瀝青路面常見病害成因分析及防治措施研究

賀侯平

摘要:瀝青路面在施工以及使用的過程當(dāng)中,由于遭受種種不同的原因出現(xiàn)各種類型的病害,文章通過對瀝青路面常見病害的原因進行分析,針對不通類型的病害提出了各種不同的防治措施。

關(guān)鍵詞:瀝青路面;病害;成因分析;防治措施

瀝青混凝土路面具有良好的力學(xué)性能和較好的耐久性及行車舒適性,從三級路到高速公路均普遍采用,成為道路建設(shè)長久使用的一種材料,我國絕大部分公路都采用瀝青混凝土路面。但是,隨著一條條瀝青路面公路的建成并投入運營,瀝青路面早期病害現(xiàn)象也越來越引起業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注。目前,我國瀝青混凝土路面最常見的早期病害現(xiàn)象有:裂縫、坑槽、松散、泛油、擁包、波浪、滑溜、沉陷等,這些病害基本上也是公路工程質(zhì)量的通病,對新建公路的正常使用形成了嚴重的威脅,對公路維護提出了更嚴峻的挑戰(zhàn)。這些病害的出現(xiàn)嚴重影響了行車速度、行車安全,加大了汽車磨損,縮短了瀝青路面使用壽命。本文針對這些病害進行原因分析,旨在提出可行的防治措施。

1 病害出現(xiàn)原因分析

瀝青路面各種病害的成因比較復(fù)雜,由于環(huán)境、地點、氣候條件的不同,病害的情況不一。目前,在路面設(shè)計中,一方面交通車輛調(diào)查資料,是為通行能力服務(wù)的,沒有考慮到超載的問題,使得設(shè)計中得不到準(zhǔn)確軸載,造成設(shè)計年限內(nèi)累計標(biāo)準(zhǔn)軸載出現(xiàn)與事實不相符的情況。這樣,對于一些道路而言,從一開始就降低了累計標(biāo)準(zhǔn)軸的數(shù)量,使得設(shè)計彎沉值偏大,基層、低基層的拉應(yīng)力偏小,造成路面整體剛度不足,導(dǎo)致路面提前破壞。另外,由于受經(jīng)濟利益的驅(qū)動,載貨車輛中,80%有超載現(xiàn)象,正是這部分超載車輛加速了路面的破損,促使路面開裂、推擁,甚至局部下陷。

1.1 氣候的影響

瀝青材料在較高溫度條件下具有良好的應(yīng)力松弛性能,溫度升降產(chǎn)生的變形不至于產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力,但當(dāng)氣溫大幅度下降時,瀝青材料逐漸發(fā)硬并開始收縮。此時半剛性基層的底部將產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力瀝青混合料的應(yīng)力松弛趕不上溫度應(yīng)力增長,混合料勁度急劇增大。由于瀝青面層在路面中是受到約束的,面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力或拉應(yīng)變一旦超過瀝青混合料的抗拉強度,瀝青面層就會開裂,產(chǎn)生裂縫。由于瀝青路面寬度有限,收縮路面結(jié)構(gòu)的相互約束小,所以低溫裂縫主要是橫向的。在日溫差大的地區(qū),由于溫度反復(fù)升降導(dǎo)致瀝青面層溫度應(yīng)力疲勞,使瀝青混合料的極限拉伸應(yīng)變(或勁度模量)變小,加上瀝青的老化使瀝青勁度增高,應(yīng)力松弛性能降低,最終達到極限抗拉強度使路面產(chǎn)生裂縫。瀝青路面具有高溫軟化特性,盡管設(shè)計及施工中盡可能降低油石比,最大限度地利用骨料級配增大高溫穩(wěn)定性,但在車輛長期作用下仍要產(chǎn)生車轍。泛油一般出現(xiàn)在高溫天氣,由于氣溫升高而導(dǎo)致瀝青軟化點的不適應(yīng)。

