北地区，路面常年受到季节性冰冻气候的影响，环境因素的变化，材料和养护管理等各方面的原因，引起了沥青混凝土的破坏。哈平路的病害主要有裂缝（横向、纵向及网络裂缝）、车辙、松散剥落、表面磨光以及坑槽等。这些病害影响了运输的效率，降低了行车舒适性、行车安全性，从而降低了道路的通行能力。（哈平路位置图1-2） 为了方便研究，我首先对哈平路路面病害状况进行定性观测，然后随机抽取一段50米长

18、的路段（以下称为目标路段）作为研究对象，观测各种参数，用以本文的研究和探索，本次测量选择了哈平路公交站附近选择50米长路段定为目标路段进行观测，将目标路段分为5段，每段10米，该路段宽11.25m，面积共562.5m2，根据所列数据进行实际测量。而且，该路段具有如下特点，观测段两端都有转向车辆，中间直行车道分隔分明，两侧损坏较为严重，中间损坏较为轻微。下表1-1 1-5是有关参数的实际调查数据，将作为本文各章所涉及调查数据的依据。表1-1路面层结构组合 路面面层结构组合调查情况描述面层结构路面面层采用了沥青混凝土面层，采用三层结构，上面层、中间层和下面层。路面基层结构半刚性基层，厚度为20cm

19、左右。路基结构土基主要为砂质黑土表1-2 气候条件地区全年平均气温()最高月平均气温()最低月平均气温()全年日照时数(小时)全年降水量(毫米)最大月降水量(毫米)无霜期天数(天)湿度(%)风速(米 /秒)哈尔滨市5.30823.454-19.3922467.723472.323118.023142.76964.4622.49市区6.624.4-17.62337.843994.8174602表1-3 哈尔滨市民用车辆拥有量情况及哈平路交通统计指标单位2007年2008年全市私人全市私人民用汽车辆517594337702525624353634载货汽车辆113414591079834353579

20、载货汽车载重量吨位865565451099750545408910载客汽车辆305142187953335177216831载客汽车载客量客位7493799522143182314116023677汽车挂车辆21715423169840 表1-5 路面损坏状况统计路面损坏类型描述坑槽和凹陷此路段共有17处坑槽，约占27.65m2，其中测量路段1为5个，测量路段2为3个，测量路段3为0个，测量路段4为5个，测量路段5为4个，坑槽最大深度在30mm左右，坑槽发生处路面损坏严重，周围伴有大量的裂缝，发生在埋设地下管道井盖的坑槽也比较严重。剥落松散在路面大量的裂缝周围，伴随着路面沥青结合料与矿料脱落，

21、路面损坏处可见石砂，有些还有少量碎石，表面剥落严重，每天路面都需要环卫工人清扫路面，约占横向裂缝总面积的30%。表面磨光大部分路面磨损严重，观测时大多路段可以直接看到矿料和碎石，路面平整度较差，车辆行驶颠簸。表1-4 路面裂缝类损坏状况统计路面损坏类型分类条数或个数总长度(m)面积(m2)损坏密度(%)最大裂缝宽度(mm)描述测量路段1裂缝横向4条21.753012裂缝边缘有严重剥落，有较多支缝纵向1条108在内侧车道中网状4个33.757数条横、纵向裂缝交错，有严重剥落测量路段2裂缝横向5条20.625207裂缝边缘有中等剥落，有较多支缝纵向1条106在内侧车道中网状2条22.506数条横、

22、纵向裂缝交错，有轻微剥落测量路段3裂缝横向3条11.93806裂缝边缘有中等剥落，有较多支缝纵向1条107在内侧车道中网状0测量路段4裂缝横向6条36135裂缝边缘有严重剥落，有较多支缝纵向3条4908在内侧车道中网状3个1510数条横、纵向裂缝交错，有严重剥落测量路段5裂缝横向5条27.5815裂缝边缘有严重剥落，有较多支缝纵向2条98在内侧车道中网状5个106数条横、纵向裂缝交错，有严重剥落总计横向23条117.813平均值17.759纵向8条887.4网状19个26.57.25备注：计算损坏面积时，网状裂缝的面积直接量测，其他裂缝类面积要通过当量换算。1.2 国内外沥青路面的发展状况简介

