沥青防水的耐久性

沥青防水的耐久性（共9篇）

沥青防水的耐久性 篇1

渗漏是建筑工程中一项普遍存在的质量通病。造成建筑渗漏的原因涉及材料、设计、施工、管理等多个方面, 表明相关领域普遍对建筑防水不够重视。甚至有人认为, 建筑渗漏只是使用功能上的一个缺陷, 可以通过不断地维修去弥补, 不涉及安全隐患。这种认识是极其错误的, 建筑防水不仅仅是为人们提供一个遮风挡雨的舒适空间, 更关系到建筑物的安全性和耐久性;建筑防水的成败, 直接关系到建筑物的平均使用寿命。

1 水对混凝土结构环境作用等级划分的影响

混凝土结构所处环境按其对钢筋和混凝土材料的腐蚀机理, 可分为所有结构构件都会遇到和需要考虑的“一般环境”及存在一些特殊作用的其他环境等四类。本文以《混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T50476—2008) 中环境类别“一般环境”为例, 来阐述水对混凝土结构的“环境作用等级”划分的影响。

“一般环境”是指无冻融、氯化物和其他化学腐蚀物质作用, 仅有正常的大气和温度、湿度 (水分) 作用, 对混凝土结构的腐蚀主要是碳化引起的钢筋锈蚀。当混凝土结构存在裂缝, 遇到水源时, 水与混凝土中的钢筋接触, H2O和O2的侵入引发“脱钝”钢筋产生电化学反应:

体积膨胀2~6倍, 导致混凝土保护层开裂、剥落, 使水分更容易进入, 促使钢筋锈蚀加快发展。钢筋的锈蚀会导致混凝土构件承载力下降, 从而影响整个结构的安全性和耐久性。所以, 水是影响混凝土结构耐久性的重要作用因素。

根据《混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T50476—2008) 的表4.2.1 (本文表1) , 在环境类别“一般环境”下, 混凝土结构的“环境作用等级”是以与水的接触来划分的。如果建筑防水失效, 混凝土结构的环境条件就会发生改变, “环境作用等级”就会从“A—轻微”发展到“B—轻度”, 直至“C—中度”。

确定大气环境对混凝土结构构件的作用程度, 需要考虑的环境因素主要是湿度 (水) 、温度和CO2与O2的供给程度。如果相对湿度较高, 混凝土始终处于湿润的饱水状态, 则空气中的CO2难以扩散到混凝土体内, 碳化就不能或只能非常缓慢地进行。如果相对湿度很低, 混凝土非常干燥, 则溶解在孔隙水中的氢氧化钙的量很少, 碳化反应同样很难进行。

同时, 钢筋锈蚀是电化学过程, 要求混凝土有一定的电导率, 当混凝土内部的湿度低于70%时, 由于混凝土的导电率太低, 钢筋锈蚀也很难进行。锈蚀电化学过程需有水和氧气参与, 当混凝土处于水下或湿度接近饱和时, 氧气难以扩散到钢筋表面, 锈蚀会因为缺氧而难以发生[1]。

所以在“一般环境”中, 最易造成钢筋碳化锈蚀的环境是“干湿交替环境”, 这与《海港工程混凝土结构防腐蚀设计规范》中, 将“平均潮位以上的水位变动区” (潮汐区) 和“浪溅区”的环境作用等级按“最严重”来确定是同一个原理。

建筑一旦渗漏, 就会导致本该处于“室内干燥环境”的混凝土结构构件, 变更为晴天干燥、雨天 (雨后) 湿润的“干湿交替环境”。

2 水对混凝土结构设计使用年限的影响

《混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T 50476—2008) 在“一般环境”表4.3.1 (本文表2) 中, 规定了混凝土最低强度等级、最大水胶比和最小保护层厚度, 这些数据比照了已建工程实际劣化现状的调查结果, 并用材料劣化模型作了近似的计算校核, 与欧美的相关规范相近。

在此还需作出解释, 《混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T 50476—2008) 规定了混凝土结构设计中混凝土强度的选取原则:“结构构件需要采用的混凝土强度等级, 在许多情况下是由环境作用决定的, 并非由荷载作用控制。因此在进行构件的承载能力设计以前, 应该首先了解耐久性要求的混凝土最低强度等级。”

同时在该设计规范的总则1.0.3中, 明确指出“本规范规定的耐久性设计要求, 应为结构达到设计使用年限并具有必要保证率的最低要求。”

从表2中可以得知, 设计使用年限100年的环境作用等级为室内干燥环境“Ⅰ—A”的混凝土“板、墙等面形构件”, 混凝土强度等级≥C30, 最大水胶比0.55, 钢筋保护层最小厚度20 mm。如果建筑防水失效, 表面频繁淋雨, 或频繁与水接触, 成为干湿交替环境“Ⅰ—C”, 那么它的设计使用年限可能连30年都不能满足 (因为按表2, “Ⅰ—C”环境下, 混凝土结构设计使用寿命30年, 混凝土强度等级C30、最大水胶比0.55的话, 钢筋保护层最小厚度为30 mm) 。

3 酸雨环境对混凝土耐久性的影响

问题更严重的是大气环境的污染对混凝土结构的影响。

我国的酸雨类型主要是硫酸型, 酸雨中的H+首先与混凝土表面的Ca (OH) 2反应, 分解出的Ca+与降水中的SO42-会结合生成二水硫酸钙, 一部分附着在混凝土表面形成灰白色的石膏粉末“白霜”, 另一部分会成为沉淀析出。随着混凝土碱性降低, 在高碱性环境中才能稳定存在的水化硅酸钙和水化铝酸钙会逐步分解, 加上雨水的冲刷作用, 建筑物表面的胶凝材料逐步流失, 粗骨料外露形成水刷石一样的麻面。

随着反应从混凝土外表面深入到内部, 混凝土逐渐剥落, 质地变得疏松, 材料的强度和抗腐蚀能力逐步下降。环境中的SO2侵入混凝土后, 会逐步形成钙矾石、石膏等化学反应产物, 因其产物体积可增大数倍, 会在混凝土内部引起很大的内应力, 导致结构胀裂破坏。

《2012年中国环境状况公报》指出, 2012年, 全国监测的466个市 (县) 中, 出现酸雨的市 (县) 占46.1%, 降水p H年均值低于5.6 (酸雨) 、低于5.0 (较重酸雨) 和低于4.5 (重酸雨) 的市 (县) 分别占30.7%、18.7%和5.4%。而且, 全国酸雨分布区域主要集中在长三角、珠三角等东南沿海经济发达地区, 酸雨区面积约占国土面积的12.2%。

以笔者所在城市杭州的大气污染情况为例, 分析一下混凝土结构所处的环境作用等级情况。

杭州处于我国华东酸控区, 酸雨污染严重, 在1998年被列为全国酸雨控制城市。从1983年至今, 杭州市酸雨率一般在60%~90%之间变化, p H均值在4.0~5.2之间波动。

根据《2012年杭州市环境状况公报》, 2012年全市大部分地区处在重酸雨区, 降水p H值范围为2.54~7.18, 最低值出现在中心城区。全市p H年均值为4.65, 酸雨率为88.9%。

根据《混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T50476—2008) 的表7.2.4 (本文表3) , 对照杭州的全市p H年均值和酸雨率, 符合“遭酸雨频繁作用的构件”、“酸雨 (雾、露) p H≥4.5”的评定标准, 环境作用等级为“V—D” (D级的环境作用等级是“严重”) 。

再以上述情况为例, 设计使用年限100年的环境作用等级为室内干燥环境“Ⅰ—A”的混凝土“板、墙等面形构件”, 混凝土强度等级≥C30, 最大水胶比0.55, 钢筋保护层最小厚度20 mm。如果建筑防水失效, 表面频繁淋雨, 而且淋的是杭州市这样p H低于5.0的“较重酸雨”, 环境作用等级为“V—D”, 从《混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T 50476—2008) 的表7.3.2 (本文表4) 中可以得知, 要确保设计使用年限100年, 须满足“混凝土强度等级C50, 最大水胶比0.36, 钢筋保护层最小厚度45 mm”的规定。

所以, 处于酸雨环境下的建筑一旦渗漏, 混凝土结构构件被雨水侵蚀后, 环境作用等级就会从“Ⅰ—A”的“轻微”, 发展到“V—D”的“严重”, 原设计指标远远不能满足耐久性设计要求, 估计连20年的实际使用年限也不足。

4 讨论

上述内容分析的是建筑防水与混凝土结构耐久性设计的关系, 那现实又如何?

