论沥青混凝土路面病害防治措施刘勇

论沥青混凝土路面病害防治措施刘勇

中国水利水电第十六工程局有限公司福建福州350001

摘要:沥青混凝土路面无论是其力学性能、耐久性,还是行车舒适度都必须满足正常通车要求,采用混凝土材料铺筑路面,可以确保路面基层平整、坚实、耐久,而且能够防渗、抗滑,具有良好的耐疲劳性和抗低温开裂的温度稳定性。但在施工和使用过程中,沥青混凝土路面也会受到很多因素的影响而发生各种病害,本文结合笔者多年的工作经验,主要对沥青混凝土路面病害防治措施进行了探讨分析。

关键词:沥青路面;常见病害;处理办法

1、常见的沥青路面病害

1.1总述

近年来,随着国家对公路建设投资力度的加大,我国的公路工程建设十分迅速。但是,随着公路的建成并投入运营,沥青路面早期病害现象也越来越引起业内人士的普遍关注。沥青路面早期的病害现象有:泛油、波浪、壅包、滑溜、裂缝、坑槽、局部沉陷、松散、车辙等九种。这些病害极具普遍性和严重性,对新建公路的正常使用形成了严重的威胁。

1.2病害的种类

1.2.1裂缝

(1)横向裂缝:这种病害比较普遍,主要由于沥青面层温度收缩和半刚性基层的干缩引起;路基压实度不足也会引起这种病害。横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣,或由于车辆严重超载,致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而裂缝。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式,它有两种情况:沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。一般认为这种裂缝不可避免,对路面的整体性没有损害。

(2)纵向裂缝:纵向裂缝可分为两种情况:一种情况是由于路基压实度不均匀,路面不均匀沉陷而引起的,如发生在半填半挖处的裂缝。另一种情况是沥青面层分幅摊铺时,两幅接茬未处理好,在行车载荷作用下,易形成纵缝。有时,车辙边缘也会有纵裂缝。

(3)网状裂缝:裂缝纵横交错,缝宽1mm以上,缝距40cm以下,1.2m以上。

(4)反射裂缝:基层产生裂缝后,在温度和行车荷载作用下,裂缝将逐渐反射到沥青表面,路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。对于半刚性基层以横向裂缝居多,对于柔性路面上加罩的沥青结构层,裂缝形式不一,取决于下卧层。

1.2.2水损坏

所谓水损坏即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象,它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水损坏的主要破坏形式有:网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。水损坏的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌和不均、碾压效果不良等导致的沥青路面空隙率过大所造成的。采用半开式(Ⅱ型)沥青混凝土表面层时,产生的水损坏尤为严重。

由于水渗入表面层后滞留在表面层的下部和下层的交界面上,在长期行车荷载作用下,导致沥青膜开始从面层的底部剥落并逐渐向上扩展,随着下部大量碎石上沥青的剥落,沥青混凝土也就失去了强度从而产生网裂和形变。在行车荷载作用下,特别在降雨过程中和雨后行车道上的局部网裂会逐渐松散,松散的石料被车轮甩出形成坑洞。由于沥青混凝土的不均匀性,坑洞总是先在沥青混凝土空隙率较大处产生,随着时间推移,将会造成路面大面积破损。

当水透入沥青面层并滞留在半刚性基层顶面时,在大量高速行车作用下,自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料形成灰浆,灰浆又被行车压成唧泥,通过各种形状不一的裂缝(纵、横、斜裂缝及网裂)到路表面形成唧浆。在灰浆数量大的情况下,可能很快形成更为严重的裂缝,在数量小的情况下,可使路面形成网裂或形变。某处一旦有灰浆唧出,该处很快就会产生网裂和形变,随后的降水就更容易透入,并形成恶性循环,最终导致路面严重破坏。

自由水进入面层后,使沥青与碎石的粘结力减弱。在行车荷载作用下,滞留在面层下部的水使矿料特别是粗集料表面裹覆的沥青膜逐渐剥落,使沥青混凝土的强度逐渐降低,直至完全松散。在行车轮迹下向两侧(特别向外侧)挤出,使轮迹带下陷,同时使其两侧鼓起,形成严重辙槽。形成辙槽后,降雨过程和雨后辙槽就会变成积水槽,致使水有更长的时间透入沥青面层形成更加严重的水破坏。

形成水损坏的原因除沥青混合料不均匀、空隙率过大外,还与沥青和碎石间的粘结性能或有无抗剥落剂、交通量大小、重载车比重及公路沿线降雨量等因素有关。在我国南方潮湿地区,沥青路面的水损坏数量及速度比北方干旱地区严重的多。近年来我国部分高速公路开始采用改性沥青或加抗剥落剂的SMA路面,虽然产生水损坏的数量和速度明显改观,但只要在混凝土中有不均匀自由水能够进入并滞留的地方,也会不同程度的产生水损坏。

