一种全过程防治沥青路面疲劳开裂的方法与流程

本发明涉及道路工程，具体地说是一种全过程防治沥青路面疲劳开裂的方法。

背景技术：

1、沥青路面由于其平整性好,行车平稳,养护方便等优点，在道路工程领域得以广泛应用。但是沥青路面在使用过程中也会因为多种因素的综合作用产生损坏，而疲劳开裂则是沥青路面的一个重要破坏形式。沥青路面疲劳开裂产生的原因包括内部因素和外部因素两方面，内部因素包括组成材料特性和混合料特性等，沥青混合料作为沥青路面的铺筑材料，其品质会直接影响到路面的质量进而影响路面的疲劳开裂。品质不良的沥青混合料铺筑的路面孔隙率会较大，路面内部的微裂缝数量较多，在外部因素的作用下会加速沥青的老化致使沥青变老变硬。

2、同时疲劳裂缝也容易在外部因素的反复作用下，应力不断集中,消除，使得这些微裂缝产生疲劳裂缝开始扩展，外部因素继续反复作用裂缝进一步扩展直至贯穿整个路面。外部因素包括车辆荷载、外部环境、施工等。

3、施工过程中的一些指标控制也会对其产生影响，例如施工过程中的温度控制，筑路机械的压实能力，是否严格执行相应的设计指标要求。这些指标会很大程度的影响到路面疲劳开裂的产生和路面结构的使用寿命。

4、目前沥青路面养护修缮过程中主要考虑的是路面破损达到一定程度后进行维修，这种养护模式具有一定的滞后性，难以实现科学的对沥青路面疲劳开裂的各阶段进行维修养护。

5、故如何提升沥青路面的抗疲开裂能力，延长沥青路面的疲劳寿命是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的技术任务是提供一种全过程防治沥青路面疲劳开裂的方法，来解决如何提升沥青路面的抗疲开裂能力，延长沥青路面的疲劳寿命的问题。

2、本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种全过程防治沥青路面疲劳开裂的方法，该方法步骤具体如下：

3、s1、设计阶段：根据交通参数、路基土质、顶面当量回弹模量、湿度、温度及其他影响因素进行初拟路面结构组合及各结构层厚度，并根据载荷和温度的复杂应力响应进行抗疲劳开裂设计；

4、s2、施工阶段：施工时，严格把控施工材料质量，并采用多种措施来提升路面抗疲劳能力；

5、s3、养护阶段：根据疲劳寿命预估模型和长期疲劳性能检测科学合理的进行预防性养护。

6、作为优选，步骤s1中的抗疲劳开裂设计包括路面结构抗疲劳设计和沥青混合料抗疲劳设计。

7、更优地，沥青混合料抗疲劳设计时，从组成材料、材料特性以及混合料配合比设计进行优化，通过四点弯曲疲劳寿命实验进行疲劳性能检验。

8、更优地，步骤s1中的设计阶段具体如下：

9、s101、确定材料性质要求和设计参数时，考虑沥青混合料组成材料及其特性对疲劳性能的影响，再根据原材料的性能优选多个初拟级配，确定每个初拟级配的沥青用量；

10、s102、按照规范规定的要求成型试件，通过标准击实法成型试件进行标准马歇尔实验和劈裂实验；并通过轮碾法成型试件进行车辙实验，以确保所成型试件满足高温稳定性及低温抗裂性的指标满足要求；

11、s103、轮碾成型沥青混合料板块试件，并切割小梁试件进行沥青混合料四点弯曲疲劳寿命实验，沥青混合料四点弯曲疲劳寿命实验适用于采用四点弯曲疲劳试验机在规定的试验条件下，测定压实沥青混合料承受重复弯曲荷载的疲劳寿命；

