路面病害调查采用人工全幅目测进行
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公路路面病害检测公路是现代交通运输的重要组成部分,其路面状况直接影响着行车安全和行车舒适性。
为了及时发现和修复公路路面上的病害问题,提升公路的服务质量和使用寿命,公路路面病害检测变得至关重要。
本文将介绍公路路面病害检测的目的、方法和常见问题。
一、公路路面病害检测的目的公路路面病害检测的主要目的是及时评估公路路面的状况,发现并记录存在的病害问题。
通过对病害的分类、计量和定量,可以为路面维护和修复提供科学依据,保障公路的正常运行。
此外,公路路面病害检测还可以为公路建设工程提供技术指导和设计参考。
二、公路路面病害检测的方法1. 目视检测法:目视检测法是最常见且最简便的公路路面病害检测方法。
该方法通过人工巡视公路路面,发现并记录路面上的各类病害问题,如裂缝、鼓包、坑洞等。
目视检测法可以迅速发现病害,但无法对病害进行准确的计量和定量。
2. 机械检测法:机械检测法利用专业的检测设备对公路路面进行检测。
常用的机械检测设备包括路面扫描仪、路面红外线探测仪等。
这些设备能够对公路路面的病害进行高效、全面的检测,并能提供准确的计量数据。
机械检测法是目视检测法的有效补充,能够提高病害检测的准确性和工作效率。
3. 技术检测法:技术检测法借助先进的技术手段对公路路面进行病害检测。
例如,激光测距仪可以精确测量路面上的裂缝宽度和间距;地质雷达可以探测路面下的隐蔽病害。
技术检测法具有高精度、高效率的特点,对于复杂路况和重要路段的病害检测尤为适用。
三、公路路面病害检测的常见问题1. 病害识别问题:公路路面上的病害种类繁多,有时病害之间存在相似特征,需要经验丰富的技术人员进行准确识别。
为了提高病害识别的准确性,可以采用图像处理和人工智能等技术手段辅助检测。
2. 检测效率问题:公路路面的总长度巨大,传统的人工巡视方式无法满足大范围、高效率的病害检测需求。
因此,需要引入机械检测设备和自动化检测系统,提高检测效率。
3. 数据处理问题:公路路面病害检测获取的数据庞大,如何快速、准确地处理和存储数据成为一个挑战。
高速公路路基路面病害检测技术的合理选择高速公路是国家交通运输网络的重要组成部分,而路基路面病害则是影响高速公路安全和舒适性的重要因素。
为了及时发现并解决路基路面的问题,需要采用合理的检测技术。
本文将针对高速公路路基路面病害检测技术的合理选择进行分析和讨论。
一、高速公路路基路面病害的种类在高速公路运行过程中,会面临各种类型的路基路面病害,主要包括:裂缝、龟裂、坑洼、路面变形等。
这些病害会导致路面崩塌、行车安全隐患、车辆损坏等问题,因此需要及时检测和修复。
针对高速公路路基路面的病害检测,有多种技术可供选择,主要包括人工巡查、机械化检测、无损检测和遥感检测等。
1. 人工巡查人工巡查是一种最为传统的路面病害检测方法,其优点是操作简单、成本低廉、易于实施。
但由于人工巡查的主观性和偶然性,可能会出现漏检、误检等问题。
而且,对于大面积和深层的隐蔽缺陷,人工巡查往往难以发现。
2. 机械化检测机械化检测主要通过专用的检测车辆或设备进行路面的快速检测,其优点是可以实现大面积的快速检测,提高了工作效率。
但机械化检测需要专门的设备和车辆,成本较高,而且对于特定类型的病害检测效果有限。
3. 无损检测无损检测技术是一种通过声波、电磁波、激光等手段对路面进行非损伤性检测的方法。
其优点是可以实现对路面内部结构和深层缺陷的检测,操作简便、快速、准确。
但无损检测技术在实际应用中也存在着数据处理复杂、设备成本高等问题。
4. 遥感检测遥感检测是一种通过卫星遥感、航空摄影等手段对路面进行监测和分析的方法,其优点是可以实现对大范围区域的检测和监控,全方位、全天候的监测。