23、1.2.1我国沥青路面发展历程简介 我国沥青路面的发展史，可以说路面材料的变革和进步促进了路面结构的技术进步。 在五、六十年代，我国的公路主要是砂石路，砂石料和粘土是最基本的路面材料。80年代中期，以京津唐高速公路建设为契机，我国开始进入了高等级公路建设的新时期，沥青混凝土路面逐渐成为高等级公路工程崭新的结构形式。国家“七、五”，“八、五”科技攻关，对沥青路面材料、结构、施工工艺、质量控制的研究得到了前所未有的深入，一系列先进的施工机械开始引入国内，施工技术规范和各种试验规程得到了全面修订，沥青路面的整体水平得到了很大的提高，开始走向世界的前列。随着国民经济和现代化道路交通运输的需要，沥青路面

24、必将有更大的发展。现在，我国的公路建设又进入了一个新的时期，严酷的交通环境对沥青路面提出了更高的要求，对沥青和集料都提出了更高的要求，开始采用改性沥青，沥青混合料采用沥青沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)。1.2.2国内外沥青路面病害的一些相关研究近二十年来，我国的公路和城市道路使用沥青材料修筑了相当数量的沥青路面。而我国现行弹性层状理论设计方法和设计指标，主要是考虑在车辆荷载的反复作用下，使路面具有相应的整体刚度（即承载能力），以及抵抗各结构层因拉应力或拉应变而产生的疲劳破坏3。对于当前出现的水损害、车辙、推移、拥包等病害，用弹性层状理论尚难以得出符合实际的设计结果，我国沥青路面出现早期损坏，许

25、多仅为13年4，为了克服路面损坏现象，国内进行了大量的研究。我国对沥青路面病害的研究上虽然晚于西方的一些发达国家，目前在研究沥青病害的书籍还不多，知识结构体系还不够完善，但是我国道路研究者们在面病害的研究方面已取得了不错的成绩。例如，同济大学孙立军教授编著的沥青路面结构行为理论，涵盖了多名道路研究者们得心血，其中对路面温度场预估、路面结构轮载分析、沥青混合料抗剪强度测定方法、沥青路面损坏的机制等研究。国内外许多调查研究列举了多种早期路面损坏，国外习惯上按照损坏现象将早期损坏分为裂缝、修补和坑洞、表面损坏、水损坏及其他损坏。国外很早就对路面损坏进行了调查和研究。例如，对于路面的早期损坏之一的水损

26、坏的产生和发展，Lewis R.Brown5，fraiz.Parker6等进行了深入的研究。目前，世界上许多学者都在对路基路面水、热、力三场耦合进行研究，不断探索着沥青路面损害的机理。目前，我国对此也在进行大量的研究，例如长安大学裴建中编著的沥青路面细观结构特性与衰变行为7，薛强、盛谦编著的沥青路面损坏的多场耦合效应及控制技术8等。 1.3 本论文研究内容和意义 随着国家公路网的逐步形成，新建公路的建设减少而现有公路的养护维修问题日益突出，我国公路建设工作重点开始由公路的规划、设计、施工等实体性工作，转移到如何管理和维护这些耗资巨大的公路建设上。目前我国沥青混凝土路面结构早期损病害比较严重，为

27、了延长路面使用寿命，降低养护成本将是公路沥青路面养护管理的主要任务。预计今后一个时期，我国公路将由建设为主，转为建设与养护并举，并逐步以养护为主。在这种形势下，研究沥青路面养护新技术，探索更科学的养护管理模式具有重要意义。 此次探索与研究，我立足哈尔滨市哈平路沥青混凝土的病害实际情况，本文将从哈平路沥青混凝土危害入手，详细分析哈平路的病害成因，找出沥青混凝土各种病害产生的原因，对路面实时地作出预防性养护和维修以及为道路的改扩建提供依据，并且提出路面病害治理方案，并以此作为结合最新科技成果，制定病害处理的各种方案，最后对各种方案进行综合论证，找出合理的处治方案和处理技术。具体来说，主本文的研究内

28、容包括以下几个部分。第一，沥青混凝土稳定性病害影响因素与病害的形成原因分析，主要包括集料、混合料类型、荷载和环境条件对沥青砼稳定性的影响，以及沥青路面的高温稳定性、低温抗开裂性和水稳定性等，然后通过对沥青材料的结构和力学特性进行分析，深入分析沥青路面产生裂缝、坑槽等各种病害的机理；第二，根据沥青混凝土路面病害形成原因分析原理和参数，调查哈平路道路交通量，重载交通，轴载谱以及哈平路道路工程的状况以及现阶段哈平路路面病害的特点，实际分析造成沥青混凝土常见病害形成的原因。第三，根据哈平路路面损坏状况的调查数据，运用路面损坏指数PCI评价哈平路路面损坏严重程度。最后，根据哈平路路面病害的成因分析情况和