从世界范围看, 混凝土结构虽然已有百年历史, 但大量地应用于各类工程则不过50年。混凝土材料在不少环境条件下远不如当初设想的那样耐久, 问题不断暴露后一直到20世纪70年代才逐渐引起发达国家的高度重视, 最终形成了混凝土结构耐久性设计规范。

在我国, 对混凝土结构耐久性的现状调查是不足的, 但也有一些高校、科研院所做了非系统性的局部调查研究, 譬如, 酸雨环境对混凝土耐久性的影响。通过对杭州城区混凝土结构的外观调查发现, 酸雨对不同时期建造的混凝土结构已经造成了不同程度的侵蚀, 主要表现为混凝土表面出现白霜和粗骨料外露, 一般10年左右即出现类似的外观损伤[2]。

在建筑自身质量问题导致平均建筑寿命短的原因中, 混凝土结构因环境条件改变, 环境作用等级相应改变, 导致原来的耐久性设计无法满足设计使用年限的要求, 应该是我国建筑物“短寿”的主要原因之一。这其中, 很大一部分是因为建筑防水失效而引发的环境条件改变。

处于“室内干燥环境”的混凝土结构, 正常设计条件下是完全可以满足100年设计使用年限的。《混凝土结构设计规范》 (GB 50010—2010) 编制组在该规范“条文说明”3.5.5和3.5.6中采纳的调查分析表明:“国内实际使用超过100年的混凝土结构不多, 但室内正常环境条件下实际使用70~80年的房屋建筑混凝土结构大多基本完好[3]”。

最后, 还须着重指出, 无论欧美相关规范, 还是我国的规范, 都将“防水、排水等构造措施”作为混凝土结构耐久性设计的基本规定, 认为“适当的防排水构造措施能够非常有效地减轻环境作用, 应作为耐久性设计的重要内容。”

所以, 建筑防水与与建筑物混凝土结构的耐久性是休戚相关的, 与平均建筑寿命是休戚相关的, 建筑防水至关重要!

参考文献

[1]GB/T 50476—2008混凝土结构耐久性设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[2]张苑竹, 徐羿, 叶腾挺, 等.杭州酸雨环境对混凝土耐久性影响的研究[J].浙江建筑, 2010 (6) :62-64.

[3]GB 50010—2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010.

沥青防水的耐久性 篇2

1、施工准备 1.1防水材料选用

1.1.1一般选用高强度、低延伸的防水卷材，应结合工程的实际情况，选用3㎜厚的SBS改性沥青防水卷材。

1.1.2节点附加层应选用氯丁橡胶改性沥青防水涂料，要求固体含量≥43%，延伸≥4.5㎜，耐热度为80℃时5h无流淌、起泡。

1.1.3防水材料的质量要求：所用的SBS卷材改性沥青防水卷材、氯丁橡胶改性沥青防水涂料、SBS改性沥青弹性密封膏等均必须有出厂合格证，进场后应抽样检验。

1.2劳动组织

应根据工程量的大小和工期的要求，合理组织劳动力，一般情况下，安排一个施工小组负责施工。由于屋面防水工程的重要性，因此，施工屋面卷材防水必须由专业人员进行，该施工小组配备5～6人，其中最少应配置2～3名专业技术工人。

1.3施工机具

屋面防水施工需要的主要机具见下表： 序号 机具名称 规格 单位 数量 用途 1 棕扫帚 普通 把 2 清理基层 2 钢丝刷 普通 把 3 清理基层 3 小平铲 小型 把 3 清理基层 4 火焰加热器 喷灯或专用喷枪 个 2 热熔卷材阍胶用 5 刮板 胶皮刮板 把 4 推刮卷材及刮边 6 钢卷尺 2m(5m)个 1 度量尺寸 1.4施工条件准备

各种防水材料按时运到现场；垂直运输可利用土建施工用的井架；屋面找平层上已清理完毕；根据气象预报选定无雨、雾的天气。

2、施工工艺流程和顺序 2.1施工工艺流程

施工流程为：找平层修补及清扫→找平层分格缝密封处理→节点密封处理→节点防水涂膜附加层→涂刷冷底子油→卷材铺贴及封边处理→闭水试验。

2.2施工顺序

卷材铺贴顺序：铺贴多跨或高低跨屋面时，应先远后近，先高跨后低跨；在一个单跨铺贴时，应先铺贴排水比较集中部分（如天沟、水落口、檐口），由低到高，使卷材油按流水方向搭接。

3、施工方法 3.1卷材铺贴方向

对于屋面排水放坡≤2%时，采用平行屋脊的铺贴方法，其搭接缝应顺流水方向搭接。

3.2冷底子油

当找平层已干燥后，在铺贴卷材之前在找平层上涂刷一道冷底子油。冷底子油采用长柄滚刷涂刷，要求涂刷均匀，不漏涂。当冷底油挥发干燥后，即可铺贴卷材防水层。如涂刷冷底油后因气候、材料等影响，较长时间不能铺贴卷材时，则在以后铺贴卷材之前重刷一道冷底子油，以清除找平层上的灰尘、杂物，增强卷材与基层的粘结。

3.3卷材搭接缝宽度

SBS改性沥青卷材防水层一般采用热熔粘法施工，故要求长边的搭接缝宽度均不得小于80㎜，短边不得小于100㎜。为确保搭接缝的宽度，应先进行卷材试铺，无问题后方可进行正式铺贴。

3.4掌握好卷材热熔胶的加热程度

若卷材底部的热熔胶加热不足，会造成卷材与基层粘结不牢；若过分加热，又容易使卷材烧穿，胎体老化，热熔胶焦化变脆，严重降低防水层的质量。因此，要求烘烤时要使卷材底面和基层同时均匀加热，喷枪的喷嘴与卷材面的距离要适中，一般保持50～100㎜左右，与基层呈30°～45°角。喷枪要沿着卷材横向缓缓来回移动，移动速度要合适，使在卷材幅宽内加热温度均匀，至热熔胶融呈光亮黑色时，即可趁卷材柔软的情况下滚铺粘贴。铺贴时，应使卷材与基层紧密粘结，避免铺斜、扭曲，仔细压紧、刮平、封严。如发现已铺贴卷材有空鼓或翘边等现象，应及时进行处理。

3.5搭接缝施工

在进行搭接缝粘结施工前，应将卷材表面80㎜～100㎜宽用喷枪烧熔，注意不要烧伤搭接缝处的卷材。粘贴搭接缝卷材时，当卷材底部的热熔胶熔融至呈光亮的黑色即可粘贴，并进行滚压至热熔胶溢出，收边者趁热用刮板将溢出的热胶刮平，沿边封严。

4、蓄水试验：

卷材铺贴完成后，经外观初步检查合格，然后用碎布或其它材料塞严水落管，灌水试验，一般蓄水24小时，未发现有渗漏为宜。

5、技术参数

SBS改性沥青卷材屋面防水的技术参数为：沥青卷材的长边搭接宽度≦80㎜，短边搭接宽度≦100㎜。

6、质量标准

6.1.1卷材防水层所用卷材及配套材料，必须符合设计要求。6.1.2卷材防水层不得有积水和渗水现象。

6.1.3卷材防水层的搭接缝应粘结牢固，密封严密，不得有皱折、翘边和鼓泡等缺陷；防水层的收头应与基层粘结并固定牢固，缝口封严，不得有翘边。

7、质量控制措施

7.1卷材防水材料必须有产品出厂合格证明书和进场抽样复检验合格报告，严禁在工程上采用不合格的材料。

7.2屋面找平层坡度必须符合设计要求，表面压实平整，收水后二次压光，充分养护，不得起砂、起皮现象。

7.3屋面防水在铺设屋面隔气层和防水层前的基层，必须干净、干燥、清洁、无杂质。

7.4基层处理剂的选择应与卷材的材料相容，喷洒均匀，待处理剂干燥后方可铺贴卷材。喷刷要求厚薄均匀、不漏底。

7.5细部、复杂部位应根据不同情况进行增强处理，大面积防水层铺贴要求平整，顺直搭接尺寸准确，不扭曲，热熔后随滚铺压实，不得有皱折，随时刮封接口。

8、成品保护措施

屋面防水层施工后，不准在防水层上凿洞打孔，也不准在防水层上拌制砂浆和进行其它工序作业，如确需在上面进行少量工序的作业时，应对卷材防水层采取针对性的防护措施，完工后应通知防水专业施工队进行检查，如发现卷材防水层有破损时，应及时组织修复。

9、安全注意事项

9.1热溶使用的火焰加热器应经常检查，喷咀不得堵塞。9.2雨天禁止在屋面上作防水施工。

提高沥青路面耐久性的措施 篇3

1 结构设计的影响

1.1 结构设计影响因素

1)路面厚度:沥青混凝土层越厚,温度裂缝产生的可能性越小,将沥青层厚度从10 cm增加到25 cm,当所有其他变量相同时,开裂率只有原来的1/2。2)沥青混凝土和基层的层间接触状态:面层与基层的接触状态越好,路面的结构整体性越强,路面的耐久性越好。3)路面排水和路基排水:地表径流或地下水一旦进入路面结构内,会降低路面结构强度,严重影响路面结构的耐久性。

1.2 结构设计不合理造成的破坏类型

1)反射裂缝。半刚性路面的反射裂缝和对应裂缝主要是非荷载型的,是由温度引起的,在已经开裂的老沥青路面上加铺沥青面层后,原来的裂缝或接缝会在新铺沥青路面的相同位置产生,下层裂缝引起裂缝上方面层底部先开裂并逐渐向上发展直到表面。半刚性基层温缩开裂、干缩开裂都可引起反射裂缝和对应裂缝。2)半刚性基层开裂引起的各种病害。半刚性基层开裂后,水就能够很容易进入基层,水分的进入使得基层体积增大,进而造成路面的鼓包;水在进入基层后,冬季冻胀,春季熔融造成唧泥,破坏基层结构,进而对路面造成坑槽、松散、剥落等损害。