但遥感检测技术在实际应用中需要专业的数据处理和分析,成本相对较高。
针对不同的高速公路路基路面病害,需要根据具体情况选择合适的检测技术,综合考虑各种因素,进行合理选择。
人工巡查适用于路面病害比较明显、易于观察的区域,可以作为常规的巡查手段,并作为其他检测技术的辅助手段。
尤其是在一些高速公路出入口、收费站、桥梁等重要部位,可以通过人工巡查及时发现和处理病害。
城市道路路面病害检测与评估技术研究近年来,城市化快速发展,城市交通也随之不断增加,不少城市道路已经经历十几年甚至几十年的使用,而这些道路伴随着日复一日的使用,路面病害也越来越显著,给交通带来了不小的安全隐患和交通压力,同时也给城市建设带来了很大的质量问题。
为了保障城市交通的畅通和安全,对城市道路路面病害进行及时检测和评估势在必行。
一、城市道路路面病害的类型城市道路路面病害主要有以下几种类型:破碎、龟裂、沉降和变形、浮露、空鼓、剥落和坑洼。
这些病害的严重程度不同,对行驶车辆的影响也不同。
一般来说,轻微的路面病害可以通过简单的维修手段进行修复,较为严重的病害则需要采取较复杂的维修方式。
二、城市道路路面病害检测和评估的现状目前,城市道路路面病害检测和评估主要采用的方法是人工视觉和人工敲击法。
这两种方法都有其缺陷,人工视觉法需要大量的人力物力才能完成,同时对环境条件有着严格的要求。
人工敲击法虽然相对简单,但不仅需要对路面素质有较高的要求,而且会对路面造成二次损伤。
因此,以上两种方法难以满足城市道路路面病害检测和评估的需要。
近年来,无损检测技术和智能化检测手段被广泛采用。
无损检测技术主要包括声波、恒电流、渗流和激光等技术。
这些技术能够非破坏性地对路面进行检测,具有快速、准确、稳定等优点。
智能化检测手段可以通过一些智能设备对路面病害进行自动检测,并自动评估路面的状况,从而减少人力物力的成本。
三、城市道路路面病害检测和评估技术的前景随着人工智能、机器视觉、大数据等技术的发展,未来城市道路路面病害检测和评估技术将会朝着智能化、自动化方向发展。
例如,利用计算机视觉技术将视频图像转化为数字图像,通过深度学习等算法来识别和分类路面病害,从而实现自动化的检测和评估。
此外,结合无人驾驶技术,可以将自动化的检测与维修相结合,实现自动化的路面维护。
总之,城市道路路面病害检测和评估技术的研究和发展有助于提升城市交通的安全性和效率,减少路面维修的成本和时间。
2017年第4期广东公路交通Guangdong Highway CommunicationsVol.43 No.4Aug.2017文章编号:1671-7619 (2017)04-0011-04路面病害分类评价及现场测试方法分析汤森林,王子彬(1.公路交通安全与应急保障技术及装备交通运输行业研发中心,广州510420;2.广东华路交通科技有限公司,广州510420)摘要:针对交通行业现行标准对路面病害分类评价的不同,以及现场病害调查方法的缺失,分析了不同标准对 沥青路面和水泥路面病害分类的差异,提出了修改的意见及建议,为标准的修订提供支持。
结合日常大量的路 面病害调查和现场试验验证,提出了人工和自动化设备路面病害调查方法,分析了两种测试方法的适用性。
关键词:沥青路面;水泥路面;路面病害;分类;测试方法中图分类号:U416. 03 文献标志码:B0概述我国目前常用的路面结构类型主要包括沥青路面和水泥路面。
沥青路面主要是指铺筑沥青面层的路面结构,根据基层形式的不同可分为柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面、全厚式沥青路面。
我国常用的高速公路沥青路面为半刚性基层沥青路面,其典型的结构型式如表1。