29、路面损坏程度，结合各种沥青路面的施工技术，熟悉沥青路面的各种处置技术，结合哈平路道路的实际病害情况，制定符合实际的沥青路面处治技术方案，最后对哈平路路面病害处理方案技术进行论证及病害养护与维修方案选择的研究。第四，对本文进行总结，提出改进意见等。2 沥青混凝土稳定性影响因素与病害成因分析2.1 沥青混凝土稳定性影响因素分析沥青混凝土稳定性影响因素有：行车荷载、集料、组合料、沥青混合料类型、环境条件（温度与湿度）、压实方法。2.1.1行车荷载对沥青混凝土稳定性影响我国沥青路面方法采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性体系理论，汽车的总荷载通过车轴和车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以荷载作为荷

30、载标准，并且以100KN为标准轴载。汽车对道路的作用有静态荷载与动态荷载。当汽车停住在道路上时，对道路的作用是静态荷载，主要是轮胎传给路面的垂直压力Pi，轮胎与地面的接触部分，是不规则的图形，它的轮廓近似于椭圆形，在路面设计时，通常假设为圆形接触面，将车辆荷载简化为当量的圆形荷载。如下图（2-1）所示车辆静态荷载的计算图示。车轮静态荷载计算示意图2-1当量圆的半径r可以按以下公式（2-1）确定。 （2-1）对于双轮组车轴，如上图所示用双圆表示，称为双圆荷载，其当量圆直径d可以由下式（2-2）确定。 （2-2）汽车在道路上行驶时，汽车不仅是施加给路面垂直静压力，还给路面施加水平力和振动力。此时，

31、路面受到汽车施加的动态荷载。汽车在停驻、起动、匀速行驶、加速、减速和制动以及转向时对路面的影响是多方面的。如下各图显示车轮在各种行驶状态下作用于路面的垂直压力和水平力。由下图，Q值是汽车施加给路面的各种水平力，P值是车轮的垂直压力，路面的受力情况主要有以下几种情况。当汽车停驻在道路上时，路面只受到轮胎传递给路面的垂直压力，如图2-2 a图。当汽车道路上正常行驶（起动、匀速行驶、加速）时，车轮受到路面给它滚动摩阻力，路面也受到车轮给它施加的一个水平力，如图2-2 b图；当汽车在上坡行驶，或者在加速行驶时，为了克服重力与惯性力的作用，需要给路面施加向后的水平力，如图2-2 b图。当汽车在下坡行驶，

32、或者在减速行驶时，为了克服重力与惯性力的作用，需要给路面施加向前的水平力，如图2-2 c图；当汽车在弯道上行驶时，为了克服离心力，需要给路面施加侧向水平力，如图2-2 d图。a) b) c) d)(车轮动态荷载计算示意图2-2)若设q和p分别表示接触面上的单位水平力和单位垂直接触力，是路面与轮胎的附着系数则最大的水平力qmax应满足式（2-3）： （2-3） 在水平荷载作用下，路面面层结构直接遭受水平荷载作用，如果，沥青混凝土路面的抗剪强度不足，将会导致裂缝、车辙等路面损坏。在路面结构设计时，还要考虑各种车型轴载在总轴载中所占的比例，所以要探明路面的损坏的机理，必须对道路的交通组成，设计年限内

33、的累计交通量和各级轴载进行调查。不同重力的轴载给路面结构带来的损伤程度是不一样的，必须了解清楚各级轴载组成。而且，繁重的交通荷载，是导致哈平路沥青混凝土病害的一个重要原因。因为沥青路面在行车重复荷载作用下，往往因路面弯曲而产生开裂破坏。而且，设计时，还要完成轴载当量换算，我国规范规定，轴载换算分为三种情况，一是以弯沉值和沥青层的层底拉应力为设计指标，按式（2-4）换算；二是以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时，按式（2-5）换算；三是对于混凝土基层以拉应力为设计指标时，按式（2-6）换算。 （2-4） （2-5） （2-6）式中：N 标准轴载的当量轴次（次/日）； n 各种被换算车辆的租