1.2 瀝青混凝土配合比

瀝青混凝土配合比設(shè)計按規(guī)范要求應(yīng)經(jīng)過四個階段,即目標(biāo)配合比設(shè)計階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計階段及驗證階段和試拌試鋪階段,各階段對要達到的目的都有明確的要求,在施工時,有的單位壓縮兩至三個階段,有的干脆憑經(jīng)驗進行施工。因此,從理論和實踐來講存在較大的偏差,從而導(dǎo)致瀝青混凝土內(nèi)在質(zhì)量存在先天不足。另一方面,由于現(xiàn)狀所致,政績工程工期較短,加上低價中標(biāo),碎石料場不規(guī)范,大多地材都由個體企業(yè)承擔(dān),料場分散,設(shè)備落后,材料的均質(zhì)性、穩(wěn)定性均有較大的差別。雖然大部分單位在開工前都作了篩分分析符合要求,在施工過程中也檢測并予以調(diào)整配合比,但由于差異性大,不可能做到十分準(zhǔn)確,導(dǎo)致路面出現(xiàn)一些常見病害。

1.3 瀝青混凝土拌合溫度

石油瀝青拌合出場溫度要求在120～165℃, 但是在拌合溫度控制方面時高時低很不穩(wěn)定。溫度過高可能導(dǎo)致瀝青變質(zhì),沒有黏性使瀝青混凝土松散;溫度過低,瀝青混和料拌合不勻,影響級配,這些也是導(dǎo)致瀝青路面有時局部松散或其他病害的原因。在瀝青混合料拌制完成后,從拌合廠向攤鋪現(xiàn)場運輸?shù)倪^程中,空氣與混合料之間的溫差一般大于120℃。加上因速度形成的相對風(fēng)速較高,會導(dǎo)致混合料溫度在到達現(xiàn)場前有較大的下降。降溫幅度由表及里逐漸減少,最嚴重的降溫區(qū)發(fā)生在料堆表面和馬槽的接觸面。降溫嚴重程度取決于運輸時間、速度、氣溫、保溫措施等因素。

1.4 瀝青混凝土的攤鋪

現(xiàn)在攤鋪設(shè)備斷面加寬,瀝青混合料從中間通過膠輪輸送到兩側(cè),由于距離大,必然產(chǎn)生離析,這種離析改變了瀝青混凝土生產(chǎn)配合比;其次,由于燙平板從機心向兩側(cè)懸臂較長,隨著攤鋪次數(shù)的增加,產(chǎn)生變形,對路面橫坡的控制也有較大影響。另外,在混合料從運輸車向攤鋪機喂料斗卸料到刮料板輸料的過程中,接觸面表層料,特別是兩側(cè)車廂接觸面的表層料, 在每車料中最后被刮料板送到螺旋布料器,即每一車料降溫幅度最大的表層“冷”料是集中被鋪出的,表面料降溫幅度較大、在正常的碾壓過程中壓實度難以達到要求,是路面發(fā)生松散、坑槽和滲水破壞的原因。

2 防治措施

瀝青路面常見病害的根治應(yīng)從設(shè)計,施工和路面維護三個方面著手,只解決一個方面的問題是不夠的。

2.1 從設(shè)計方面提出的措施

從目前的設(shè)計規(guī)范來看,在車輛荷載對路基路面所產(chǎn)生的影響,其換算關(guān)系不是簡單的倍數(shù)關(guān)系,在這方面要應(yīng)引進部分省市科研機構(gòu)的科研成果或引進國外科研機構(gòu)提供的一些參數(shù)進行修定。

2.2 施工方面采用的措施

對于只有輕微泛油的路段,可撒3-5mm粒徑的石屑或粗砂,并用壓路機或控制行車碾壓;對于泛油較嚴重的路段,可先撒5-10mm粒徑的碎石,用壓路機碾壓,待穩(wěn)定后,再撒3-5mm粒徑的石屑或粗砂,并用壓路機或控制行車碾壓。對于路面基層完好,僅面層出現(xiàn)坑槽病害時,將坑槽范圍挖成矩形,槽壁應(yīng)垂直,其深度不得小于原坑槽的最大深度,清除槽底、槽壁的松動部分及粉塵、雜物,并在四周涂刷瀝青后,用瀝青混合料填補并整平,并予以夯實。對于因基層局部強度不足等使基層破壞而形成的坑槽,則應(yīng)將面層和基層完全挖除,如土基中含有淤泥,還應(yīng)將淤泥全部挖除,換填新料并夯實。在地下水位較高的潮濕路段,應(yīng)采取措施引出地下水并在基層下面加鋪一層水穩(wěn)性好的材料,最后重做路面面層。因面層瀝青用量過多或細集料集中而產(chǎn)生較嚴重擁包,或路面連續(xù)多次出現(xiàn)擁包且面積較大,但路面基層仍屬穩(wěn)定,則應(yīng)用機械或人工將擁包全部除去,并低于路表面約10mm,掃凈碎屑、雜物及粉塵后用熱瀝青混合料重做面層。