表1沥青路面常用的路面结构型式厚度/cm结构类型4上面层:(A级或改性)沥青AC-13或Sup -13 或 SMA-136〜8中面层:(A级或B级或改性)沥青AC-20 或 Sup-196〜8下面层:(A级或B级)沥青AC-25或Sup -2530〜40基层:水泥稳定碎石或二灰碎石20〜40底基层:二灰土或石灰土水泥路面主要指以水泥混凝土作面层(配筋 或不配筋)的路面。
按照是否配筋可分为普通混 凝土路面、钢筋混凝土路面、连续配筋混凝土路面、钢纤维混凝土路面等;根据基层形式的不同可 分为半刚性基层水泥混凝土路面和刚性基层水泥 混凝土路面。
我国高速公路常用的水泥混凝土路 面为半刚性基层水泥混凝土路面,其典型的结构型式如表 2。
高速公路路基路面病害检测技术的合理选择随着高速公路建设的不断扩大,对路基路面病害检测技术的需求也越来越高。
合理选择路基路面病害检测技术,对于及时发现和修复道路病害,保障交通安全和路况良好具有重要意义。
本文将从以下几个方面进行分析,以期为高速公路路基路面病害检测技术的合理选择提供一些建议。
一、检测方法选择高速公路路基路面病害检测方法有多种,主要包括人工检测法、仪器检测法、无损检测法等。
人工检测法一般是依靠检测人员对路面进行视觉和经验判断,其优点是操作简单,成本低,适用于小范围的病害检测。
人工检测法存在主观性和一定的局限性,很难准确评估路面病害的严重程度。
仪器检测法主要是通过使用专用的仪器和设备来对路面进行检测,如钢板衍射测定仪、强度计等。
这种方法能够提供较准确的数据,并且能够对较大范围的路面进行检测,但是设备和仪器的成本比较高,操作复杂,需要专业人员进行操作和维护。
无损检测法是近年来新兴的一种检测方法,它通过使用地震波、红外线、声波等无损技术对路面进行检测,能够对路面病害进行快速、准确的评估,具有非常高的应用潜力。
综合考虑实际情况和需求,高速公路路基路面病害检测技术的合理选择应倾向于仪器检测法和无损检测法。
仪器检测法能够提供准确的数据,适用于对较大范围的路面进行检测;无损检测法则能够快速评估路面病害,具有创新性和高效性的特点。
两种方法互补性较好,结合使用可以提高检测结果的准确性和全面性。
二、仪器设备选择选择适合的仪器设备是进行高速公路路基路面病害检测的关键。
在仪器设备选择时,需要考虑以下几个因素:1. 检测精度:仪器设备的检测精度是评估其实用性的重要指标。
高精度的设备能够提供准确的数据,减少误判和漏检的概率。
2. 检测速度:高速公路路基路面病害检测需要对大范围的路面进行检测,因此检测速度是一个重要的考虑因素。
选择检测速度较快的设备,可以提高工作效率,减少检测时间和成本。
3. 操作便捷性:仪器设备的操作是否简便、易学,对操作人员的技能要求是否较低,这些都是选择设备时需要考虑的因素。
高速公路路基路面病害检测技术的合理选择随着社会经济的发展和人口增加,高速公路的建设和使用量也逐渐增加。
为了保障高速公路的安全运营和使用寿命,对高速公路路基路面进行病害检测技术的选择显得尤为重要。
高速公路路基路面病害主要有裂缝、坑洞、脱空和路面变形等。
这些病害会影响行车的平稳性和安全性,因此需要进行定期的病害检测和维修。
根据病害检测的目的和要求,我们可以选择以下几种合理的技术。
首先是目视检测。
目视检测是最简单、最常用的一种病害检测技术。
它通过人工观察路面上的病害进行识别和评估。
这种方法操作简单,不需要使用专业设备,成本低廉。
但它的依赖于观察者的经验和专业知识,识别的准确性和一致性有待提高。
目视检测需要大量的人力和时间投入,对交通的影响较大。
其次是摄像机检测。
摄像机检测是将高清摄像机安装在车辆上进行路面病害的拍摄和分析。
通过对视频图像的处理和识别算法,可以实现自动化的病害检测,并生成病害的报告和统计数据。
这种方法可以大大减少人工的投入,提高检测的效率和准确性。
但是摄像机检测需要考虑设备的稳定性和高速行驶的影响,对摄像机和图像处理算法的要求较高。
再次是无损检测技术。