34、用次数（次/日）； P 标准轴载； Pi各种被换算车型的轴载（KN）； C1轴载系数； C2轮组系数。 2.1.2集料和组合料对沥青混凝土稳定性影响集料是由不同粒径矿料颗粒组成，并在混合料中起骨架和填充作用的粒料，可分为粗集料、细集料和矿料，要有碎石、卵石、天然砂、人工砂、煤渣、矿渣等9 。集料是混凝土的主要组成材料之一，集料的质量对所制成混凝土的性能影响很大。 路面设计工作是一个系统工程，它不是单纯地厚度计算。因原材料性质决定沥青混合料或各种基层混合料的物理力学特性，各种混合料的性质决定了各结构层的路用性能，所以，材料直接影响路面质量与耐久性10。沥青混合料的剪切强度是一项重要的指标，沥青路

35、面的推移、拥抱、车辙都是剪切变形的结果。混合料对沥青混凝土稳定性有重要的影响，路面材料在低于极限抗拉强度下经受重复拉应力或拉应变时，导致路面出现破坏。2.1.3沥青混合料类型对沥青混凝土稳定性影响在进行沥青混合料选择时，要综合考虑气候条件、交通条件、公路等级、路面类型、结构层次等因素，选择合适的混合料类型，以提高路面的质量。在低温持续长的北方，或者交通负荷不是太繁重的路段，应充分考虑低温抗开裂性能，选用较小的设计空隙率；在高温、低温气候都比较恶劣且交通特别繁重的路段的道路，要求路面同时具备良好的高温稳定性和低温抗开裂性，选用合适的设计空隙率；在东北冰雪融化对路面有严重危害的地区，在考虑抗车辙稳

36、定性的同时，还必须重视密水的重要性，防止水损坏，选用适当减少设计空隙率。在进行沥青混合料配合比设计时，要根据沥青混合料稳定性检测数据，结合哈尔滨的天气和哈平路路面情况，保证道路的稳定性和耐久性。根据邓学均编写的路基路面工程给出的沥青混合料稳定性检测试验事例,结合哈平路道路工程特点和实际情况，得出检测试验案例如下表2-1至2-4。（1）高温稳定性检测在环境60，轮压0.7MPa条件下进行车辙实验，其动稳定度应符合下表（2-1）的要求。表2-1 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求气候条件及技术指标气候分区所要求的动稳定度（次/mm）试验方法最高月平均气温()24.49T 0719气候分区22 夏热

37、区普通沥青混合料，不小于800改性沥青混合料，不小于2400SAM混合料非改性，不小于1500改性，不小于3000排水式开机配磨耗层OGFC混合料3000（重交通量路段）（2）水稳定性检测在规定条件下进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，以检验沥青混合料的水稳定性，水稳定性以及浸水马歇尔试验的残留稳定度以及冻融劈裂试验的残留强度比表示，应达到表2-2所列出的要求。表2-2沥青混合料水稳定性检测技术要求气候条件及技术指标气候分区所的技术要求（%）试验方法全年降水量(毫米)439（250500）T 0709气候分区半干旱浸水马歇尔试验的残留稳定度（%） 不小于普通沥青混合料75改性沥青混合料，不小于8

38、0SAM混合料普通沥青75改性沥青80冻融劈裂试验的残留强度比（%）不小于T 0729普通沥青混合料70改性沥青混合料，不小于75SAM混合料普通沥青75改性沥青80（3）低温抗裂稳定性检测在-10的环境温度和50mm/min的加载速率下进行弯曲试验、测试破坏应变、破坏进度模量，用于评价低温抗开裂稳定性。不同沥青混合料的低温弯曲破坏应变应不小于表2-3的要求，如达不到要求，请重新调整沥青材料的品种、标号、用量。重新进行试验，直至满足要求为止。表2-3沥青混合料低温弯曲试验破坏应变应（）技术要求气候条件及技术指标气候分区所要求的破坏应变（）试验方法年极端最低温() -37.0T 0728气候分区

39、22 冬寒区普通沥青混合料，不小于2300改性沥青混合料，不小于2800（4）渗水性能检验取碾压机型的车辙试验试件进行渗水系数试验，其渗水系数应符合表2-4规定的要求。表2-4 沥青混合料试件渗水系数（ml/min）技术要求级配类型渗水系数要求（ml/min）试验方法密级配沥青混凝土，不小于120T 0730SAM混合料，不小于80OGFC混合料，不小于实测2.1.4环境条件对沥青混凝土稳定性影响影响路基路面稳定性的因素主要有温度和湿度的变化。路面材料的体积随路基路面结构内温度和湿度的升降而引起膨胀和收缩。沥青路面处于自然环境的影响中，经受持续变化着的各种环境因素的影响。而这些作用的结果主要集