對于較小的縱縫和橫縫,一般用灌入熱瀝青材料加以封閉處理。對于較大的裂縫,則用填塞瀝青石屑混合料方法處理;對于大面積的龜裂、塊狀裂縫,通常采用加鋪封層或瀝青表面處治;塊狀裂縫、龜裂嚴重的路段,則應(yīng)進行補強或徹底翻修。因路面邊緣瀝青面層破損而形成啃邊應(yīng)將破損的瀝青面層挖除,在接茬處涂刷適量的粘結(jié)瀝青,用瀝青混合料進行填補,再整平壓實,修補啃邊后的路面邊緣應(yīng)與原路面邊緣齊順;對于基層松軟、沉陷而形成的啃邊,應(yīng)先對路面邊緣基層局部加強后再恢復(fù)面層。因路基不均勻沉降引起的下沉,基層已穩(wěn)定的可直接修補面層;基層或土基仍不穩(wěn)定的須先進行換填或注漿加固處理,然后再修補面層。

2.3 路面維護方面的措施

圍繞建設(shè)與養(yǎng)護、維修與預(yù)防的關(guān)系,隨著路網(wǎng)的不斷完善,只有長期保持良好的路面使用性能,道路建設(shè)的巨額投資才能充分發(fā)揮其投資效益,而長期保持路面良好的技術(shù)狀況必須有一個強有力的養(yǎng)護維修支持系統(tǒng)來保障。從這一意義上來說,養(yǎng)護維修實際上是道路建設(shè)的一種繼續(xù)。在路面養(yǎng)護和維修的關(guān)系上,長期以來人們總是習(xí)慣于等到路面開始出現(xiàn)損壞后,才想起要對它進行維修,而對于路面還處于良好狀態(tài)下進行預(yù)防性養(yǎng)護的意義則往往認識不足。預(yù)防性養(yǎng)護實質(zhì)上是一種周期性的強制保養(yǎng)措施,并不考慮路面是否已經(jīng)有了某種損壞。預(yù)防性養(yǎng)護最佳實施時機應(yīng)該是在路面尚處于良好狀況、或者只有某些病害先兆時進行。雖然預(yù)防性養(yǎng)護需要投入某些費用,但它是一種費用-效益比非常良好的養(yǎng)護措施。當(dāng)路面剛出現(xiàn)病害先兆時,及時對路面進行養(yǎng)護要比發(fā)生大的病害后處理簡單節(jié)省費用。這也從另一側(cè)面說明了重視預(yù)防性養(yǎng)護的經(jīng)濟意義。

綜上所述瀝青路面質(zhì)量好與壞, 不單是施工單位單一的質(zhì)量控制, 還涉及到設(shè)計水平, 政府行為等多種因素。

3 結(jié)束語

瀝青路面早期破壞,不僅與設(shè)計、施工等路面形成前的環(huán)節(jié)有關(guān),而且與路面形成后的使用、養(yǎng)護和管理聯(lián)系緊密。因此,各級交通管理部門都應(yīng)引起足夠的重視,并根據(jù)其成因需要設(shè)計、施工、養(yǎng)護管理各方主體各負其責(zé),分頭把關(guān),有針對性的采取一系列預(yù)防和改善措施,只有這樣,才能從根本上減少瀝青路面的早期破損現(xiàn)象的發(fā)生,使公路建設(shè)質(zhì)量全面提高,更上新臺階。

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