无损检测技术是利用物理原理和设备对路面进行内部和表面的检测。
这种方法可以直接获取路面的材料、结构和病害的信息,不需要对路面进行破坏性的采样和检测。
无损检测技术包括地雷、雷达、红外线和超声波等。
这些技术可以实现对路基路面的全面和及时的检测,但需要专业设备和技术支持,成本较高。
最后是激光扫描技术。
激光扫描技术是利用激光雷达对路面进行扫描和测量。
通过对激光的反射和回波的分析,可以获取路面的高程、形态和病害的信息。
这种方法可以实现对路面的快速和高精度的测量,可以用于大面积的病害检测和评估。
但激光扫描技术对设备和技术要求较高,成本也较高。
高速公路路基路面病害检测技术的合理选择应根据病害检测的要求和可行性来确定。
对于简单的病害检测,可以选择目视检测和摄像机检测;对于复杂和全面的病害检测,可以选择无损检测技术和激光扫描技术。
公路工程常见病害及试验检测方法摘要:我国近些年城镇化建设脚步不断加快,这促使基础设施建设数量不断增多。
公路工程作为交通基础设施中重要的组成内容,其质量情况直接关系着区域经济的发展、国民的安全便捷出行,通过检测能够明确公路工程的质量情况,从而采取有效的维修养护措施,提高公路工程使用性能,延长公路的使用寿命。
从公路检测的现状来看,若想保证检测效率达到要求,必须要有效落实快速检测技术,确保现有资源能够得到充分利用。
路基路面检测是不可忽视的,而要使得检测目标能够切实达成,应该要将快速检测技术的作用切实发挥出来。
本文主要论述了公路工程常见病害及试验检测方法,以供参考。
关键词:公路工程;病害;试验检测引言路基路面作为公路工程的主要组成之一,公路工程在运营当中,因为多方面因素的影响,路基路面会产生相应的病害问题,这些问题对于公路的正常使用有一定的影响,甚至对于人们的生命财产安全有很大的危害。
所以,公路路基路面就需要结合实际状况通过科学合理的预防养护。
除此之外,还可以通过传统和现代检测技术有效结合的检测方式,加强对路基路面质量的检测。
1公路路基路面病害检测的意义公路建设是交通工程建设的基础,所以公路路基路面的施工不仅会影响公路的安全和使用寿命,也会影响整个工程的建设。
公路路基路面病害检测是维护公路质量的重要方法,也是公路建设中的重要环节。
我国公路建设发展的过程中,公路路基路面的检测技术逐步引起社会的关注,影响公路质量的因素是多方面,材料、施工技术、维护工作等,都是影响公路质量的重要因素,所以公路施工的过程中,首先要对材料进行检测。
选取材料必须要符合公路施工标准,材料到达现场之后,相关检测人员必须要对材料进行筛选,将不合格的材料排除。
随着科学技术的不断发展,道路施工中所需的材料出现了许多品种,很多新兴材料不断被研发出。
新兴材料的出现有着明显的优势,可以保障工程的质量,但也提高了工程的成本。
解决这一问题的主要方式便是降低材料的不合格率,所以施工单位不仅要严格按照施工标准,还要加大对公路路基路面的检测力度。
高速公路混凝土路面病害检测技术规程一、前言随着我国高速公路的不断发展,高速公路混凝土路面的质量和安全问题越来越受到关注。
为确保高速公路的正常运营和行车安全,对于路面病害的检测和修复工作显得尤为重要。
本文将详细介绍高速公路混凝土路面病害检测技术规程。
二、病害分类高速公路混凝土路面病害主要包括以下几种类型:1. 沉降:路面整体下沉或局部下沉。
2. 裂缝:路面出现不同宽度和深度的裂缝。
3. 鼓包:路面表面局部起伏,形成凸起。
4. 起砂:路面表面出现砂粒,影响行车安全。
5. 剥落:路面表面出现局部或整体剥落。
6. 水损:路面受水损害,表面出现龟裂、脱落等现象。
三、检测方法1. 目视检测:对于裂缝、鼓包、起砂、剥落等病害,可以通过目视检测的方式进行。
检测人员需在路面上行走,仔细观察路面表面情况。
2. 摄像检测:采用高清摄像机对路面进行拍摄,然后通过计算机分析图像,检测出路面的病害情况。