40、中地体现为路面温度场的复杂分布。路基路面温度场受到环境因素的影响如下图（2-3）所示。 气候条件对路面结构内温度影响，包括气温、太阳辐射、风力、降水量、蒸发量和冷凝作用等。太阳辐射仅出现在白天，是促使路面温度在白天升高的重要因素，也是除气温之外最主要的影响因素。风力加强了空气的对流，使路面丧失部分热量。降水和蒸发降低由日照所提高的路面温度。相对气温和太阳辐射而言，云层状况、大气的相对湿度、风速、降水等其他环境因素对于路面温度场的影响十分有限，且与气温和太阳辐射之间具有一定的相关性。同时，路面材料和地区的地质特征对内在因素的作用有重大影响，路面材料内在因素一般是指从地球长波辐射热的散发和热的特性

41、，它包括路面材料和地基的热传导率、热容量、对辐射热的吸收的能力等。2-3 环境条件对路面温度场的影响因此，这些因素的影响可以通过气温和太阳辐射部分体现出来。气温和太阳辐射是影响路面温度的主要环境因素，二者与路面温度的影响具有滞后性和累积性的特点11。沥青材料是温度敏感型材料，温度对沥青路面的承载能力和使用性能都有显著影响。沥青路面的各种常见损坏，也直接或间接的与路面温度的分布状况有关。在众多环境因素中，气温对沥青路面温度场的影响最为显著。在气候较寒冷地区，当在冬季气温下降时，特别是急骤降温时，沥青混合料发生收缩，如果收缩受阻，就会产生拉应力，该应力超过沥青混合料的抗拉强度，路面就会产生开裂。沥

42、青混合料在低温下的抗拉强度同沥青的性质、沥青含量、矿质混合料的级配、温度等因素有关。而且，路基路面结构的稳定很大程度上取决于各结构层的湿度变化。对于沥青混凝土，水使沥青从石料表面剥落造成剥落、松散、坑槽等病害。路基回弹模量随湿度增长而急剧下降，不适宜的路基湿度，将影响路基的强度、刚度和稳定性，最终对沥青混凝土路面造成不利的影响。2.1.5压实方法对沥青混凝土稳定性影响在目前的道路施工过程中，对路基路面压实多数是使用振动压路机。压实方法会影响沥青混合料的内部结构，沥青混凝土在施工时，沥青混合料经碾压后，在高温下处于半流态的沥青和矿粉组成的胶浆被挤进矿料间隙中，同时集料被强力排列成具有一定能够骨架

43、的结构。道路建成后，在行车荷载作用下，密实过程进一步发展，在轮辙位置产生局部沉陷。压实不当会造成路面早期破坏如裂缝、坑槽、拥包以及车辙等)，造成的直接后果是：影响路面的使用寿命、增加养护费用、车辆损耗和油耗以及影响行车安全12。2.2 沥青混凝土常见病害及特点沥青混凝土常见病害有裂缝（横向裂缝、纵向裂缝和网裂）、车辙、松散剥落和表面磨光、凹陷和坑槽、拥包等。(1)裂缝 裂缝是高等级公路沥青路面最主要的一种损坏形式，其形式是多种多样的，裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。横向裂缝是指垂直于行车方向裂缝。按其成因，可以分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝。 荷载型裂缝首先在路面的地面发生

44、，在车辆荷载的反复作用下，裂缝逐渐向上扩展到表面。非荷载型裂缝是横向裂缝的主要形式，它又可以分为面层裂缝和基层发射裂缝。沥青面层缩裂主要发生在冬季气温较低的地区或发生温度骤变的地区13。纵向裂缝主要发生在沥青路面两路幅接茬处，或者由于路基不均匀沉陷，导致路面能明显看出路面纵向的裂缝。 网裂主要发生在冰雪融化，在融雪期间冰融交加的春季，恶劣的天气环境引起了路面的损坏。而且，在路面在长期使用过程中老化也导致了路面网裂。(2)车辙 车辙是在交通荷载因素和气候因素共同的反复作用下，路面轮迹带逐渐下洼，产生永久变形的积累，最终导致路面出现车辙。主要发生在渠化交通的沥青混凝土路面。(3)松散剥落松散是直接