1.3 结构设计中的改善措施

改进结构组合,将半刚性路面的组合方式变成复合式路面的组合方式,在半刚性基层和柔性沥青路面之间增加一个级配碎石或者沥青稳定碎石过渡层,用这层来吸收半刚性基层开裂引起的拉应力,减少基层开裂对面层的影响。

改善路面结构内部排水设施和路面排水,采用透水层排水,也可以通过集水沟、出水管,利用过滤织物和透水性填料形成内部排水体系,使停滞的自由水尽快排出各结构层,减少结构层的损坏。加强路面排水设施的维修养护,保持良好的排水功能,减少路面病害,延长路面使用寿命。

及时养护,当发现路面发生开裂、坑槽等病害时,要及时地进行养护,裂缝修补、稀浆封层等都可以很好的提高路面的使用性能和耐久性。

2 材料及组成设计的影响

2.1 材料及组成设计的影响因素

1)沥青质量。

沥青质量直接影响着沥青路面的路用性能。近年来道路交通量剧增,一般沥青材料的品质已不能满足更重交通的沥青路面结构的需要,从大量路面结构损坏原因的调查分析来看,路用沥青品质不良是其主要原因之一。由于国内石油品质及沥青炼制工艺流程的特点,国产沥青含蜡量高,沥青粘度低,劲度低,抗车辙能力弱,温度敏感性高,使用这种沥青往往路面表层结构在远小于其使用寿命的年限内便出现损坏。

2)集料质量。

集料质量差是目前公路建设中特别突出的问题,主要表现是材料脏、粉尘多、针片状颗粒含量高、集料性能不稳定等,经常不能达到规范要求,导致实际级配与配合比设计有很大的差距,在使用过程中出现了很多的早期病害。集料性能以及矿料级配是沥青混凝土的物理—力学性质的最关键影响因素。

3)混合料配合比。

沥青用量:沥青用量在最佳范围内变化不会对混合料的低温开裂性能有很大影响,增大沥青用量增大了温缩系数,但同时降低了劲度;沥青用量对高温稳定性有明显影响。

空隙率:空隙率对结构水稳定性和抗老化能力影响较大,空隙率越大,路面结构的水稳定性和抗老化能力降低。

集料的级配:集料类型和质量以及矿料级配对沥青混凝土的物理—力学性质有重要影响。集料的级配影响混合料的空隙率、密实度和路面整体的强度和稳定性。

2.2 因材料和组成设计不合理造成的破坏类型

1)车辙。车辙是沥青路面结构的一个主要病害,导致沥青路面车辙形成的因素很多,产生车辙的主要原因是沥青混合料的强度和高温稳定性能不能满足大交通量、重轴载交通流在高温气候条件下的反复作用,究其原因主要是配合比设计中没有形成骨架密实结构,集料的级配和粗细集料的比例没有形成结实的骨架结构。车辙是高速公路的主要病害,造成道路使用性能降低,是路面维修的最主要原因。2)泛油。配合比设计沥青用量过大,在夏季高温太阳直射和行车荷载的揉搓作用下,会使得沥青胶结料汇聚上浮,最终形成泛油,极大地影响了行车安全性和路面的耐久性。3)松散剥落。松散剥落一般和沥青的性质有关,沥青的含量低,粘度低,沥青混凝土在水的侵蚀作用下,很容易造成松散剥落,进而形成坑槽,降低了路面的耐久性。

2.3 材料及组成设计的改进措施

1)沥青。沥青与集料的粘附性和抗剥离性是防止路面剥离的基本条件。所以选用的沥青应具有较好的粘附性和抗老化性。采用改性沥青是改善沥青混合料水稳性非常有效的途径。众多室内试验和配合比试验表明,采用普通沥青粘附性不符合要求时,采用改性沥青一般都能够满足要求,而且通常不需要添加抗剥落剂和掺加消石灰,与各种集料的粘附性基本上都能达到4级以上。另外,采用改性沥青可以提高沥青混凝土路面的抗车辙能力。2)集料。粗集料尽量采用粒径较大、接近立方形、有尖锐棱角和粗糙表面的碎石且碎石含量较多的矿料,以加大沥青混合料的内摩阻力,增强矿料颗粒间的嵌挤作用,阻止颗粒间的相互移动,从而提高沥青混合料的抗变形能力。3)矿粉。适量的矿粉可以提高沥青混凝土的强度和稳定性,矿粉的用量对沥青混凝土的性质影响很大,一定量的矿粉可减少起润滑作用的游离沥青、减小沥青膜的厚度、调整矿料的级配,尤其是满足0.075 mm筛孔的良好级配,可改善沥青混凝土抗剥落能力;矿粉过多会造成沥青混凝土脆性增加,降低了混凝土的韧性,降低沥青混合料的低温性能,控制合理的矿粉含量可以很显著的提高沥青路面的耐久性。4)配合比设计。a.采用合理的矿料级配。沥青混凝土的耐久性(抗水损害、高温稳定性)设计要求混合料的空隙率适宜,泌水性强。若沥青混凝土空隙率过小会产生车辙和推挤,过高会让水和空气进入路面,产生水损害、剥落和内部松散。因此,在沥青路面配合比设计时,既要保证沥青路面密实性,又要保证沥青路面的高温稳定性,尤其在沥青表面层设计时对泌水性和高温稳定性要求更高。b.严格控制设计空隙率。沥青混合料配合比设计中,空隙率是影响沥青路面水损坏的主要因素。大量资料证明,当空隙率大于8%时,渗水严重;当空隙率小于5%时,沥青老化很轻微,而空隙率大于7%后,沥青老化则急剧增大。如设计空隙率太小,在高温时会由于沥青膨胀而造成泛油或车辙,因此,合理的选取设计空隙率是至关重要的。

3 施工质量的影响

3.1 施工质量中的主要影响因素和常见病害

1)拌和。拌和过程中,集料的加热时间短造成的集料温度低、沥青的加热温度低或者过高、拌合时间过短等都会影响到沥青混合料的性能。集料加热温度过低、拌合时间过短、沥青加热温度过低等会造成“花白料”,降低混凝土强度、稳定性,施工后易造成松散、剥落等病害。拌合温度过高会造成沥青老化,混合料强度降低。2)摊铺碾压。摊铺碾压温度过低,会造成面层层间结合能力差、路面压实困难、压实度低、摊铺不均匀、结合料成团等病害。严重影响了路面的使用性能和耐久性。摊铺碾压温度过高会造成沥青析漏、混合料离析、混合料压实困难等,严重影响通车后沥青路面的耐久性。

3.2 施工过程中的改进措施

1)温度控制。

拌和运输、摊铺碾压过程中都要加强温度控制,对于温度过高、过低的混合料都应做废料处理,拌合时间要严格控制,在摊铺和碾压过程中要全程控制沥青混合料的温度。

2)摊铺碾压过程中注意事项。

摊铺中应密切注意摊铺动向, 对横断面不符合要求、构造物接头部位缺料、摊铺带边缘局部缺料、表面明显不平整、局部混合料明显离析、摊铺后有明显的拖痕等,应及时人工局部找补或更换混合料。

4 结语

路面是个整体结构,影响路面的耐久性有很多因素,有内在的路面材料因素,也有外在的施工过程中的人为因素。良好设计、精心施工、细心养护是保持路面耐久性的前提。

摘要：分别从结构设计、材料及组成设计、施工质量三方面探讨和分析了沥青路面耐久性的影响因素以及各因素造成的破坏类型,并针对性地提出相应的改进措施,以期提高沥青路面的耐久性,延长其使用寿命。

关键词：沥青路面,影响因素,破坏类型,改进措施

参考文献

[1]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]张登良.沥青混凝土路面[M].北京:人民交通出版社,2001.

SBS改性沥青防水卷材施工工艺 篇4

SBS 改性沥青防水卷材是以热塑性弹性体为改性剂，将石油沥青改性后作浸渍涂盖材料。以玻纤毡、聚酯毡等增强材料为胎体，以塑料薄膜等作防粘隔离层，经过各工序加工制成的一种成形的柔性防水卷材，在施工中没有有害物质，是符合环保要求的一种新型材料。

SBS 改性沥青防水卷材的施工方法有两种。

1)热溶铺贴法

(1)采用热溶铺贴法可以降低防水层的工程造价，既省粘合剂用量亦可避免防水层空鼓现象产生；

(2)基层处理为水泥砂浆找平层，要求坚实、平整、光泽、无起鼓现象。基层必须干燥。含水率要求在9%以下；

(3)在干燥的基层上涂刷 SBS 改性沥青防水卷材冷底油，要求涂刷均匀一次涂好，干燥6h(根据气温而定，以不粘脚为好)；

(4)先把卷材按位置摆正，点燃喷灯(喷灯距卷材0.3 m 左右)，用喷灯加热卷材和基层，待卷材表面溶化后随即向前滚铺，加热要均匀，滚压时不要卷入空气和异物，要求压实、压平。在卷材还未冷却前，用抹子把边封好，再用喷灯均匀细致地把缝封好，特别注意边缘和复杂部位，以防翘边；