3. 无损检测:采用无损检测仪器对路面进行测试,主要包括回弹式无损检测仪、超声波无损检测仪、电子万能试验机等。
无损检测可以检测出路面的强度、韧性等参数,从而预测路面的寿命和病害发生的时间。
四、检测要点1. 检测时间:最好在早晨或傍晚进行检测,避免在强光下进行检测。
2. 检测地点:应选择路面病害相对集中的路段进行检测,以便更好地了解路面整体情况。
3. 检测标准:应按照国家和地方的相关标准进行检测,以确保检测结果的准确性和可靠性。
4. 检测人员:检测人员应具备一定的专业知识和经验,能够准确判断路面病害的类型和程度。
五、检测报告对于检测出的路面病害,应及时编写检测报告,报告应包括以下内容:1. 检测时间和地点。
2. 路面病害类型和程度,包括病害的数量、面积和深度等参数。
3. 病害的位置和分布情况,应标明在路面上的具体位置,并用图表等形式展示。
4. 病害原因和影响,分析病害产生的原因,并说明对行车安全和路面使用寿命的影响。
5. 处理建议,根据病害的类型和程度,提出相应的处理建议,包括维修、更换等。
高速公路路面病害的检测与修复随着交通运输的发展和城市化进程的加快,高速公路在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
然而,由于长期使用和自然因素的影响,高速公路路面病害问题日益突出。
为了保障行车安全和提高道路使用寿命,高速公路路面病害的检测与修复显得尤为重要。
一、高速公路路面病害的分类与检测方法高速公路路面病害多种多样,一般可以分为结构病害和功能病害两大类。
1. 结构病害:包括裂缝、鼓包、坑洼等。
常用的检测方法有目测法、视觉观察法、测量仪器法等。
目测法是最简易、最常见的方法,通过人工观察路面情况来判断是否存在结构病害。
视觉观察法借助倒车镜、望远镜等工具,以更加细致的方式检测路面病害。
测量仪器法则使用激光测距仪、摄像机等先进的技术设备进行数据采集和分析处理,能够更加准确地定位和判断结构病害的程度。
2. 功能病害:包括噪声、水浸、坡度不合理等。
常用的检测方法包括噪声监测、水浸检测、坡度测量等。
噪声监测通过专业的噪声仪器测量路面交通噪声,以评估路面功能状态。
水浸检测主要借助地下水位检测仪等设备,检测路面是否有积水现象。
坡度测量则通过测量仪器来判断路面坡度是否符合标准。
二、高速公路路面病害的修复方法高速公路路面病害的修复方法需要根据具体情况来决定,下面介绍几种常用的修复方法。
1. 补补坑洞:对于坑洼等结构病害,常采用补补坑洞的方法进行修复。
首先,清理和修整坑洞边缘,确保坑洞周围平整。
然后,将适量的修补材料填充到坑洞中,用压实设备进行振实,最后平整路面并养护。
2. 翻浇结构层:对于路面鼓包等较严重的结构病害,经常采取翻浇结构层的修复方法。
具体做法是在病害区域周围预留一定范围,并进行切割开挖,然后重新浇筑结构层,最后进行养护。
3. 表层修复:对于功能病害较为常见的路面病害,如噪声、水浸等问题,往往通过表层修复来解决。
常见的方法包括砂浆封闭、喷涂等,通过涂覆耐磨材料或防水材料来修复路面,提高路面功能性能。
三、高速公路路面病害的修复关键技术高速公路路面病害的修复不仅需要合适的修复方法,还需要关键的技术支撑。
高速公路混凝土路面病害检测技术规程一、前言随着我国高速公路建设的不断发展,高速公路混凝土路面的质量和安全问题也备受关注。
为了保障高速公路的正常使用,减少交通事故的发生,本文将详细介绍高速公路混凝土路面病害检测技术规程。
二、检测方法高速公路混凝土路面病害的检测方法主要包括目视检测、手触检测、声音检测、车载激光检测和无损检测等。
1. 目视检测目视检测是最常用的检测方法之一,通过肉眼观察路面病害,如龟裂、麻面、坑洞等。
目视检测的优点是简单易行,但其缺点也比较明显,如检测精度低、视野受限等。