45、影响行车安全的路面病害，松散可能出现在整个路面表面。松散剥落是指沥青从矿料表面脱落在车辆荷载的作用下沥青面层呈现松散状态，以致从路面剥落形成坑槽。(4)表面磨光沥青路面在使用过程中，在车轮反复滚动摩擦的作用下 ，集料表面被逐渐磨光，有时还伴有沥青不断上翻从而导致沥青路面泛油 ，尤其在雨季会因路面抗滑能力不足造成车祸。(5)凹陷和坑槽沥青混凝土路面产生的网裂、松散剥落，在行车荷载和天气因素的作用下，逐渐形成坑槽，或者在冰冻季节路面发生水毁现象逐渐出现坑槽，或者局部路面强度不足，在行车荷载的作用下产生凹陷。(6)拥包沥青混凝土的拥包是由于沥青路面的高稳定性不足造成的，主要由于沥青路面在水平荷载作用

46、下抗剪强度不足所引起的。2.3 沥青混凝土常见病害形成原因分析2.3.1概述 沥青混凝土路面病害的形成是多方面有原因造成的，路面直接受到环境因素、交通条件等多方面因素的影响，使得外界施加给路面的外力或者变形超过沥青路面所能承受的极限状态而出现路面损坏的现象，下面本文将从沥青混凝土的强度特性、沥青混合料的应力应变特性和疲劳特性三方面来论述沥青砼常见病害形成原因与三者的关系。2.3.2沥青混合料的强度特性 为了分析沥青路面的病害机理，探明常见病害形成原因与力学特性关系，首先要研究表征沥青混合料力学强度的参数抗压强度、抗剪强度和抗拉（包括抗弯拉）强度。一般沥青混合料均具有较高的抗压强度，而抗剪强度和

47、抗拉强度则较低。因此，沥青路面的损坏，往往是由拉裂或滑移开始而逐渐扩展。（1）抗剪强度沥青混合料的力学强度主要取决于集料颗粒间的摩擦力、嵌挤力和粘结力以及沥青与集料间的粘附性等，路面某一点在外荷载作用下受到的剪应力大于了沥青混合料的极限抗剪强度，就会产生抗剪损坏。沥青路面的推移、拥抱、车辙都是剪切变形的结果，所以沥青混合料的剪切强度是一项重要的指标。沥青混合料的剪切破坏可按摩尔库仑原理进行分析。材料在外力作用下如不产生剪切破坏，则应具备下列条件 （2-7）式中：max在外荷载作用下，某一点所产生的最大的剪应力; 在外荷载作用下，在同一剪切面上的正应力； c材料的粘结力； 材料的内摩阻角。（2）

48、抗拉强度在气候较寒冷地区，冬季气温下降，特别是急骤降温时，沥青混合料发生收缩，如果收缩受阻，就会产生拉应力，该应力超过沥青混合料的抗拉强度，路面就会产生开裂。沥青混合料在低温下的抗拉强度同沥青的性质、沥青含量、矿质混合料的级配、温度等因素有关。沥青的粘滞度大，或沥青含量较大，沥青混合料具有较高的抗拉强度。密级配混合料的抗拉强度较开级配混合料高，在低温下沥青混合料的抗拉强度随温度降低而提高，形成一个峰值（脆化点），低于脆化点后则强度下降。（3）抗弯强度 沥青路面在行车重复荷载作用下，往往因路面弯曲而产生开裂破坏。沥青混合料的抗弯拉强度，取决于所用材料的性质（沥青的性质、沥青的用量、矿料的性质、混

49、合料的均匀性）及结构破坏过程的加荷状况（重复次数、应力增长速度等）。2.3.3沥青混合料的应力应变特性沥青混合料是一种弹性粘塑性材料，在应力应变关系中呈现出不同的性质。有时仅呈现为弹性性质，有时则主要呈粘塑性性质。而大多数情况下，几乎同时综合呈现上述性质。掌握表征这些性质的指标，就能正确地判断沥青混合料在不同条件下的特性，特别是沥青混合料在最高和最低温度下的变形特性。沥青混合料在冬季低温时具有很高的粘滞度，因而应力松弛时间大大超过荷载作用时间。在此情况下，沥青混合料就呈现为弹性体，并且具有弹性体的变形特性。夏季高温时，沥青混合料的粘滞度迅速降低。因此，应力松弛时间也就大大缩短，与荷载作用时间接