1.2.3坑槽

(1)压实不足性坑槽一般情况是施工时混合料温度太高,使沥青老化,粘结力降低,脆性增加,导致压实不够,粘结不牢,在行车载荷作用下,形成坑槽;另一种情况是混合料温度太低,摊铺不均匀,压实不充分,导致压实度不够形成坑槽。

(2)厚度不够性坑槽路面下面层局部标高控制不严,导致沥青上面层个别地方厚度不够,在行车作用下,部分混合料易被“带走”,形成坑槽。

1.2.4泛油

(1)沥青混合料配合比设计的击实功不够。我国在设计沥青混合料配合比时通常采用马歇尔试验方法。当初在开发和确定马歇尔试验方法时,选定室内试验的击实功是要使室内产生的密度等于路面在行车荷载作用下最终达到的密度。如果室内所用击实功产生的密度小于使用过程中所达到的最终密度,所选定的沥青用量就会偏多,但目前由于各种原因室内试验所得到的密度远远低于使用过程中所达到的最终密度,这使现场施工中产生沥青用量过大不足为奇。

(2)施工控制不严和管理不善。有些施工单位在生产过程中私自改变配合比、沥青混合料拌合不均匀,都是造成沥青混凝土路面局部沥青用量偏大的主观原因。

(3)少数施工单位习惯于使用沥青用量过大的混合料。有些人认为沥青用量越大,裹覆矿料的沥青膜越厚,沥青混合料的粘结力就越大。但实际情况恰恰相反,包覆矿料的沥青膜越薄,沥青混合料的粘结力就越大。

在严重泛油路段,沥青面层表面发光发亮,以摩擦系数和表面构造深度表征的抗滑性能达不到行车要求时往往会造成交通事故。

1.2.5松散

(1)集料颗粒被足够厚的粉尘包裹,使沥青膜粘结在粉尘上,而不是粘结在集料颗粒上,表面的摩擦力磨掉沥青膜,并使集料颗粒脱落。这种情况的产生主要是由于集料含泥量超标所造成的。

(2)表面离析处往往缺少大部分细集料,离析面上粗集料与粗集料相接触,但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。随时间增长,沥青会老化,沥青膜剥落会使沥青与集料的粘结力减弱,孔隙中的水冻结会破坏粘结力,或足够大的摩擦力会破坏离析面上的集料颗粒而产生松散。

(3)沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力,如果混合料密实度不够,集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。

1.2.6车辙(主要有结构性车辙、磨损性车辙和流动性车辙三类)

(1)结构性车辙由于荷载的作用,发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久变形。这种车辙宽度较大,两侧没有隆起现象,横断面成凹字形。

(2)磨损性车辙由于车辆不断地磨损路面,特别是大量重型超载车辆渠化行驶在主车道上,磨损路面也会形成车辙。

(3)流动性车辙是在高温条件下,车轮碾压反复作用,荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限,使流动变形不断积累形成车辙。这种车辙一方面车轮作用部位下凹,另一方面车轮作用甚少的车道两侧反而向上隆起,在弯道处还明显向外推挤,车道线或停车线因此可能成为变形的曲线。

1.2.7推移

推移的产生一般与基层施工质量、透油层洒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。在沥青混凝土路面铺筑前,由于基层表面清扫不干净、透层油洒布不均等都会容易造成沥青面层和基层粘结不良。沥青面层建成运营后在大量行车荷载(超载车辆)作用下,由于与基层粘结不良特别在沥青面层施工接缝处开始产生推移,随着时间增长,轮迹带两侧会产生壅包,甚至会出现由于推移而造成的严重裂缝。在基层平整度较差、面层厚度较薄的地段,基层不平整会反映到沥青路面上,在车辆荷载作用下面层不平整会愈加明显,形成波浪。

2、病害出现原因分析

2.1沥青质量问题

由于近几年国家城市基础设施建设,城市道路开工项目很多而建设资金又有限,因此,在道路结构层的厚度设计、材料的使用上本着经济适用的原则,在沥青的选择上重视不足,存在有时沥青指标不足,仍在使用的情况。

2.2碎石质量问题

目前,在碎石的选用上重视不够,有时重视也存在无可奈何的现象,因为生产碎石的厂家多为一些小的私营主,没有良好的的配套碎石设备,生产的碎石时好时坏,即便有好的设备的厂家,其规模也较小,产量难以满足要求,所以碎石质量难以长期稳定,同时也就对碎石质量的控制存在一定的难度。