(5)双边做法施工工艺和单层做法的施工工艺基本相同，铺贴第二层应与第一层卷材按缝错开0.3 m左右(一般建筑做单层即可)；

(6)安全防护:热溶施工要加强汽油的保管和喷灯的管理养护，预防火灾和工伤事故的发生。

2)冷粘法

(1)基层处理和涂刷基层处理剂与热溶铺法相同；

(2)涂刷基层粘合剂:有 SBS 粘合剂橡胶沥青粘合剂、氯丁胶粘合剂，任选一种。要求涂刮均匀一致，每平方单层用量0.5～0.7 kg ；

(3)铺粘防水卷材工艺:先将卷材按位放正后留出10 cm 宽的搭茬，前面滚铺，后面滚压，要求铺粘密实、平整，注意不要卷入空气和异物，无皱折，无起鼓，接缝处应满涂粘合剂，干燥20 min 再用力压滚，使其粘贴结实牢固。

(4)表面处理:卷材贴完后若需要砂粒保护，可再涂一层橡胶沥青涂料，并撒砂粒或云母即可，在施工时(只需3人)每人一灯各自完成自己的工序。3 SBS改性沥青防水卷材与石油沥青纸胎油毡施工造价对比

沥青防水的耐久性 篇5

建筑外墙外保温系统的组成部分与整个系统结构都应该在系统的预期寿命内达到所期望的指定性能。在正常的条件下, 外墙外保温系统要抵抗由气候、环境污染、昆虫、真菌等带来的老化影响。所有的材料都应该与其他相互接触的建筑材料有良好的协调性, 不协调将会导致提前破坏。

1 建筑外墙外保温系统的防水性、透气性分析

众所周知, 水分子在自然界是以水、水蒸气、冰三种形态存在的。在一定的条件下, 水分子在这三种形态之间不断变化。水分子以三种形态在建筑外墙外保温系统内部不断运动产生了一系列的外墙外保温系统耐久性问题。

当水分子从建筑外墙外保温系统面层裂缝渗入到保温层时, 会导致保温材料的保温性能下降, 甚至完全丧失保温性能。

在冬季, 渗入到保温层内部的水结成冰, 产生液态向固态的转变, 体积会膨胀而产生冻胀力, 导致或加剧了外墙外保温系统裂缝的发生和发展, 使得整个外墙外保温系统进入一个灾难性的恶性循环。

水分子渗入到外墙外保温系统内部时, 会对系统中的加强网进行腐蚀, 这对于保温系统的影响是非常严重的。对于涂料饰面的保温系统, 渗入的水会溶解水泥砂浆中的钙、镁离子形成碱性溶液, 降低了耐碱玻璃纤维网格布的抗拉强度;对于瓷砖饰面的保温系统, 水会溶解空气中有侵蚀性的气体, 如CO2、SO2、SO3等, 使热镀锌钢丝网锈蚀。同时, 水的迁徙及蒸发过程中会结晶出氢氧化钙, 使装饰层表面产生泛碱现象。

建筑外墙外保温系统主要是由保温层和防护层组成 (包含装饰系统) , 对于防水性而言, 要求该系统能够抵御外界液态水的侵入。对于透气性而言则要求室内外水蒸气分压力差导致的水蒸气迁徙能够正常进行。

1.1 建筑外墙外保温系统的防水性

建筑外墙外保温系统的防水性主要考虑材料的吸水性能, 一般用材料的吸水系数来表示。在吸水达到饱和前, 材料的吸水量和时间的平方根成正比, 达饱和后, 就维持一定的吸水量不变。材料的孔隙率、孔径和表面张力是影响吸水系数的主要因素, 它们的不同, 导致了各种材料的吸水系数不同。计算公式如下:

式中:Q为吸水量, kg/m2;W为吸水系数, kg/m2h0.5) ;t为吸水时间, h。

1.2 建筑外墙外保温系统的透气性

建筑外墙外保温系统的透气性一般以材料的等效静止空气层厚度 (或材料的湿流密度) 来描述。计算公式如下:

式中:sd为等效静止空气层厚度, m;μ为扩散阻力系数;s为防护层和饰面层厚度, m。

1.3 建筑外墙外保温系统吸水性和透气性分析

建筑外墙外保温系统的构造从内向外依次为:结构外墙) 保温层) 保温防护层) 装饰层。

(1) 从材料的吸水率的指标上来分析, 主要是阻止液态水渗入保温系统内部, 这就要求面层材料的吸水率要比内部材料的吸水率低。

(2) 从材料的透气性指标上来分析, 较理想的保温系统构造设置应从内至外, 材料的透气性应越来越好, 这样, 水蒸气就能够有一个顺畅的迁徙路线, 不会在墙体及保温层内部形成冷凝水。同时从干燥过程来分析, 也是有利于水蒸气排出的。

(3) 外墙外保温系统要想解决水蒸气冷凝问题, 就要使整个系统每一种材料的透气性指标能够相互匹配, 越靠近外侧透气性能越好;对于防止液态水渗入, 就要使面层装饰材料的防水性能高, 吸水率低。

2 建筑外墙外保温系统耐久性评价

2.1 评价的意义和目的

我国自1997年开始强制实行建筑节能措施以来, 建筑外墙外保温技术由于综合性能突出, 而在建筑外墙保温市场上被广泛应用。在《中国节能技术政策大纲》中也明确指出, 重点推广外保温墙体, 到目前为止, 国内己经存在十几种建筑外墙外保温体系, 几十种外墙外保温工艺。但目前国内的建筑外墙外保温技术还只是停留在实践应用阶段, 系统的理论研究不够, 导致现有的建筑外墙外保温系统的标准规范还不够完善, 覆盖面也不宽。现在有必要从理论上对建筑外墙外保温技术进行总结和研究。

在目前我国现行标准规范中, 有关建筑外墙外保温系统材料性能指标的设定, 还没有充足的理论和实验数据支撑。经过十多年的实际应用, 设计、施工、材料供应、用户等多方都反应许多材料性能指标的规定不尽合理, 因此很有必要深入研究系统材料的各种性能指标, 建立建筑外墙外保温系统耐久性评价方法, 对建筑外墙外保温系统耐久性等级进行划分。这样, 才能规范我国外墙外保温市场, 禁止不合格的建筑外墙外保温系统进入建筑保温市场, 有利于我国外墙外保温行业的健康发展。

评价目的:

(1) 提出建筑外墙外保温系统组成材料性能分析方法。

(2) 建立建筑外墙外保温系统组成材料的性能参数及相应指标。

(3) 建立建筑外墙外保温系统耐久性评价方法。

(4) 确定建筑外墙外保温系统耐久性分级标准。

2.2 评价的思路

根据评价目的, 制定合理的评价方法。具体思路是:从耐候性试验、数值理论计算、保温及配套材料检测和微观研究三个方面, 研究建筑外墙外保温系统的系统构造和材料性能指标;研究温度应力对建筑外墙保温系统抗裂性能的影响, 建立建筑外墙外保温系统温度场和温度应力的计算模型, 然后根据计算模型进行计算分析, 并把计算结果与相应耐候性试验数据进行对比分析, 研究保温系统各种材料的粘结强度、导热系数、弹性模量、线膨胀系数、压折比等性能指标与保温系统耐久性的相关性;确定建筑外墙外保温系统构造做法和相应材料的各种参数, 为建筑外墙外保温行业标准的编制提供依据;提出合理可行的耐久性等级划分标准, 对建筑外墙外保温系统的耐久性进行评价。评价基本内容包括以下方面:

2.2.1 建筑外墙外保温系统各种材料的性能检测和微观研究

基于模型试验对建筑外墙外保温系统各种组成材料的各种性能指标进行检测, 确定与试验具有相关性的材料指标, 并利用微观试验来观测建筑外墙外保温系统经过试验后各种组成材料内部的微观变化, 从宏观和细观两个方面对比研究材料性能变化的原因, 指导建筑外墙外保温系统材料的开发。

2.2.2 建筑外墙外保温系统在模型试验条件下功能层温度场和温度应力的分析

根据有限元原理, 采用合适的计算软件, 建立建筑外墙外保温系统温度场和温度应力数值分析模型, 来模拟大型不同温度条件下的温度场和温度应力, 验证理论计算的结果。不断调整, 最后总结出成熟的计算理论, 再用此理论来计算设计建筑外墙外保温系统的构造和材料参数, 并通过模型试验来验证理论设计体系的耐久性。

2.2.3 外墙外保温系统耐久性评价研究

在模型试验和系统材料的性能测试和微观试验研究的基础上, 提出合理的建筑外墙外保温系统耐久性的等级划分标准, 对建筑外墙外保温系统的耐久性进行评价。

3 结束语

总之, 在建筑中外围护结构的热损耗较大, 而且外围护结构中墙体又占了很大份额, 所以建筑墙体改革与墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个最重要的环节, 发展外墙保温技术及节能材料则是建筑节能的主要实现方式。

摘要：同气候条件接近的发达国家相比, 我国的建筑墙体的保温隔热性能差距很大, 外墙差4-5倍, 单位面积的采暖能耗为相近条件下的三倍左右, 除了我国能源利用效率较低以外, 主要是因为建筑维护结构的保温性能差, 因此, 我国要大力提高建筑维护结构的节能保温性能。

关键词：建筑节能,外墙外保温,耐久性,防水性,透气性,可持续发展,综合效益

参考文献

[1]赵士怀.我国夏热冬暖地区和夏热冬冷地区建筑节能的差异性分析[J].福建建设科技, 2009 (03) .