50、近或比它短得多，在临界状态下就产生塑性变形。由此可见，沥青混合料的应力应变特性，不仅同荷载大小和作用时间有关，而且与材料的温度有关。2.3.4沥青混合料的疲劳特性沥青混合料的变形和破坏，不仅与荷载应力的大小有关，而且同荷载作用次数有大关系。影响沥青混合料疲劳特性的因素很多，除了与材料的性质（种类、组成等）、环境因素（温度、湿度等）、加荷方式等因素有关外，还取决于沥青混合料的劲度。3 哈尔滨市哈平路道路工程简介及路面状况调查分析3.1 哈平路道路工程介绍及工程特点 哈平路早期是通往郊区的二级公路，随着交通量的增大，路面逐渐满足不了交通使用者的需求，道路进行了改扩建目前，哈平路是双向四车道，道路中

51、间用护栏作为中央分隔带隔开，两侧有公交车专用车道。该路段基层采用了半刚性基层，面层采用了沥青混凝土。而且，哈平路又一次拓宽改造工程于今年正式启动开工建设，今年将对哈平路公铁立交桥北侧引道(九州电器)向南至绕城高速，全长3.7公里进行双向8车道拓宽改造(原道路为双向4车道)，其中包括一座500米长双向4车道桥梁进行拓宽改造。同时，这也反映出哈平路交通量的急剧增长和交通的繁重程度。如下图（3-1）和（3-2）分别显示哈平路的改扩建横断面示意图和现阶段横断面示意图。图3-1 哈平路改建前道路横断面示意图图3-2 哈平路道路横断面示意图哈平路在改扩建时，基层使用了半刚性基层，面层为沥青混凝土。如路面结

52、构示意图图3.1.4，可以清楚的看出哈平路沥青混凝土的路面结构。图3-3 哈平路路面结构示意图半刚性基层是运用石灰无机结合料，对级配集料作稳定处理的基层机构。半刚性基层经过适当养生后，稳定性好，机构本身自成板体，具有较高的路面结构刚度。但其不足之处是脆性大，抗变形能力差。当在半刚性基层上铺筑较薄的沥青面层时，由于沥青对温度的敏感性，以及在疲劳荷载作用下，半刚性基层裂缝便反射到面层上形成反射裂缝。其中，横向裂缝是半刚性基层沥青面层破坏的主要形式，它包括沥青面层本身的低温收缩裂缝、温度疲劳裂缝、半刚性基层收缩反射性开裂及土基土壤收缩引起的开裂等许多复杂情况，是多种因素综合的结果。这些裂缝主要发生在

53、降温过程中，而温度应力是最直接的原因14。而且，对于石灰稳定土基层，如果基层施工方法和压实方式以及保湿养生条件不当时，容易造成半刚性基层的干缩开裂，或者在环境因素和在交通荷载的共同作用下，基层产生干缩开裂，石灰稳定类基层这些缩裂会反射到路面，造成路面的损坏。并且哈平路道路面层为沥青混凝土，而沥青路面属柔性路面，其强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。 3.2 哈平路沥青路面状况调查结果分析根据对哈平路路面的调查，哈平路沥青混凝土病害主要有裂缝（横向、纵向及网状裂缝）松散剥落和表面磨光、坑槽等，尤其是裂缝，并且裂缝的数量在该路段所有的路面病害所载比例最大，松散剥落和坑槽等病害也比较严重

54、。从抽取的哈平路观测路段调查数据显示，从哈平路公交站台到花卉市场公交站之间的路段，路面损坏非常严重，整条路到处是裂缝，其次是松散剥落，有些地方还有不同大小的坑槽，路面磨损较为严重。观测路段总面积为562.5m2，裂缝总面积约为89.8m2，约占总面积的15.96%，横向裂缝23条，纵向裂缝4条，19处有网状裂缝，裂缝最大宽度为达15mm，其中一条纵向裂缝约为47m，发生在中间机动车道的路中央位置，笔直延伸至整条道路。在路面大量的裂缝周围，伴随着路面沥青结合料与矿料脱落，路面损坏处可见石砂，有些还有少量碎石，表面剥落严重，每天路面都需要环卫工人清扫路面。而且，占路面总面积70%的路面磨损严重，观

