淺析瀝青路面常見病害的形成與維修措施

于宗忻

(唐山市豐潤區(qū)交通局)

0 前 言

近年來,我國的公路建設迅速發(fā)展。瀝青路面以其行車平穩(wěn)舒適、適應性強、適合機械化施工、養(yǎng)護維修方便等優(yōu)點而被各級路面廣泛采用。但是瀝青路面因為種種原因容易產(chǎn)生各種病害,如不及時處理將會影響道路的使用性能。最常見的病害主要為車轍和推移、裂縫、坑槽和泛油等四大類。

1 車轍和推移

車轍和推移是在行車荷載重復作用下,路面產(chǎn)生永久性變形積累形成的,車轍為帶狀凹槽,推移多呈月牙形,月牙口方向與車輛行駛前進方向一致。車轍和推移降低了路面平整度,當車轍達到一定深度時,由于轍槽內(nèi)積水,極易發(fā)生汽車飄滑而導致交通事故。

1.1 車轍和推移形成的主要原因

(1)行車荷載的影響。車輛按規(guī)定正常在行車道行駛,隨著車輛荷載作用次數(shù)增加,行車道車輛輪跡處進一步壓實并逐漸形成不同程度的車槽。

(2)基層施工質(zhì)量差。因基層的厚度不足或因基層材料、施工、養(yǎng)生不當導致基層整體強度不足,由于荷載作用超過路面各層的強度,使得路表變形過大而形成轍槽和推移。

(3)瀝青面層高溫穩(wěn)定性差。由于瀝青混合料是一種彈塑性材料,如瀝青、礦料的選材不當或混合料組成不當會導致瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性差、抗塑性變形能力低,在高溫條件下,車輪碾壓反復作用,荷載應力超過瀝青混合料的穩(wěn)定極限,使流動變形不斷積累形成車轍和推移。

1.2 車轍和推移病害的預防

首先,要選取合適的筑路材料。選用低針入度,高軟化點,低含蠟量的高粘度瀝青和表面粗糙、嵌擠作用好,與瀝青粘結(jié)性能強的集料,可在一定程度上緩解車轍的形成。其次,在施工中要加強控制壓實度,是避免壓實度不足引起車轍的有效途徑。再次,在高溫季節(jié)應嚴格控制大型超載車通行。

1.3 對車轍和推移的處治方法

(1)對于連續(xù)長度不超過 30m、轍槽深度小于 8mm、行車有小擺動感覺的,可通過對路面烘烤、耙松、添加適當新料后壓實即可。

(2)當瀝青面層磨損、橫向推移時,應清除不穩(wěn)定層,用銑刨機拉毛,重鋪面層。

(3)當基層或土基不穩(wěn)定時,應先進行補強處理后,再修復面層。

(4)對于因基層施工質(zhì)量差引起的車轍、推移,在重新攤鋪面層前應先行處理好軟弱基層。

2 裂 縫

裂縫病害有縱向裂縫,橫向裂縫和網(wǎng)裂三種形式,以下將分別介紹。

2.1 縱向裂縫

縱向裂縫一般有兩種:一種主要發(fā)生在緊急停車帶或路肩部位,其形狀是沿路肩邊緣向內(nèi)逐步擴大,呈月牙形,這種裂縫容易使路基發(fā)生滑移,危險性很大;另一種是發(fā)生在行車道部位,多為縱向條帶狀,裂縫兩端未延伸到路堤邊緣。

2.1.1 縱向裂縫形成的主要原因有以下三個方面

(1)地基原因。有些路段處于丘陵低洼、河谷處,地基土天然含水量較高,在設計及施工時未做處理,在高填土后,由于地基承載能力的差別出現(xiàn)不均勻沉降,造成路面縱向開裂。

(2)路基施工原因。如果土基施工時天氣干燥,局部路堤填料土塊粉碎不足,路基壓實不均勻,暗埋式構(gòu)造處因構(gòu)造物長度限制,路基邊緣不能超寬碾壓,致使路基邊緣壓實度不夠,或者混合料攤鋪時縱向施工搭接質(zhì)量不好,都會造成縱向裂縫。

(3)水的滲透破壞。中央分隔帶、路表、邊坡等滲水,使局部路基受水浸泡后承載力值降低,在動靜荷載的作用下,路基滑動產(chǎn)生裂縫,另外填料若為弱膨脹土,如施工中未做處理,滲水后含水量變化,也會導致裂縫產(chǎn)生。

預防縱向裂縫產(chǎn)生的主要措施是處理好地基,若路基分層填筑和壓實得好,使路基盡可能均勻,特別在預先采取措施防止地表面水滲入地基的情況下,可以大幅度減少縱向裂縫的數(shù)量,同時顯著延緩縱向裂縫出現(xiàn)的時間。