[2]赵济生, 王昌明, 生志勇, 等.夏热冬冷地区外墙内保温技术的应用[J].施工技术, 2009 (05) .

彩色沥青路面耐久性探讨(英文) 篇6

Inrecentyears,coloredpavementastheroleof urbantrafficorganizationandthecityimagesareincreasinglyconcerned bypeoples.American scholars indicatesthatdifferentcolored pavementin different laneissuperiortothetrafficsignslinefortrafficguidance,thelargeareasofcolordistinctiongivethedirectlyvisualguidetodrivers.Japan which in urban roadpavingtheroadwithdifferentcolorcandistinguish laneswell,thisplayedanimportantroleoftrafficorganization[1,2].Inrecentyears,manydomesticcities alsohavetheirowncoloredasphaltpaving,hopetoaccenttheimageofcitywhilesolvingsomeproblemsof trafficorganization.Accordingtodifferencesofdemandingofdifferentcolor,constructorsshouldselectpropercolorsamongred,yellow,orangeandgreen.Researchfoundthatmostcoloredasphaltpavementhave thepleasantcolorjustaftercompleting,however,after aperiodoftime,withtheimpactofclimaticconditions andtrafficloading,thequalityofthecolordecreased obviously,even appearlarge area offading colors,those contaminated orfaded area embedded in thepavementjustaspatch,ithasseriousinfluenceofthe landscapequalityofcoloredpavement[3,4].Inview of this,the authorcombined with the colored asphalt pavementprojectofacityBusRapidTransit(BRT)to exploresometechnicalrequirementsand methodson thedurabilityofcoloredasphaltpavement.

1 Non-coloredasphaltselectionand requirements

1.1 Thebasiccharactersofnon-coloredasphalt

Toensurethelandscapeeffectandthedurability ofBRT asphaltpavement,the non-colored asphalt shouldsatisfysomebasicproperties.Intermsofthe coloringshouldpossesshightransparency,inorderto createbrightcoloringmixture.Itshouldmeetthecompletionofoutstandingintheconstruction,itmeansthat theroad should notwiredraw,and can work in the sametypeofoperationtemperaturerangeforconstructionwiththeSBSmodifiedasphaltofⅠ-Dtype.Atthe sametimethenon-coloredasphaltshouldhavelarger toughnessvaluesandgoodgripofaggregatewrapped,whichcan preventnaturalcolormixtureofaggregate off.Indurabilityaspect,itshouldguaranteethesame characterswiththemodifiedasphaltmixtureusingSBSⅠ-D inthesameconditions.

1.2 Specificationsofnon-coloredasphalt

The technical standard of non-colored asphalt shouldmeetthestandardsofSBSⅠ-D.Toensurethe performanceofcolored asphaltpavement,theauthor listthetechnicalindexesasshownintab.1fornoncoloredasphaltasreferenceaccordingtoindoortestresults.

1.3 Otherspecialtechnicalrequirements

Thedirtanddebrispollutionform cartiresare thoseaffectingthelandscapequalityofcolored asphaltpavement,inordertoavoidthepollution,the non-colored asphaltwhich selected to construction shouldmeetthefollowingrequirements:thepavementshouldkeepexcellentdrylevelafteropeningup thetraffic,and nothavingadsorption thecontaminantsoftires.

Drymethodcanbeusedintheevaluationofdry level.Testmethodisshowninfigure 1,takingtwo pieceshandkerchiefpaperofsmoothsurfaceclipped between two Marshallspecimens,and putting four groupsspecimensinthecalorstatof(45±1)℃,then takingoutthespecimensafter 3hours,andthenunveiled the handkerchiefpaperfrom the surface of specimenstoobservewhetherthereisresidualconfetti onspecimens(fig.2).Tojudgewhetherthemixture meetthedrylevelofrequirements,andpreparethe judgingstandardsofdrymethodasareference(tab.2).

2 Theselectionanddosageofpigment

2.1 Pigmentselection

2.1.1Thechoiceofpigmentcolor

ToensuretheBRTcoloredasphaltpavementhave agood visualeffectofcolor,acomparison testwas donefortheselectionofthecolorofpigment,choose from fivekindsofthegreensetpigmenttomakeMarshallspecimensintest(fig.3).Thenhaveacomparativeanalysisforthecolorofspecimensshownthatthe specimensweremadeofBayergreenandchromeoxide greenonthetestincolorvisioncanbettermeetthe driver′ssenseofbalanceandcoordination.Andalso haveagoodlandscapeeffect.

InviewofthepriceofBayergreenhavebigdifferencewiththepriceofchromeoxidegreen,theexperimentalsohaveacomprehensiveconsideraboatlandscapeeffectsandcost.Atlastrecommendedchrome oxidegreenpigmentwhosecolorstandardmeetcolor cardnumbertheRal 140 40 40.Thecolorcardvalues refertotheGermanystandardcolorcardset,1 625kindsofcolorRaldesignercolor-D 2;andtheauthenticityofcolorshould prevailwith paperboard color card.

2.1.2 Thetechnicalstandardsofpigment

Inordertoensurethestabilityanddurabilityof thecolorofasphaltpavement.Thechromeoxidegreen pigmentchosenshouldnotbedopedwithotherorganic orinorganiccoloringmaterials,andshouldfreefrom allphysicalobjectspaintordiluentmaterial.Thenits technicalindicatorsshouldbeconsistentwiththenationalstandard aboutchrome oxide green(GB/T20785—2006).

2.2 Pigmentdosage

Referencetorelativecolorstrengthoftheselected andtheeasilydispersionindexofpigment,using 2%,3%and 4%ofthedosageinaccordancewithamature gradationcurveandoil-aggregateratiomakeMarshall specimensrespectively[5](fig.4),according to the technicalstabilityofthe pigment,landscape effects andcostastheshownspecimens,atlast,decideto mixin 3%chromeoxidegreen.

3 Thespecificationsanddosageofcolored ceramicparticles

3.1 Thespecificationsofcoloredceramicparticles

Whenthesurfaceofasphaltmembraneisdetached intheresultfrom theBRTcoloredasphaltpavementunderheavytrafficloadsinthelongrun,foravoidingthat theexposednaturalcolorofaggregatewouldimpactthe landscapeeffects,appropriatelymixingcoloredceramic particles,whichhaveagooddurabilityperformance,is takenaccountofintheasphaltmixture.

Fig.5focuseson the comparison oflandscape effectsofspecimens,whicharegot-upwithmixedand non-mixedcoloredceramicparticles.Itisobviousas canbeseeninthispicture:afterthesurfaceofasphalt membraneisdetached,thecoveragerateofcoloredaggregate'snaturalcolorisfargreaterinthespecimen withmixedceramicparticlesthanthenon-mixed ceramicparticles'.Itcan bepredicted thatthelandscapeeffectsofcoloredasphaltpavementwithmixed ceramicparticlesisobviouslysuperiorthan the one withnon-mixedceramicparticles,whenthesurfaceof asphaltfilm isdetachedintheresultfrom thecolored asphaltpavementunder heavytraffic loads in the longrun.

Afterthenecessitytoaddcoloredceramicparticlesisverified,andthenitishightimetodothespecificationsofceramicparticlesforfurthertesting and verification.In the beginning of the experiment,(3—5)mm sized green ceramic particles'20%,25%and 30%ofthedosageareselectedtoreplaced theaggregate ofsame specifications,to productthe Marshallspecimensstillinaccordancewiththesame gradationcurveandoil-aggregateratio(fig.6).

From thecutspecimensascanbeseen,thesize of(3—5)mm greenceramicparticlesissosmallthat thevolumefractionproportionofthemixture'scolor partissmaller,afterthesurfaceofasphaltmembrane isoff,itisdifficulttopreventthenaturalcolorofnoncoloredaggregatefrom exposing.Asaresultoftheadjustmentofceramicparticlespecifications,(5—10)mm sizedgreenceramicparticlesareselectedfortesting.Thecolorstandardofceramicparticlesrefersto thecolorcardRal 140 40 40ofthepigmentselected.3.2 Thedosageofcoloredceramicparticles

(5—10)mm sizedgreenceramicparticles'30%and 40%ofthedosageareselectedinthesameaggregatetoseparatelyproducttheMarshallspecimensin accordancewiththesamegradationcurveandoil-aggregateratio(fig.7).From thecutspecimensascan beseen,(5—10)mm sizedgreenceramicparticles participateintheformationofskeletoninthemixture,thevolumefractionproportionofthemixture'scolor sectionismoderate,itcanreducetheproportionofthe exposednaturalcolorofnon-colorceramicparticlesaggregate,afterthesurfaceofasphaltfilm isdetached.

From furthercomparisonoffig.7(a)andfig.7(b)ascanbeseen,whenthedosageof(5—10)mm sized green ceramic particlesin the same aggregate reachto 30%,itcanmeettherequirementsthatthe naturalcolorofnon-colorceramicparticlesaggregateis exposed.Onthepremiseofcomprehensivelyconsider projectcost and road performance and landscape effects,itisrecommendedthatthedosageof(5—10)mm sizedgreenceramicparticlesis 30%.