55、测时大多路段可以直接看到矿料和碎石，路面平整度较差，车辆行驶颠簸。此路段共有17处坑槽，约占27.65m2，占路面总面积的4.9%，坑槽最大深度在35mm左右，坑槽发生处路面损坏严重，周围伴有大量的裂缝，发生在埋设地下管道井盖的坑槽也比较严重。根据观测和测量数据可知，占路面总面积6070%的路面损坏，其中，裂缝类在所有路面病害中所占的比例最大。 根据调查结果显示，观测段两端都有转向车辆，中间直行车道分隔分明，两侧损坏较为严重，中间损坏较为轻微。如下图（3-4）所示，用虚线方框圈出的部位路面损坏较为严重，70%80%的路面损坏在该区域，而且，该图方框一内路段五的路面损坏更为严重。据此，本论文着力

56、这个现象将进行深入的分析沥青路面病害的形成原因，用虚线括出的两个区域，由于转弯车辆特别多，公交车和普通车辆混合行驶，交通条件复杂，这两个区域路面受力情况也相对中间路段复杂。方框一内路段五路段，公交车经常从这里转弯进入里侧车道，路面受到车辆施加给路面的侧向水平力。而且，车辆经常在方框一和方框二区域内进行加减速的操作，这两个区域常受到车辆施加的加速荷载，并且汽车在起动和制动过程，施加给路面的水平力相当大。 哈平路路面裂缝损坏严重，除了受到来自车辆荷载的影响，还来自环境因素的影响，哈尔滨季节性冰冻地区，低温的冬季是造成哈平路路面网裂的重要原因。沥青混合料是温敏性材料，受到温度升降的影响。图3-4 哈

57、平路目标测量路段示意图3.3 哈平路沥青混凝土病害形成原因分析3.3.1裂缝 根据沥青路面病害形成机理，哈平路沥青路面出现裂缝可以分为两大类：一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，另一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝。下面将针对三种类型的裂缝（横向裂缝、纵向裂缝和网裂）的形成原因进行深入的分析。哈平路沥青混凝土路面路面各种裂缝如下图(3-53-7）所示。为了方便哈平路路面病害形成原因分析，根据目标测量50m路段，观测路段总面积为562.5m2，裂缝总面积约为89.8m2，约占总面积的15.96%，横向裂缝23条，纵向裂缝4条，19处有网状裂缝，裂缝最大宽度为达15mm，其

58、中条一条纵向裂缝约为47m，发生在中间机动车道的路中央位置，笔直延伸至整条道路。产生纵缝的原因可以归纳为以下几条：（1）由于哈平路改扩建时路基压实度不够或者压实不合理，路基产生不均匀沉降或者冻胀作用而产生的，在行车道的轮迹带处，因为行车荷载的重复作用，会引起纵向的疲劳裂缝15；（2）铺筑沥青面层采用分幅摊铺时，接缝处理不当，结合不良，对接缝处碾压不密实，造成路面渗水或面层压实未达到要求，由于两幅接茬处为处理好，在行车荷载和大气因素的影响，沥青面层在两路幅处出现了纵向裂缝，如图（3-6）所示。（3）结构设计不合理，未充分考虑到各种不利因素，施工质量不好，沥青路面面层厚度不足，路面强度明显不能满足

59、行车要求。在行车作用下，特别是超大吨位车辆的频繁碾压，沥青路面很快开裂。随着哈尔滨经济的发展和交通需求的增加，哈平路原有的路面强度日趋不足，路面满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需求，沥青路面过早产生疲劳破坏，沥青路面很快开裂。（4）在季节性冰冻的哈尔滨，选用高粘度、低稠度的沥青，其温度敏感性较低，能延迟温度裂缝的产生；沥青未达到适合本地区气候条件和使用要求的质量标准，低温抗变形能力较差，致使沥青面层在低温下产生收缩开裂。（5）哈尔滨地处东北季节冰冻地区，冬季温度较低，春季温度骤变。当沥青路面层中的平均温度低于其断裂温度时，或者在降温过程中沥青面层所产生的拉应力超过其在该温度时的抗拉强度时，沥青路面层即发生裂缝。另外，哈平路沥青混凝土基层是半刚性基层，由于半刚性基层缩裂，反射到路面，形成裂缝。而且，土基和半刚性基层干缩和冻缩产生的裂缝，导致路面出现裂缝以横缝居多17。（6）温度裂缝，在受到北方寒流袭击时，沥青面层温度骤降，其产生的应力来不及松弛，也会导致沥青面层的开裂。由于