12、s104、通过分析实验结果对材料性质和设计参数进行优化；

13、s105、结合路面结构抗疲劳设计结果和材料性质及设计参数优化结果，利用abaqus有限元软件建立模型，考虑温度及荷载复杂应力作用下进行疲劳寿命预估。

14、作为优选，步骤s2中的施工阶段具体如下：

15、s201、对施工现场料场材料进行检测，严格控制施工材料质量；

16、s202、合理安排施工进度，确保送料-摊铺-碾压的配合，合理利用高性能摊铺碾压的施工机具增强路面铺筑的连续性、均匀性及密实性；

17、s203、施工结束后，采用pqi无核密度仪和数字图像处理(dip)技术对沥青路面的均匀性和密实性进行检测。

18、作为优选，步骤s3中的养护阶段具体如下：

19、s301、路面结构施工完成后，建立路面疲劳性能长期检测档案；

20、s302、结合沥青路面疲劳寿命预估结果定时对路面进行疲劳性能检测；

21、s303、根据不同阶段的开裂情况选择预防性养护措施。

22、更优地，步骤s303中的预防性养护措施具体如下：

23、针对单层微表处，采用碎石封层的预防性养护措施；

24、针对双层微表处，采用稀浆封层的预防性养护措施；

25、针对薄层罩面，采用就地热再生的预防性养护措施。

26、本发明的全过程防治沥青路面疲劳开裂的方法具有以下优点：

27、(一)本发明在综合考虑以上影响沥青路面疲劳寿命的因素，在设计阶段、施工阶段、养护阶段，分阶段、全过程通过采用室内小型试件疲劳实验、利用abaqus有限元软件建立模型，考虑温度、荷载复杂应力作用下进行疲劳寿命预估、pqi无核密度仪和数字图像处理(dip)技术以及预防性养护技术进行沥青路面疲劳开裂防治，延长沥青路面的疲劳寿命；

28、(二)本发明可以在沥青路面的设计阶段、施工阶段、养护阶段，分阶段采取措施，全过程提升其抗疲劳能力；通过在设计阶段进行路面结构和混合料的抗疲劳设计，施工阶段严格执行设计方案，严格把控施工材料质量和采用多种措施来提升路面抗疲劳能力，养护阶段根据疲劳寿命预估模型和长期疲劳性能检测结合综合效益，科学合理的进行预防性养护，提升沥青路面的抗疲劳性能；

29、(三)本发明在设计阶段，通过选择合理的抗裂方案，分结构层考虑相应的改善方式，结合结构层在反复作用的交通荷载和温度荷载的复杂疲劳响应，检验其是否满足设计寿命的要求；

30、(四)本发明的设计阶段包括路面结构抗疲劳设计和沥青混合料抗疲劳设计，路面结构设计阶段考虑到沥青路面断裂性能分析及抗裂设计，通过在路面结构设计时合理的选择抗裂方案，分结构层考虑相应的改善方式，结合结构层在反复作用的交通荷载和温度荷载的复杂疲劳响应，检验其是否满足设计寿命的要求；沥青混合料抗疲劳设计，沥青混合料质量是影响路面疲劳开裂的重要因素之一，沥青混合料设计时应从材料的选择,混合料配合比设计等方面进行优化；设计阶段在实验室成型试件，通过四点弯曲疲劳试验结果，指导混合料设计指标调整，从源头上对沥青路面的疲劳开裂加以改善，同时根据设计方案建立疲劳寿命预估模型；

31、(五)本发明在施工阶段，高标准执行设计方案，严格把控施工材料质量对于提高路面抗疲劳能力尤为重要；同时在施工过程中合理的安排施工进度保证施工过程中材料运输和摊铺碾压的配合，以使得沥青混合料在运输过程中和摊铺碾压过程中不至于严重氧化而降低路面的铺筑质量，做好供料的连续性保证路面施工的连续性和均匀性，避免因供料不及时而中断路面铺筑产生新老沥青混合料施工断面，后期这些断面处容易产生疲劳破坏；合理的选用筑路机械，应用高性能的施工机具增强路面铺筑的连续性，均匀性，密实性；

32、(六)本发明在养护阶段，沥青路面养护修缮过程中目前主要考虑的是路面破损达到一定程度后进行维修，这种养护模式具有一定的滞后性，难以实现科学的对沥青路面疲劳开裂的各阶段进行维修养护，而本发明可以通过前期进行的疲劳寿命预估和开展沥青路面长期疲劳性能观测，根据沥青路面疲劳开裂的各个阶段去采取预防性养护措施，提高了沥青路面的疲劳寿命。