2.3沥青混凝土配合比设计存在的问题

沥青混凝土配合比设计按规范要求应经过四个阶段,即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、验证阶段和试拌试铺阶段,各阶段对要达到的目的都有明确的要求,在施工时,有的单位压缩两至三个阶段,有的干脆凭经验进行施工。因此,从理论和实践来讲存在较大的偏差,从而导致沥青混凝土内在质量存在先天不足。

2.4沥青混凝土拌合温度的控制

沥青拌合出场温度要求在120℃~165℃之间,而实际上有些施工单位由于设备和人员素质等原因,在拌合温度控制方面时高时低很不稳定。温度过高可能导致沥青质变,没有粘性使沥青混凝土松散;温度过低,沥青混合料拌和不均匀,影响级配,这些也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的原因。在沥青混合料拌制完成后,从拌合厂向摊铺现场运输过程中,空气与混合料之间的温差一般大于120℃。加上因速度形成的相对风速较高,会导致混合料温度在到达现场前有较大的下降。降温幅度由表及里逐渐减少,最严重的降温区发生在堆料表面和马槽的接触面。降温严重程度取决于运输时间、速度、气温、保温措施等因素。

2.5沥青混凝土的摊铺

2.5.1在摊铺设备断面加宽,沥青混合料从中间通过胶轮输送到两侧,由于距离大,必然产生离析,这种离析改变了沥青混凝土生产配合比;其次,由于烫平板从机心向两侧悬臂较长,随着摊铺次数的增加,产生变形,对路面横坡的控制也有较大的影响。

2.5.2在混合料从运输车向摊铺机喂料斗卸料到刮料板输料的过程中,接触面表层料,特别是两侧车厢接触面的表层料,在每车料中最后被刮料板送到螺旋布料器,即每一车料降温幅度最大的表层“冷”料是集中被铺出的,表面料降温幅度最大,在正常的碾压过程中压实度难以达到要求,是路面发生松散、坑槽和渗水破坏的原因。

3、沥青路面病害的防治对策

3.1沥青混合料的拌制质量得以提升

由于施工质量差的问题,使得沥青混凝土路面施工过程中出现质量问题,决定工程质量的首要问题就是沥青混合料的拌制。如果沥青混合料拌制不合格,沥青混凝土路面的使用时间也会受到影响。因此要使沥青混合料拌制得到提升,就需要做好原料工作。依据公路的等级、路面种类以及气候问题等选择合适的沥青,注意沥青的存放,要分类管理,避免出现交叉污染。此外还需要注意对矿粉、集料等的选择[3],这也是影响沥青混凝土强度的重要因素。

选择科学的材料后,还需要做好沥青混合料的配比工作,这也会对沥青混凝土路面的质量以及使用时间产生影响。因此需要控制好沥青混合料的拌和温度,做好质量、温度以及取样的检测,将沥青混合料控制在合理的范围内,才能够铺设出高质量的沥青混凝土路面。

3.2设计方面

根据建设路段的实际交通流量以及具体轴载信息,设计环节应积极考虑车辆超载所带来的影响,同时还应合理预测未来交通可能达到的流量,从而保证设计和实际趋于一致,进而有效避免公路沥青路面由于重载或者交通量激增而导致的破坏。基层选材时,应予以必要优化,建议选用那些具有理想抗冲刷以及抗变形能力的材料,再借助集料骨架密实结构以保证公路具有足够的承载力,从而最大程度降低温缩及干缩裂缝的发生几率。同时结合地区、交通状况以及气候条件等方面的不同,有目的地调整沥青混合料矿料级配,从而使其具有理想的高温稳定性。

3.3施工方面

首先是清理基层,在摊铺沥青混凝土面层前,应将路面基层清扫干净,保持干燥,并确认基层质量是否达到规定要求。第二,沥青混合料必须在拌合厂采用拌合机拌制,拌合厂应具有完备的排水设施。第三,摊铺热拌沥青混合料应采用摊铺机作业,摊铺前按施工需求调整和选择摊铺机的结构参数及运行参数,摊铺必须缓慢、均匀、连续不间断地施工。第四,碾压是最后一道工序,分为初压、复压和终压三个阶段,采用了关闭振动的振动式压路机及轻型钢筒式压路机,初压在混合料摊铺后较高温度下进行;复压是在初压后采用了重型轮胎式压路机碾压4-6遍。终压紧接复压进行,在碾压过程中消除产生的轮迹和确保路面的平整度。第五,接缝处理,摊铺时调整好预留高度,接缝处摊铺层施工结束后再用3m直尺检查平整度立即处理。第六,沥青混合料路面应待摊铺层完全自然冷却后,表面温度低于50℃时可开放交通。另外,在半刚性基层施工中,应对材料级配进行合理优化,避免或者减少使用具有较大干缩变形特点的水泥材料,借助有效压实以保证强度。对于多层施工的基层,建议采用连续梯队的方式进行施工,透层油建议选用具有良好渗透性的沥青,在沥青层间洒一定量的粘层油,借助试验方式以确定透层油及粘层油各自合理用量,无论是过多,还是过少,均有可能导致路面病害的发生。