2. 手触检测手触检测是指通过手感来检测路面病害,如检测路面凹凸不平、松动等。
手触检测的优点是可以检测到目视检测无法发现的一些病害,但其缺点也比较明显,如不适合应用于大面积的检测、检测人员的技能要求较高等。
3. 声音检测声音检测是指通过听觉来检测路面病害,如检测路面的空鼓、裂缝等。
声音检测的优点是简单易行、检测速度快,但其缺点也比较明显,如检测精度较低、受环境噪声的影响较大等。
4. 车载激光检测车载激光检测是指通过车载激光设备来检测路面病害,如检测路面的平整度、坑洞等。
车载激光检测的优点是检测速度快、精度高,但其缺点也比较明显,如设备成本较高、需要专业技术人员操作等。
5. 无损检测无损检测是指通过无损检测仪器来检测路面病害,如检测路面的厚度、强度等。
无损检测的优点是非破坏性,可以检测到目视检测和手触检测无法发现的一些病害,但其缺点也比较明显,如设备成本较高、需要专业技术人员操作等。
三、检测标准为了保障高速公路混凝土路面的质量,我国制定了相关的检测标准,如《混凝土路面病害检测规程》、《高速公路混凝土路面技术标准》等。
检测标准可以提供检测的依据和方法,同时也可以规范检测的流程和要求。
四、检测流程高速公路混凝土路面病害检测的流程主要包括以下几个步骤:1. 检测前准备在进行检测前,需要对检测设备进行检查和校准,同时需要对检测区域进行清理和扫除。
路面病害调查采用人工全幅目测进行,调查后发现,路面整体状况良好,管养及时、到位,但由于施工因素及特殊气候、运营环境等综合因素的影响,局部路段存在不同的现象,表现为:
(1)K662+400~K662+800上行行车道,该路段在使用1年后,由于沥青路面严重车辙及拥包,随即采用铣铇上面层利用石灰岩沥青混合料加铺,处治后的路面又产生车辙,2011年10月再采用微表处填充车辙,随后又产生坑槽,而且主要特征为坑槽修复好后,沿着纵坡方向(纵坡0.56%)的路面又会出现坑槽,但中面层基本完好。
原因分析:
①采用石灰石沥青混合料修复路面的过程中,由于是小面积施工,施工条件和质量控制不严,造成路面在很短时间内产生车辙;
②沥青混合料上面层和中面层之间存在层间水;
③填补车辙的时候,车辙中存在水;
④随着坑槽修复过程中的扰动,各种原因引起的已经存在的路面结构中的水,在外力作用下,沿着纵坡流动,积存在另一处,行车作用下,在新的一处出现坑槽。
综合分析,该段属于重铺沥青混凝土时的施工质量控制不好以及可能存在的层间水综合导致,该路段路面照片见图1-4。
(2)k694+950~k695+200 上行行车道
该路段坑槽比较密集,目前都已补好,也伴有少量浅车辙。
(3)k663+000~k663+400 上行行车道
该路段车辙比较大,两侧伴有隆起。
经过现场切割取样后,发现中面层有松散现象。
建议,将中上面层都铣铇掉,重新加铺。
中面层采用原材料与结构,中上面层均采用SBS改性沥青。
选择某高速公路的5个有代表性的道路段面,分别在行车道的车辙槽处和停车道上钻芯取样,断面芯样位置及取芯数目如图1-6。
对不同面层的混合料先后进行厚度测量、空隙率测定、沥青抽提试验及集料筛分试验,分析变化规律。
1.2.1芯样厚度变化规律分析
芯件的总厚度及各结构层的厚度测量数据如表1-6,路面总车辙量及各从芯样各沥青层的厚度分析来看,上、中、下面层均有车辙产生。
总体上说,中面层产生的车辙最大,下面层次之,上面层产生的车辙最小,即路面车辙变形主要是由中、下面层的厚度变化引起的。
其主要原因是虽然上面层温度较高,所承受的压应力最大,但剪应力比中面层要小,另外,上面层选用的结合料和集料均为优质材料,沥青结合料在60℃以上的高温条件下仍具有较高的粘结强度,混合料抗车辙能力较强,所以产生的车辙变形并不大;而中、下面层所受压应力虽然比上面层小,但中面层所受剪应力比上、下面层还要大,在持续高温季节,中、下面层的温度均可达到50℃以上,这一温度已远远超过所使用基质沥青的软化点,此时沥青结合料的粘度急剧下降,抗剪强度大幅降低,沥青混合料抗车辙性能大幅度下降,产生的车辙变形量增大。