4 Technicalrequirementsofasphaltmixture

AC-13Cwaschoseasgradationforcoloredasphalt mixtureduringthetest.Toensuretheperformanceof coloredasphaltpavement,itneedsmanyexperiments whichcontainexpectedgraduationdesignandverificationtest.Theauthorlistsometechnicalrequirements ofcoloredasphaltmixtureasareferencewhichbased onindoortestresults(tab.3).

5 Conclusionandoutlook

With the constantlyupdated technologyand equipment,currentlyproductionandconstructiontechnologyofcoloredasphaltconcretehavealsobeencontinuousimproved.Itenhanced thelandscapeofthe city,alsomadeoutstandingcontributionstotransport organizations[6].Basedonroadconstructionandenvironmentalrequirement,coloredasphaltpavementasa kindofuser-friendlytypewillhavegoodprospectsfor development.

参考文献

[1] Zhang Xiaoning .City paving landscape.Beijing: China Building In- dustry Press, 2000

[2] Zou Guilian ,Zhang Xiaoning. Colored asphalt pavement technology research report. South China University of Technology,2005

[3] Liu He. Colored asphalt and asphalt pavement performance study. South China University of Technology Master′s Degree Thesis,2005

[4] Chen Bingqiu, Zhang Xiaoning .Landscape design of pavement.Bei- jing: China Building Industry Press, 2005

[5] The People′s Republic of China Industry Standard. Highway Engi- neering Asphalt and Asphalt Mixtures test code (JTJ 052—2000). Beijing:People′s Communications Press, 2000

沥青防水的耐久性 篇7

1 耐久性沥青路面混凝土基层温度应力的计算方式

在对耐久性沥青路面混凝土的基层温度应力进行计算的过程中, 我们可以采用两种基本方式进行, 第一种是使用温度梯度的方式, 由于混凝土机场呢过上铺筑沥青的混凝土面层后, 其温度的状况与其作为面层时发生了很大的变化, 通过一系列科学的方式进行研究我们可以基本上得到这样的结论, 沥青层每增加四厘米, 混凝土面层上的最大温度梯度将下降大约百分之三十, 表层最高的温度发生在时间上滞后了一个小时的计算结果, 我国混凝土基层沥青路面的温度梯度中沥青的厚度大约是控制在零到二十厘米之间, 基层的厚度大约是二十二厘米左右, 各个自然区划分的最大温度梯度的变化范围也相应的有了一个基本的划分尺度, 采用沥青层作为表面的耐久性沥青路面混凝土的太阳辐射的吸收率为零点八五, 导热的基本系数为零点零零一八, 基层的太阳辐射的基本吸收率为零点六三, 导热的系数为零点零零三一二。我们使用的第二种计算方式是使用参数的形式介入得到的, 我国普遍使用的混凝土基层的沥青路面的结构主要可以看成是沥青路面的基本面层, 防裂部分层以及混凝土基层及由地基组成的弹性的层状体系。由于大粒的沥青碎石以及应力的基本吸收层等都有防裂层来对基层温度的基本应力进行分析与影响, 我们通常采用一种名为Ansys的有限元软件来重点分析沥青路面结构的温度应力情况。

2 耐久性沥青路面的混凝土基层温度应力的计算结果分析

通过一系列特别针对我国耐久性沥青路面的混凝土基层温度应力方面的分析, 我们可以得知影响我国混凝土基层温度应力的主要因素包括几个方面, 即沥青的基本厚度, 混凝土基层的基本厚度, 基层的模量以及地基的模量还包括温度的基本梯度等, 我们主要使用正交表对这些混凝土基层温度的应力进行统计可以得知, 当沥青的厚度大约为九厘米厚的时候, 基层的厚度大约为二十四厘米厚, 模量主要是三万兆帕, 地基模量主要是一百兆帕, 温度梯度大约是零点六摄氏度时的基层垂直行车方面会有一定的受力影响, 并且其沿着行车的方向有着基本的受力, 还随着一些影响因素的变化而不尽相同。同时, 由于所选择的尺寸中的混凝土基层在一定的温度梯度的基本作用下, 最大的受力点主要是在板子中间, 板边处最小的位置主要是垂直与行车的基本方面的, 同时, 在这个基本过程中, 沥青路面的板底所受到的温度应力也在逐渐增大, 在板中间的时候基本达到一定的平衡, 同时, 沥青路面的板底应力也将会达到最大的程度且随着某一个固定值在这个最大的程度范围内不断波动。

3 根据影响耐久性沥青路面的混凝土基层温度应力参数的基本规律分析

我国在各个相应的指标因素中, 由于受到基层温度应力的不同影响, 我们可以基本上总结出影响到耐久性沥青路面混凝土基层温度应力的基本因素包括五个方面, 即温度梯度、基层的模量、基层的厚度、面层的厚度以及地基的模量。在这五个基本的影响因素中, 我们可以基本上了解到这些混凝土基层的温度应力都是随着温度梯度的不断增大而迅速进行增大, 随着基层模量的增大也会不断增大, 随着基层温度中厚度的基本情况也相应的呈现出增大模式, 但总体而言增大的幅度不是很大, 同时, 面层的基本厚度与地基模量的基本变化对于基层温度的应力基本上是不造成任何影响的。在使用正交表的方差进行基本分析的过程中, 我们可以得知当置信的基本概率达到百分之九十五的时候, 对于温度的应力容易产生比较明显的影响。而当我们的置信概率一旦达到了百分之九十的时候对温度的应力也会产生比较显著的影响, 尤其是对于温度的梯度以及基层的基本模量, 在这两个因素中, 对温度梯度的影响无疑是更加明显的。

总而言之, 沥青道路在我国经济的发展全过程中发挥着十分重要甚至是不可替代的关键作用, 我们在发现了沥青路面容易受到不同程度的损害且基本上了解了这些受到损害的沥青路面的主要因素的过程中, 我们就可以重点分析混凝土基层铺筑基本的沥青路面后我国路面的基本结构中的温度梯度情况, 根据这个温度的梯度情况我们进行三维的有限元模型的构建, 确定出能够参加计算的基本参数, 同时对沥青路面的混凝土基层的温度应力进行一个准确的计算, 其次, 正确采用不同方式对耐久性的沥青路面的混凝土机场呢过温度的应力进行基本分析我们可以明确在影响混凝土基层温度应力的几个方面的主要影响因素的变化规律, 继而更好的把握那些对混凝土基层应力有着重要影响的因素进行整顿与改进, 从而更好地保障我国耐久性沥青路面的混凝土基层温度应力, 甚至是更好地促进整个沥青道路路面的交通运输发展。第三个方面, 当我们能够做到利用相对均匀的设计表格来对参数进行基本的安排组合后, 我们就可以对计算的基本结构进行整体的回归分析, 从而更好地得出我国沥青路面中混凝土基层的温度应力的基本使用公式, 这些通用的模板可以为我国以后的工作, 包括是别的方面的工作都提供一定的借鉴意义。

摘要：我国的路面多采用沥青的基本材质构成, 为了更好地对耐久性沥青路面的混凝土的基层温度应力进行全面的分析, 我们特意对路面结构的基本温度场进行了全面的分析, 并且建立起了有效的三维有限的元模型供数据参考旨在更加有效的指导我国的后期耐久性沥青路面混凝土基层温度的应力计算与分析以及我国路面结构的总体设计与使用维护。

关键词：耐久性沥青路面,混凝土基层,温度应力

参考文献

[1]崔鹏.高等级公路长寿命路面的研究综述[J].公路交通科技, 2005.

长久性沥青路面 篇8

1 长久性沥青路面的简单概念机应用特点

长久性沥青路面 (又称长寿命沥青路面和永久性路面) 是国际沥青路面界的大师人物们提出的新技术。20世纪60年代以来, 国外修建了大量全厚式路面和深层高强沥青路面, 并且在其中, 设计和结合完美配合, 展现出良好的路面性能, 同时, 提供了良好的服务性。全厚式沥青路面是指沥青路面层直接建筑在经过处治或未处理的的土基上。而深层高强沥青路面则直接铺筑在粒料基层上。经过这样设计, 使沥青路面的总厚度得以减小, 但却大大改善了路面的基本性能。如:杜绝了整体性结构破坏而只存在表面层的破坏, 从而基本上消除了传统上普遍存在的疲劳破坏, 并且这也给维护带来了便利, 不用像以前那样整体翻修, 而是只进行表面的除旧换新, 同时, 大大降低了养护所需的费用。以上将很大程度上促进交通的快速发展, 但是它也有其一定的缺陷, 就是初期的修建费用过高。投入过大, 这也造成它不能快速普及的一个重要原因。

2 应用弹性力学分析结构特点

应用力学分析路面结构特点, 实质上是利用结构层应力应变的关系从微观上了解路面的结构。从而能给读者留下/更深刻的印象。有人曾提出假设说, 存在一个路面结构临界点只要各项要求都能满足这个条件, 那么就不会出现路面开裂或是结构性车辙破坏。因此许多人为了这个假设而不懈努力进行大量试验。如:1998年, num等人在实验中发现了一个沥青层的极限厚度, 只要沥青层的厚度大于或等于此值, 路面便会避免疲劳开裂和车辙破坏的影响。但此实验只是一个理论的推断。因为现实条件有限, 完成此项工作非常困难, 但是这项实验从理论上解决了沥青结构层的弯拉应变问题, 并且在实验中充分考虑了各层结构在疲劳开裂和车辙中破坏的影响, 这是一种理论上的超越, 实践中的提升。

