瀝青路面結構水損破壞機理探究現(xiàn)狀研究

1、瀝青路面結構水損破壞機理探究現(xiàn)狀研究摘要：針對當前瀝青路面結構水損壞現(xiàn)象日益突出的實際問題，本文從瀝青路面結構水損影響評價和防治措 施、瀝青路面水損細觀結構變化、瀝青路面結構損傷演化規(guī) 律等方面對瀝青路面結構水損破壞機理的研究現(xiàn)狀進行了 分析論述，并指出了研究成果中的不足和進一步研究的方 向。關鍵詞：瀝青路面 影響因素分析 水損破壞 細觀結構損傷演化規(guī)律1概述近年來，由于環(huán)境的破壞致使雨水災害頻發(fā)，瀝青路結構水損壞現(xiàn)象越來越突出，致使路面結構的使用壽命和性 能大幅下降，該問題已逐步引起學術界和工程界的關注。目前，我國的瀝青路面采用多層的結構形式，各層在材料組成、壓實程度等方面存在一定差異，另外

2、，層內(nèi)不同材 料在熱學、物理、力學等方面的特性也不盡相同，導致層間 或?qū)觾?nèi)不同材料的交界面存在各種形狀的微裂縫、微缺陷。 投入運營后，在降雨-蒸發(fā)循環(huán)、雨水侵蝕、車輛載荷等因 素的共同作用下，材料的性能和材料間的粘結強度會逐漸降 低，結構內(nèi)微裂縫、微缺陷的狀態(tài)也會逐步劣化，進而導致 路面結構發(fā)生各種形式的損壞。有資料表明，由雨水引發(fā)的 瀝青路面微細結構損傷主要體現(xiàn)在材料內(nèi)聚力和材料間粘 著力的降低，以及雨水對結構的腐蝕、沖刷等方面?？紤]到 雨水對路面結構影響的嚴重性，國內(nèi)外一些學者從不同層面 對其進行了研究。2現(xiàn)狀綜述2.1瀝青路面結構水損影響因素分析為明確瀝青路面 結構水損的影響因素，評價其

3、影響情況，學者們在此方面進 行了一些研究，如lytton. r. l等人認為路面結構水損壞可 歸結為水分進入瀝青與集料交界面或進入瀝青材料內(nèi)部引 起結構強度和耐久性降低兩個方面，并借助表面能理論和動 力學理論，提出了一個可用來解釋瀝青混合料動力學計算結 果和結構損壞程度的新方法；g. d. airey等人針對瀝青材料 的粘結性受時間影響顯著這一實際情況，提出了一個老化瀝 青混合料水損試驗方法（sats）,并將該法用于分析集料、 填充材料、瀝青等材料對路面水損的影響情況；沙慶林院士 通過分析水破壞的現(xiàn)象和原因，提出從控制瀝青路面結構面 層空氣率（不大于5%）、增強瀝青與礦料的粘結力、提高壓 實標

4、準、增設排水層或防水層等方面來降低雨水對瀝青路面 結構的破壞程度。2.2瀝青路面水損細觀結構變化分析為探討瀝青混凝 土內(nèi)部結構排列，及其與整體宏觀性能間的關系，學者們進 行了一些研究，如wang l b4基于瀝青混凝土 x- ray ct 切片圖像，提出了一種進行三維細觀結構重構的圖像差值方 法，并用對3種瀝青混凝土內(nèi)部孔隙的大小、空間分布、損 傷面積、損傷張量等進行了定量研究；李曉軍通過不同掃描 參數(shù)下的ct掃描，從ct數(shù)和ct圖像兩方面分析了試件內(nèi) 部的初始結構，著重對比了試件內(nèi)部不同層面孔隙的分布， 為評價瀝青膠結顆粒材料初始損傷奠定了基礎；jonathan howson等人通過分析集料

5、與瀝青粘結面的微觀損傷過程、粘 結材料的粘結強度和耐久性，從組成材料的基本特性方面對 瀝青混合料的水損破壞過程進行了較為詳細的研究。2.3瀝青路面結構損傷演化規(guī)律在結構損傷演化方 面，學者們也進行了一些研究，如周志剛通過研究認為瀝青 類路面疲勞開裂的實質(zhì)是結構層在交通荷載循環(huán)作用下內(nèi) 部逐漸損傷劣化形成宏觀裂縫的過程，裂縫擴展階段的壽命 直接影響路面結構的疲勞壽命。q.z.zhu等采用熱力學分析 方法對于拉、剪和拉剪組合應力狀態(tài)下，脆性材料裂紋滑動 與損傷演化的相互作用進行了研究。3現(xiàn)狀分析綜觀上述各方面研究，盡管各研究均具有一定的實用價 值和理論指導意義，但受試驗設備、研究手段、研究側重點

6、等方面因素的限制，現(xiàn)有的研究成果尚難全面揭示瀝青路面 結構水損問題，主要體現(xiàn)在：關于瀝青路面水損方面的研 究成果主要基于對宏觀物理力學指標的分析，提出的評估模 型和防治措施的細觀理論支撐不足。涉及水損狀況下微結 構狀態(tài)變化、微裂紋（微缺陷）發(fā)展、材料粘結力降低等方 面的研究成果很少，難以揭示結構破壞的細部原因。關于 瀝青路面結構水損演化規(guī)律方面的研究成果不多，且損傷因 子定義中對材料內(nèi)聚力、材料間粘結力、微裂縫（微缺陷） 等因素的考慮不足。所建立的損傷演化規(guī)律評估模型中未 考慮細觀指標的不確定性，影響評估結論的可靠性。4討論鑒于現(xiàn)在研究成果中的欠缺，有必要在如下幾方面開展 進一步的研究：從宏、

7、微細觀試驗研究入手，研究瀝青路 面結構水損過程中細觀結構狀態(tài)、微裂縫（微缺陷）發(fā)展等 細觀指標的變化，以及材料內(nèi)聚力和材料間粘結力降低情 況，揭示瀝青路面結構水損破壞機理。根據(jù)水損的實際情 況，從微觀角度對結構損傷過程進行分析，建立瀝青路面結 構水損演化方程和損傷狀態(tài)評估模型。進一步完善路面結 構設計理論和水損防治理論，在研究方法和理念上有所創(chuàng)新 與突破。參考文獻：1 lytton, r. l. , masad, e. a. , zollinger, c. , bulut, r. and little, d. measurements of surface energy and its relationship to moisture damagertechnicalreport.2005, fhwa/tx-05/0-4524-2.2 沙慶林.高速公路瀝青路面的水破壞及其防治措施 (上)j國外公路，2000, 20 (3)： 1-4.3 wanglb , frost j d , voyiadjis g z , et al. quantification of damage parameters using x-ray tomography imagesj.mechanics of materials, 2003