4、沥青混凝土路面病害的养护施工技术

4.1裂缝类病害的养护施工技术

对于裂缝类的病害,首先是高温季节下不可愈合小于5mm宽度裂缝的病害,普遍采用的方法是用鼓风机及扫把清理裂缝中以及周边尘土后,沿着裂缝采用灌缝机械将加热至170~180℃的乳化沥青或者其他的材料灌注到孔中,从而填满缝隙。其次是裂缝宽度超过5mm的路面裂缝,先采用切割机械对需修补的裂缝进行切缝开槽,开槽宽度为15~20mm,深30mm左右,然后用鼓风机将裂缝中的杂质吹扫干净,缝内潮湿时应吹扫干燥为止,再进行裂缝的灌注,灌注结束后要将路面的施工废料清除干净。最后是严

重龟裂的不规则裂缝,先是要根据路面病害的具体情况对病害路面进行铣刨,并进行铣刨后的清扫,再把乳化沥青均匀的喷洒在需要修补的病害路面处,然后进行沥青混合料的摊铺,或者采用挖补的方法对病害路面进行面层的修补处理。

4.2变形类病害的养护施工技术

对于变形类病害,路面下沉深度小于20mm的不给予考虑,可忽略不计,对于路面下沉深度超过20mm,但是土基和基层密实稳定的病害,只需要对面层进行修补即可,具体方法应根据路面的病害情况选择相应的施工技术和施工工艺进行处理修补。对于路面下沉后,路面破损严重的病害,甚至出现矿料松动和脱落的情况,可采用挖补的方法进行养护施工处理。对于沥青路面的车辙、波浪与搓板等的变形类病害,与上述路面下沉的处理方式相似,对轻微变形的路面暂不考虑,变形的程度超过10mm,但不超过20mm的路面,采用的方法是进行路面的铣刨,然后重新摊铺面层。

4.3松散类病害的养护施工技术

对于松散类病害的养护施工技术,首先来看对于面层的坑槽、表面脱皮、啃边和松散等病害,要确定需要修补的范围,对于密集的小面积病害范围,可以采用相邻的多个病害合并的方式集中修补。先使用铣刨机将路面进行铣刨,铣刨时深度要超过原路面病害的深度,然后再采用切割机对需要修补的病害边缘进行整修,并通过小型机械将原路面凿除,清扫施工废料,最后进行乳化沥青的均匀喷洒,通常情况下,针对这种类型的病害,乳化沥青的用量普遍在0.3-0.6kg/m2之间。面层摊铺的时候选择的沥青混合料尽量和原路面的材料结构保持一致,摊铺过后再用压路机将铺好的沥青混合料进行碾压,需要注意的是,碾压过后需保证路面的平整、密实且水平高度略高于原路面。

其次是因为路面基层或者土基局部因强度不足而引发的松散类病害,一是将损坏的面基和土基去除掉,并换上新的材料压实。二是将土基中存在的淤泥清除干净,并对淤泥周围的地段进行检查,尤其是水位较高的潮湿地段,采取相应的措施对基层进行修补,保证其强度和水的稳定性。三是在新修补的基层上铺设与周边基层搭接宽度不少于25cm的土工合成材料,同样,在第四步面层结构的修补时应尽量与原路面结构保持一致。

5、结语

总之,沥青混凝土路面出现病害存在很多原因,如设计、施工、政府因素等都会对沥青混凝土面层质量造成一定的影响。根据现阶段沥青混凝土路面病害越来越多的状况,不但应该重视设计工作,而且应该严格管理施工、提高施工质量,依据国家标准进行施工,不但要保证沥青路面具有优越的性能,而且可以延长使用时间,提高经济效益。

参考文献:

[1]陈涛,沥青混凝土路面施工中常见病害分析与防治措施[J].民营科技,2009(1):156.

[2]王军.市政道路沥青混凝土路面常见病害及预防治理[J].城市建设理论研究:电子版,2014(8).

[3]张毅群,沥青混凝土路面施工中产生的主要病害及防治措施[J].大科技:科技天地,2011(17):398~399.

标签:;  ;  ;  

论沥青混凝土路面病害防治措施刘勇
下载Doc文档

猜你喜欢