对于沥青层弯拉应变的问题的研究许多专家进过大量试验给出了自己的看法, 最著名的美国公路运输协会 (AASHTO) 做了疲劳极限试验, 并提出了当应变低于100LC时无需设置疲劳层。这个实验足够回应避免疲劳开裂和车辙破坏不是没有可能。

3 长久性沥青路面结构组合及材料设计

沥青路面是一种多层结构, 如何正确合理的选择路面结构层层次及材料组成是路面设计者首先面临的问题。也是决定路面是否能在设计年限内完成其正常使用功能的关键。

沥青路面从上到下一般是路基、垫层、基层、面层。要想获得长久性路面, 路基要有好的密实性和均质性, 并且具有足够的承载能力。一般而言, 路基石路面结构的支撑, 因此路面结构的整体强度和刚度会受到路基特征的很大影响, 并且路基变形过大往往会造成路面结构的破坏。而压入承载板试验时研究突击应力应变的特性的最常用方法, 它能很好的表现出土基顶面压应力的与回弹变形的关系, 同样, 运用三轴压缩试验也可以探究土基应力应变的关系。因此我们可以根据应力应变关系和其对承载力的要求正确设计路基横断面, 并且充分压实路基, 设置隔离层, 防冻层等来保证路基稳定。

而垫层根据其功能和目的, 可分为防水垫层、排水垫层、防污垫层、防冻垫层。而对于长久性沥青路面合理的垫层选择可以提高路面结构稳定性防止一些不利因素的危害和侵蚀从而有效增加沥青路面使用年限。

而基层的使用则确保面层能充分发挥各项重要的路面性能, 由于基层的特殊使命, 因此其必须具有足够的强度, 良好的抗车辙和抗疲劳特性, 对于长久性路面, 应使用半刚性基层和柔性基层的组合, 这样既能满足结构承载力的要求又发挥了柔性基层变形协调能力, 从而避免了底部裂缝反射到上面层, 可以使路面始终保持良好的工作状态。

而沥青面层由于直接受到轮载和其他自然条件的直接作用, 因此面层更应满足功能性和结构性要求, 而对于长久性沥青路面, 一般分为三层, 上面层 (表面层) 、中面层、下面层。表面层由于与行车路面直接接触。因此必须平整密实, 抗划耐磨, 并且具有很好的稳定性和耐久性。同时也必须包括抗车辙和抗疲劳开裂的品质。表面层材料的选择一般为密集配沥青混合料, 因为它的低温抗裂性、疲劳强度和耐久性都较优越。并且为砂砾式和细粒式, 同时要求有足够的压实厚度, 下面层起着承接上面层和连接下面层的作用, 并且也是各种作用的传递者虽然它不与外界直接接触, 但也具有一定的密水性和抗剥离性, 并且中面层是构成强度和整体性的主要结构层, 因此必须有足够的厚度, 并且在沥青和混凝土的选用中, 一般为中粒式和粗粒式混凝土, 压实厚度较以前也有所增加。而对于下面层, 主要起与基层联结作用, 有利于抵抗层间的剪应力, 从而降低面层层底的拉应力。因此下面层必须有足够的抗疲劳开裂的性质, 对于特重型交通的磨耗层可选用沥青玛蹄脂混合料, 并且在必要时还可以采用改性沥青。对于长久性沥青其各种厚度必须大大增加。

值得强调的是要得到害的沥青混合料, 其他各种材料的配比也是非常重要的因素, 因此我们必须高度重视, 精心设计, 而如何控制好沥青混凝土配合比又是一个摆在我们面前的难题, 对于此, 我个人看来, 要想控制好沥青混凝土配合比就必须对实验给予重视, 因为目前对于混凝土的配合比设计一大部分是理论知识而还有可观的部分侧重经验, 而根据马歇尔实验法我们将配合比设计分为目标配合比设计、目标配合比确定和目标配合比考证三个方面, 其中最关键的是沥青最佳用量的确定, 而在确定过程中首先要用不同沥青含量的混合料做成试件做成型体;者就是测定试件的物理力学指标, 如最大理论密度, 空气中质量, 表干质量, 毛体积密度和孔隙率, 并且还有在60摄氏度时的马歇尔稳定度和流值;接下俩便是绘制沥青混合料试件物理———力学指标与沥青用量的各种关系图, 并应用图中的数据和已有的知识确定OAC, 即佳沥青用量初始值, 经比较, 最总确定最佳沥青用量, 最后便是配合比检验, 按规定的方法分别进行冻融劈裂强度试验和车辙实验, 与要求对照得出结论。

4 长久性沥青路面的应用

我国长久性沥青路面的研究刚刚起步, 而国外许多国家已经进入试验阶段。如美国加州就修建了条设计年限为40年的长久性沥青高速路, 作用累计轴载1亿多次。此路面创新点在于不仅大大增加了各料层的厚度, 而且更换和增添了许多新的材料, 增强了整体的抗疲劳特性和抗车辙能力。还有许多具体的例子充分展现了长久性沥青路面的优良特性, 但是不管怎么说, 项技术仍在发展阶段, 要想达到更成熟更理想的效果, 不断地探索是必须的。

5 结语

无可置疑长久性沥青路面是一种理想的实用型路面, 但它的初期投入太大, 对土基要求很高的稳定性。但是值得认可的是此路面的后期维护费用低, 因为它的设计年限很长, 并且维修简单, 只是将已坏的面层除去, 从新更换上新的沥青层便可, 并且新的沥青层与原沥青层有相同的性能, 再者它还能减少交通延误的情况, 大大提高了整体的经济效益和社会效益。

摘要：随着经济的快速增长, 社会化水平越来越高, 交通量也因此日益增大, 这也加快的沥青路面的破坏时间, 因此一种长久性沥青路面已经成为我们将要研究和开发的方向。下面就长久性沥青路面做一个浅显的阐述。

关键词：长久性沥青路面,力学分析,结构设计,应用

参考文献

沥青防水的耐久性 篇9

( 1) 施工后缩裂阶段。刚完工时半刚性材料模量较高, 但同时由于干湿、温度等环境因素的影响作用, 半刚性材料会发生收缩开裂, 使整体结构层开裂成板块状 ( 板块长度都大于层厚的5倍) , 荷载作用于板块边缘 ( 裂缝两侧) 处产生的应力或位移量要大于板中, 因此, 按层状体系解计算得到的应力或应变值应乘以增大系数。

( 2) 疲劳开裂阶段。半刚性材料在荷载作用下出现疲劳裂缝, 并逐渐扩展, 半刚性材料从开裂的大块结构进一步开裂成细块, 从开始的裂块尺寸为厚度的1 ~ 5倍, 到最后小于厚度, 其模量进一步衰减。

( 3) 疲劳开裂成等效的粒料层阶段。在荷载反复作用下最终碎裂成小块, 各性能接近于粒料材料, 此时, 其不具有抗拉的疲劳性能, 此后的路面寿命取决于沥青面层疲劳开裂、粒料抗剪切破坏和路基的永久变形。

1三阶段设计方法步骤

为了使设计时的路面结构工作状态与实际的使用状况基本一致, 考虑半刚性材料在使用过程中强度和模量衰减特性, 半刚性基层沥青路面按以下三个阶段进行设计并计算其寿命, 才能达到耐久性的目的, 如图1所示。

(1) 半刚性材料层缩裂阶段的疲劳寿命。

(2) 水稳材料疲劳阶段的疲劳寿命。

( 3) 水稳材料破裂成等效的粒料阶段, 直到沥青面层疲劳损坏或者路基土车辙变形超过标准值, 导致路面的最终损坏阶段。

半刚性基层路面结构的总寿命为以上三个阶段疲劳寿命的总和。由于各个阶段的强度和模量发生了较大变化, 因此各个阶段的疲劳寿命应按相应阶段的强度和模量分别计算。

以下为半刚性基层沥青路面三个阶段设计的具体过程。对于半刚性基层材料, 本文的研究对象为水泥稳定再生集料。

第一阶段为水泥稳定再生集料基层和水泥稳定再生集料底基层均处于正常疲劳开裂阶段; 第二阶段为水泥稳定再生集料底基层破裂成等效的粒料层, 而水泥稳定再生集料基层处于正常的疲劳开裂阶段; 第三阶段为水泥稳定再生集料基层、底基层均破裂为等效的粒料层阶段。

为了使半刚性基层沥青路面结构达到耐久性, 第一阶段与第二阶段的疲劳寿命总和应不小于设计的使用寿命。即在水泥稳定再生集料底基层破裂成等效的粒料层, 而水泥稳定再生集料基层还处于正常的疲劳开裂时, 已达到路面的设计年限, 此时只需对路面的面层进行维修改造即可而不需要开膛剖肚式的维修基层。结合目前我国半刚性沥青路面的设计流程, 提出以下基于三阶段设计方法的耐久性再生集料半刚性基层沥青路面结构设计步骤, 具体如下:

( 1) 调查交通、气候、地质水文、筑路材料等状况, 并取样材料进行相关的试验, 以确定路面结构的设计参数, 确定土基回弹模量, 计算累计标准轴次Ne。

( 2) 初拟路面结构组合及厚度方案, 对各结构层分阶段 ( 半刚性层正常疲劳开裂阶段和半刚性层疲劳破坏为等效粒料层阶段) 进行受力分析, 得出最不利位置处面层层底拉应变 εt、半刚性材料层层底拉应力 σt、土基顶面压应变 εz。

( 3) 路面结构层底拉应力验算。路面结构层底拉应力 σt≤σＲ容许拉应力。如果满足上式的要求则进行下一步设计, 否则调整路面结构厚度或组合或材料组成及配合比。路面结构容许拉应力 σＲ按式 ( 1) 计算。

式 ( 1) 中: σs为路面结构材料的极限劈裂强度 ( MPa) , 对沥青混凝土是指15 ℃ 时的劈裂强度, 对水泥稳定类材料为龄期90 d的劈裂强度; Ks为抗拉强度结构系数, 对沥青混凝土:

对无机结合料稳定集料类:

式中: Ac为公路等级系数, 高速公路、一级公路为1. 0, 二级公路为1. 1; Ne为设计年限内一个车道的累计当量轴次 ( 次/车道) 。

( 4) 根据半刚性基层沥青路面三阶段设计方法, 按相应阶段各路面结构层的强度和模量分别计算各阶段中, 由面层、基层层底拉应变控制的沥青层和半刚性基层疲劳开裂的疲劳寿命Na, 以及由土基顶面压应变控制路面结构永久变形的疲劳寿命Ns。

由于我国对半刚性基层沥青路面各结构层的强度和模量的衰减及其破坏模式对应的传递函数缺乏相应的研究和数据, 为此本研究引用相关研究的成果［2］, 如表1、表2所示。

为设计出耐久性的、设计参数与性能指标相匹配的、协调性良好的骨架密实型水泥稳定再生集料, 确保水泥稳定再生集料不易出现开裂, 抗疲劳性能和水稳定等路用性能良好, 水泥稳定再生集料的推荐弹性模量如表3、表4所示。

沥青混合料的传递函数:

式 ( 4) 中: Nf为累计轴载作用次数; εt为沥青层临界拉应变。

水泥稳定再生集料在即将发生压碎破坏模式前的过程传递函数:

水泥稳定再生集料在发生压碎发展破坏模式时的过程传递函数:

式中: Nci和Nca为水泥稳定再生集料在即将发生压碎破坏模式时和在发生压碎发展破坏模式时的过程对应的累计轴载作用次数; σV为水泥稳定再生集料受到的正压力; UCS为水泥稳定再生集料无侧限抗压强度。

土基材料的破坏模式是永久变形, 其传递函数分为在道路表面产生10 mm或20 mm的车辙变形, 其传递函数如下:

系数A的取值如表5所示。

式 ( 7) 中: εV为土基顶面竖向应变。

( 5) 比较Na、Ns和Ne, 若第一阶段与第二阶段的疲劳寿命总和Na不小于设计的使用寿命Ne, 于是拟定的路面结构满足要求, 否则重新进行路面结构设计。

( 6) 技术经济比较, 确定最佳路面结构方案。

2三阶段设计实例

2. 1路面结构设计

我国目前对于特重交通等级的高速公路半刚性基层沥青路面的设计累计轴载作用次数均达108次, 其结构一般为: 18 cm沥青混凝土面层+ 40 cm水泥稳定碎石基层+ 20 cm水泥稳定碎石底基层, 南方多雨地区一般还会在土基上增加20 cm级配碎石垫层, 以改善地质水文状况等。

为使研究的路面结构具有代表性, 为此本研究对设计累计轴载作用次数均达108次的沥青路面进行基于骨架密实型水泥稳定再生集料的沥青路面耐久性结构设计, 初拟结构为18 cm沥青混凝土面层+ 40 cm水泥稳定再生集料基层+ 20 cm水泥稳定再生集料底基层。直接采用以上研究的试验数据, 路面结构层的参数取值如表6、表7所示。标准荷载: 100 k N, 土基和松散材料顶面永久变形引起的路表面产生20 mm的车辙变形。

2. 2拉应力验算

对以上路面结构设定以下边界条件:

( 1) 路面结构为多层线弹性体系, 各结构层的材料采用弹性模量和泊松比表征。

( 2) 路面各结构层的材料为均质、各向同性, 路面各层在水平方向为无限大。

( 3) 荷载为单轴双轮组圆形均布荷载。

采用基于多层弹性层状体系理论的BISAR3. 0进行以上路面结构的受力分析及拉应力验算, 具体的计算结果表8所示。

2. 3三阶段设计

2.3.1第一阶段

本阶段为水泥稳定再生集料基层和水泥稳定再生集料底基层均处于正常疲劳开裂阶段, 水泥稳定再生集料底基层即将发生压碎破坏模式, 路面结构层输入参数如表9所示。

根据各阶段对应的传递函数公式计算, 得出路面各结构层的寿命如表10所示。

由路面各结构层的寿命对比可得, 底基层的寿命最短, 在此路面结构中, 底基层最先被破坏。为此, 在第一阶段此路面结构的寿命, 即是底基层的寿命Nca= 8. 239 × 107次。

2. 3. 2第二阶段

本阶段为水泥稳定再生集料底基层破裂成等效的粒料层, 而水泥稳定再生集料基层处于正常的疲劳开裂阶段, 且水泥稳定再生集料底基层即将发生压碎破坏模式, 路面结构层输入参数如表11所示。

根据各阶段对应的传递函数公式, 计算得出路面各结构层的寿命如表12所示。此阶段由于水泥稳定再生集料底基层破裂成等效的粒料层, 所以该层的寿命不进行计算。

由路面各结构层的寿命对比可得, 基层的寿命最短, 在此路面结构中, 基层最先被破坏。为此, 在第二阶段此路面结构的寿命, 即是基层的寿命Nca= 7. 823 × 107次。

2. 3. 3第三阶段

本阶段为水泥稳定再生集料基层、底基层均破裂为等效的粒料层阶段, 路面结构层输入参数如表13所示。

根据各阶段对应的传递函数公式, 计算得出路面各结构层的寿命如表14。此阶段因水泥稳定再生集料基层、底基层破裂成等效的粒料层, 所以此两层的寿命不进行计算。

由路面各结构层的寿命对比可得, 沥青面层的寿命最短, 在此路面结构中, 沥青面层最先被破坏。 为此, 在第三阶段此路面结构的寿命, 即是沥青面层的寿命Nca= 3. 645 × 105次。这是由于水泥稳定再生集料基层、底基层破裂成等效的粒料层, 其受力状态发生了很大的改变, 此阶段的路面结构与第一阶段的路面结构在应力和应变方面已进行了重新分布, 水泥稳定再生集料基层、底基层破裂成等效的粒料层, 交通荷载基本由沥青面层和土基承担, 沥青面层也即将发生破裂。

由以上计算可得, 第一阶段与第二阶段的路面结构寿命之和为1. 606 × 108次, 大于设计累计轴载作用次数1. 0 × 108次, 满足要求。

如果采用以90 d抗压回弹模量和90 d劈裂强度进行计算路表面回弹弯沉值, 并验算沥青混凝土的层底拉应力及半刚性材料层的层底拉应力的方法, 则按表15所示路面结构设计参数, 路面结构的计算寿命为1. 024 × 108次。

由此可见, 基于再生集料半刚性基层沥青路面三阶段结构设计更能体现此结构层在不同的状况下其受力所对应的路面寿命, 分阶段选用的材料参数与实际路面结构层材料的工作状态基本吻合, 设计的路面结构使用状况与实际荷载作用下的使用状况基本接近, 比采用唯一不变的设计参数的弯沉设计方法更吻合于现实, 更反映了路面结构状态的发展过程。避免出现沥青路面弯沉值理想, 但路面出现破坏或是路面寿命短的现象。

3小结

结果表明, 基于再生集料半刚性基层沥青路面三阶段结构设计更能体现此结构层在不同的状况下其受力所对应的路面寿命, 分阶段选用的材料参数与实际路面结构层材料的工作状态基本吻合, 设计的路面结构使用状况与实际荷载作用下的使用状况基本接近, 比采用唯一不变的设计参数的弯沉设计方法更符合现实, 更反映了路面结构状态的发展过程。

参考文献

[1] JTG D40—2006.公路沥青路面设计规范.北京:人民交通出版社, 2006

[2] 王端宜.设计沥青路面及其方法研究.广州:华南理工大学, 2003

[3] 刘福明.长寿命沥青路面损伤行为及其结构寿命合理匹配研究.广州:华南理工大学, 2010

[4] Guddati M N, Feng Z, Kim Y R.Towards a micromechanics-based procedure to characterize fatigue performance of asphalt concrete.Transportation Research Record.1789, Transportation Research Board, Washington, D.C, 2002:121—128

[5] Soares B J, Freitas F, Allen D H.Crack modeling of asphaltic mixtures considering heterogeneity of the material.Paper Presented at82 nd Annual Meeting, Transportation Research Board, Washington, D.C, 2003

[6] 夏永旭, 王秉纲.道路结构力学计算.北京:人民交通出版社, 2003

[7] 朱照宏, 许志鸿.柔性路面设计理论和方法.上海:同济大学出版社, 1987