2.1.2 對于縱向裂縫的處治方法主要有以下幾種

(1)對于縫寬小于 3mm的裂縫可不作處理,大于 3mm小于 5mm的縱向裂縫,可將縫隙刷掃干凈,并用壓縮空氣吹凈塵土后,采用熱瀝青或乳化瀝青灌縫撒料法封堵。

(2)如縱縫進一步發(fā)展,出現(xiàn)啃邊、錯臺且裂縫寬大于5mm,則需銑刨上面層和中面層(銑刨寬度為裂縫兩側(cè)各1m),并對裂縫按方法(1)先行填實,沿縱縫鋪設玻璃格柵,攤鋪中面層,然后在中面層上沿縱向每隔 5m設寬為 1.2m的玻璃格柵,最后再攤鋪上面層。

(3)對于尚未穩(wěn)定的縱向裂縫,除按方法(1)處治外,還應根據(jù)裂縫成因,采取排水、邊坡加固等措施,以使裂縫穩(wěn)定不繼續(xù)發(fā)展。

2.2 橫向裂縫

橫向裂縫是與路面中線近于垂直的裂縫,裂縫起初大多出現(xiàn)于路面兩側(cè)的硬路肩,逐漸發(fā)展而貫通全路幅。貫通裂縫沿路面大致呈均勻分布。

2.2.1 橫向裂縫

通常不是由于荷載作用引起的。其成因主要有三個。

(1)材料收縮引起橫向裂縫。一方面在基層成型過程中,因基層材料失水收縮而形成規(guī)則的橫向裂縫,另一方面基層材料因溫度驟降而發(fā)生低溫收縮開裂。這兩種收縮變形使面層底面承受拉力,當拉力超過瀝青面層的抗拉強度時就使瀝青面層底部拉裂,并隨著溫濕的循環(huán)變化及行車荷載的反復作用而導致瀝青面層低面裂縫。

(2)瀝青及混凝土的溫縮引起的裂縫。因瀝青是一種對溫度變化比較敏感的粘彈性材料,溫度下降時,瀝青混合料逐漸變硬變脆,并發(fā)生收縮變形.當收縮拉應力超過瀝青混凝土的抗拉強度時,瀝青路面表面就會被拉裂,并逐步向下發(fā)展,形成上寬下窄的橫向裂縫,這種溫縮裂縫在北方溫差較大地區(qū)初冬一般寬度為 3～5mm,到嚴冬可加寬到10mm,最寬達到 20mm,而到春季則又縮回。

(3)差異沉降引起的橫向裂縫。在軟土地基與非軟土地基交界處、軟土地基處理方法變化處或構(gòu)造物臺背與路段交接處,因地基或路基與構(gòu)造物差異沉降導致基層開裂,并反射到瀝青面層,形成橫向裂縫。

因為溫度變化引起的瀝青面層本身收縮是造成橫向裂縫的重要原因,所以自由瀝青含量越多裂縫越多,選用符合重交通道路石油瀝青技術要求的瀝青,控制瀝青用量,精選礦料,準確組成級配,或使用纖維等添加劑,均可有效減少裂縫。另外還應設計合理的路面結(jié)構(gòu)并且精心施工。

2.2.2 對于橫向裂縫的處治方法

(1)對于基層開裂引起的反射裂縫及瀝青混凝土溫縮等引起的橫向裂縫,如縫寬較小可不予處理,如寬度在3mm以上,可將縫隙刷掃干凈,并用壓縮空氣吹凈塵土后,采用熱瀝青或乳化瀝青灌縫撒料法封堵。如縫寬在 5mm以上,可將縫口雜物清除,或沿裂縫開槽后用壓縮空氣吹凈,采用砂料式或細粒式熱拌瀝青混合料填充搗實,并用烙鐵封口。

(2)對于由土基沉降引起的橫向裂縫,如出現(xiàn)錯臺、啃邊、裂縫寬度大于 5mm以上的,則需沿橫縫兩側(cè)各 50～100cm范圍開槽,挖除上面層,按照方法(1)先將裂縫填實,然后沿橫縫加鋪玻璃格刪,重新攤鋪上面層。

2.3 網(wǎng)裂

網(wǎng)裂是相互交錯的疲勞裂縫,形成一系列多邊形小塊組成的網(wǎng)狀開裂,它的初始形態(tài)是沿輪跡帶出現(xiàn)單條或多條平行的縱縫,而后,在縱縫間出現(xiàn)橫向和斜向連接縫,形成縫網(wǎng)。

2.3.1 網(wǎng)裂

主要是由于路面的整體強度不足而引起的,主要有以下幾個原因。

一個原因可能是路面結(jié)構(gòu)設計不合理,路基路面壓實度不足,路面材料配合不當或未拌和均勻等使瀝青與石料粘結(jié)性差;另一個原因可能是由于路面出現(xiàn)橫向或縱向裂縫后未及時封填,致使水分滲入下層,使基層表面被泡軟,在汽車荷載反復作用下,粉漿通過面層裂縫及空隙被壓到表面產(chǎn)生唧漿,基層表面被逐步淘空,產(chǎn)生網(wǎng)裂。另外,瀝青老化和汽車嚴重超載,使基層產(chǎn)生疲勞破壞也是導致瀝青面層形成網(wǎng)裂的重要原因。