如果用一根两端开口的试管取代旋转棒并在试管底部安装一个产生剪应力的旋转盘,Weissenberg效应将造成粘弹性材料在试管内向上流动,流动持续至法向应力与重力平衡。
这就是“法向力泵”原理,而伴随着法向流动的另一个物理现象是“挤出胀大”现象。
当粘弹性材料在法向力的作用下沿管口流出后,它通常会膨胀,而且直径大于出口孔的直径(D>d),如图1-8。
“挤出胀大”随流动速率增加而增大,而且不可逆。
在很小的剪切速率(即很小的荷载应力)下,法向应力可被忽略不计;在较大的剪切速率(即较大的荷载应力)下,法向应力不可忽视;在高速剪切速率下,法向应力甚至会大于剪切应力。
在高分子粘弹性材料的有关研究表明,法向应力差以指数倍数的关系随剪切应力的增大而增大,倍数达10倍以上[2]。
沥青混合料实际上是由矿料、沥青胶结料及空隙构成的一种复合材料,因而具有粘弹性材料特性。
从宏观力学的角度看,在剪应力作用下,沥青混合料产生整体流动而形成车辙。
从复合材料细观力学看,集料是弹性体而不产生法向应力,沥青是粘弹性体会产生法向应力。
把集料间隙看成管壁,则集料与沥青的法向力差将导致沥青沿剪应力的法向流动而产生迁移。
而法向应力由两大因素决定的:一是剪切速率γ′;二是材料常数A。
因为路面结构中面层承受的剪应力较大,并且材料性能欠佳,沥青迁移比较强烈,直接
导致中面层混合料的油石比减小较多。
此外,重载作用下,荷载应力愈大,说明剪切速率γ′愈大,则法向应力愈大, 沥青迁移愈强烈。
温度越高,沥青的粘度和弹性模量越小,沥青路面则愈容易产生沥青迁移。
对于沥青路面车辙的研究,除了对实际路段直接观测外,大型环道、直道试验和加速加载试验是最直接有效的方法。
直接观测费用太高,历时长久的工程。
相比较而言环道试验或者ALF加速加载试验是一种经济有效的试验方法。
它既能模拟路面的实际受力状况,又能通过控制试验条件得到有价值的研究成果,因此在美国、法国、澳大利亚等国家被认为是研究和预估沥青路面车辙的有效手段之一。
本节通过对近期国内开展的环道试验和ALF加速加载试验的试验结果进行调查和分析,研究沥青路面车辙发展的总体规律。
课题组调研了东南大学环道试验的车辙规律[3],环道试验温度为60o C,路面结构形式如表1-10所示。
图1-9为不同荷载次数作用下环道路面内外侧平均绝对车辙变化,可以看出,六种路面结构均表现出三阶段的变形特性,其中结构C 车辙发展迅速,其三阶段变形特性最为明显。
课题组调研了交通部公路交通综合试验场ALF试验段的车辙规律[4],该试验段沥青面层设计为8cm的AC-13、AC-16和AC-20型普通密级配沥青混合料,基层采用30cm水泥稳定碎石,7d无侧向抗压强度大于4MPa,路基模量大于50MPa。
共完成4次加速加载试验,加载模式如下:
(1)加载模式1:60℃沥青层温度,160KN的半轴轴载,0.8MPa的轮胎内压(2)加载模式2:45℃沥青层温度,160KN的半轴轴载,0.8MPa的轮胎内压(3)加载模式3:60℃沥青层温度,100KN的半轴轴载,0.7MPa的轮胎内压(4)加载模式4:45℃沥青层温度,100KN的半轴轴载,0.7MPa的轮胎内压
图1-11为四次加速加载试验中三种混合料的车辙深度随加载次数发展曲线图。
在图中可以看出,三种沥青混合料均不同程度地表现出三阶段的变形特性,其中AC-13与AC-16两种混合料车辙发展速度比较快,在重载和高温下第一阶
段和第二阶段特性不明显,而AC-20混合料车辙发展相对较慢,在开始有一小段的较快发展阶段,而后速度减缓,进入稳定蠕变变形阶段,再后车辙发展呈现加速趋势。