為預防網(wǎng)裂必須加強貨車的載重管理,在路面出現(xiàn)裂縫時要及時修補處理。

2.3.2 網(wǎng)裂的處治方法

對于輕微網(wǎng)裂可用玻璃纖維布罩面,對于大面積的網(wǎng)裂、常加鋪乳化瀝青封層或在補強基層后,再重新罩面,修復路面。

3 坑 槽

路面上出現(xiàn)的坑槽,是龜裂、松散等其它損壞進一步發(fā)展的結(jié)果。

3.1 坑槽的形成

可歸結(jié)為水損害和油損害兩個主要方面。

(1)水損害形成坑槽是瀝青路面早期破壞的最常見的現(xiàn)象之一。在開始階段,雨水由瀝青路面大空隙或破損處滲入,停留在基層表面上,在行車荷載反復作用下動水沖刷半剛性基層的細料并逐漸形成灰漿,使瀝青面層與基層脫開,灰漿被行車荷載擠壓,通過面層裂縫或面層混合料中的空隙唧到表面。在產(chǎn)生唧漿的位置,瀝青面層產(chǎn)生網(wǎng)裂,接著一些碎裂的小塊面層或基層材料被車輪帶走,而逐步形成坑洞,并不斷的擴大,最后形成坑槽。

(2)車輛修理或機動車用油滲入路面,污染使瀝青混合料松散,經(jīng)行車碾壓逐步形成坑槽。預防坑槽損害,首先要選用粘附性和抗老化性強的瀝青,恰當采用集料,合理設計混合料級配;其次要嚴格控制混合料的出廠、攤鋪、碾壓及終了溫度,確保壓實度達到規(guī)范要求,確保瀝青面層的厚度和平整度;再次要確保路表排水暢通,以預防為主,對裂縫、小面積松散、沉陷等作用及時科學的維修,避免其迅速發(fā)展為坑槽。

3.2 坑槽的處治方法

目前路面坑槽的修補方法根據(jù)使用的路面綜合修補設備分為兩種,即冷補法和熱補法。

(1)冷補法。

首先測定坑橫的深度,劃出切槽修補的范圍,用液壓風鎬切槽,用高壓風槍將槽底、槽壁廢料及粉塵清除干凈。然后用噴燈烘干槽底、槽壁,并在其表面均勻噴灑一薄層粘層油。最后將準備好的熱料填補至坑槽中,如厚度大于 6cm將分層填筑,從四周向中間碾壓。

(2)熱補法。

首先根據(jù)坑槽修補范圍確定熱輻射加熱板區(qū)域,將加熱板調(diào)到合適位置,加熱 3～5min,使被修補區(qū)域路面軟化。然后將準備好的熱料放到被修補處,攪拌攤平,并從四周向中間碾壓。

4 泛 油

瀝青混合料中的瀝青在天氣炎熱時向上遷移到路面表面,而在冷天時又不存在逆過程,因而瀝青積聚在路面表面,形成一層有光澤的瀝青膜的現(xiàn)象為泛油。

4.1 泛油的成因

(1)混合料組成設計不當?；旌狭现袨r青用量過多或空隙率過小,在車輛荷載反復作用下,多余瀝青由下部泛到路表形成泛油。

(2)混合料拌和控制不嚴。細料含量過少,混合料比表面積較小,則瀝青用量相對較多,也易出現(xiàn)泛油。

(3)粘層油用量不當。噴灑過多或灑布不均勻也會局部出現(xiàn)泛油。

(4)施工質(zhì)量差。攤鋪時混合料產(chǎn)生離析,局部細料過分集中,也易泛油。

(5)水破壞。雨水滲入使下層瀝青與石料剝離,在水作用下瀝青膜剝落,上泛引起表層泛油。

預防泛油,必須合理設計混合料組成比例,避免瀝青用量過多;精細施工,嚴格控制施工質(zhì)量;投入使用后注意養(yǎng)護,防止雨水大量滲入。

4.2 泛油的處治方法

(1)對于路表輕微泛油,表面石子仍外露的路段可不作處理。

(2)對于局部施工質(zhì)量差引起水損壞且出現(xiàn)坑槽破壞的,宜按坑槽修補方法處治。

(3)對于大段泛油嚴重,磨擦系數(shù)降低較多,影響行車安全的可采用碎石壓入法處治或銑刨原路面重新攤鋪面層。

5 結(jié)束語

瀝青路面一旦出現(xiàn)病害,維修起來不但費時費力,而且影響公路的正常使用,所以對于瀝青路面的各種病害應以預防為主。為有效預防病害發(fā)生,必須深入研究各種病害的形成機理、預防措施和處治方法,從而為在設計、施工和管理養(yǎng)護等環(huán)節(jié)中盡可能消除病害隱患提供理論支持。