瀝青混凝土路面早期損壞的防治

田云海

(衡水公路工程總公司)

1 概 況

瀝青路面使用到設(shè)計(jì)年限的 1/4～1/3的時(shí)候,由于行車作用,使各個(gè)層次經(jīng)受了外界的、內(nèi)在的種種考驗(yàn),特別是多次的車輪碾壓,對(duì)路面的各種指標(biāo)得到了初步驗(yàn)證,使設(shè)計(jì)、材料、施工等存在的質(zhì)量隱患暴露出來,產(chǎn)生各種各樣的病害,降低了油路的服務(wù)水平,這就是瀝青路面的早期損壞。

2 早期損壞的種類及其產(chǎn)生原因

2.1 早期損壞的病害種類

主要是裂縫類、松散類、變形類三種。裂縫類包括龜裂、不規(guī)則裂縫、縱橫向裂縫。松散類包括坑槽、啃邊、松散、剝落等。變形類包括車轍、擁包、波浪、沉陷等。

2.2 由于設(shè)計(jì)上的缺陷造成路面的早期損壞

設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏低,對(duì)于交通量測(cè)算的較小。如對(duì)大型車和超載車折成的標(biāo)準(zhǔn)軸載偏小,造成路厚度不足,使用材料不佳,在大型車和超載車的作用下,實(shí)際通過的當(dāng)量軸次超過了設(shè)計(jì)的當(dāng)量軸次,荷載對(duì)基層底部產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過了材料本身的抗拉強(qiáng)度,材料達(dá)到疲勞程度,所以造成結(jié)構(gòu)的破壞,出現(xiàn)龜裂和不規(guī)則裂縫。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理,也易產(chǎn)生早期破壞,例如瀝青路面、基層設(shè)計(jì)的是二灰土或是石灰土,就非常容易產(chǎn)生裂紋。由于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)舊路加寬部分沒有認(rèn)真考慮防止縱向裂縫的措施,使新舊路的沉降不一,收縮不一,就會(huì)產(chǎn)生縱向裂縫。瀝青路面的綜合設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)路基的設(shè)計(jì)考慮不周,使路基處于潮濕狀態(tài),一是路基強(qiáng)度不足,路面出現(xiàn)不均勻下沉;二是到冬季時(shí)產(chǎn)生收縮裂縫。

2.3 由施工缺陷造成路面早期損壞

(1)基層拌和不均勻,易造成坑槽和嚴(yán)重龜裂。基層局部的石灰、水泥等膠結(jié)材不足和各種材料的不均勻,嚴(yán)重時(shí)石灰土出現(xiàn)素土灰層,造成局部的強(qiáng)度不足,形不成板體,承載能力很低,在行車的反復(fù)作用下,再加水的入浸、沖刷,輕者出現(xiàn)龜裂,重者是坑槽。

(2)二灰碎石和水穩(wěn)碎石等半剛性基層的碾壓成活后,沒有及時(shí)灑水養(yǎng)生,或是不及時(shí),不能在 7d內(nèi)保持基層處于濕潤(rùn)狀態(tài),使基層的表層出現(xiàn)軟層,在行車作用下,出現(xiàn)不規(guī)則裂縫,降雨后出現(xiàn)唧漿。

(3)瀝青混凝土路面施工時(shí),油石拌和不均勻,特別是瀝青偏少的路塊,礦料與礦料之間不能膠結(jié)成一個(gè)整體,在行車作用下,出現(xiàn)松散、坑槽、啃邊等病害。相反在瀝青偏多的路塊就出現(xiàn)油包、波浪等。

(4)路基施工時(shí),由于局部達(dá)不到《規(guī)范》要求。一是填料不當(dāng),如使用重粘土,其具有可塑性,水穩(wěn)性差,浸水后路基變軟,失去承載能力,產(chǎn)生局部下沉;二是填料在塑指數(shù)上相差很大,最佳含水量也不一致,所以碾壓時(shí)局部達(dá)不到密實(shí)度,行車后下沉;三是橋頭、涵頂填土,由于工程量較小,施工重視程度不夠,不易達(dá)到要求的密實(shí)度,造成下沉。以上路基的局部下沉,隨之帶來的是路面的局部下沉,嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)坑槽。

2.4 材料質(zhì)量不佳造成路面的早期損壞

(1)瀝青路面的礦料選擇不當(dāng),如礦料的硬度不足和粒料的規(guī)格不符合要求,在行車作用下,礦料壓碎,導(dǎo)致路面破壞,出現(xiàn)泛油。

(2)瀝青材料不合格造成的損壞。

要求瀝青路面具有低溫抗裂性,高溫抗車轍能力(高溫穩(wěn)定性)。瀝青路面要根據(jù)公路的等級(jí),交通量級(jí)成、氣候等條件選擇瀝青的標(biāo)號(hào)。瀝青的粘度和稠度是最重要的指標(biāo),需要高溫穩(wěn)定性時(shí)要選用高稠度和高粘度的瀝青,需要低溫抗裂時(shí)要選用較低稠度瀝青,當(dāng)選用不當(dāng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)病害。

(3)基層材料的選擇不當(dāng)出現(xiàn)的病害。

瀝青路面要求基層有路夠的強(qiáng)度和剛度,足夠的水穩(wěn)性和冰凍穩(wěn)定性,足夠的抗沖刷能力,同時(shí)要求干縮和溫縮小的特性。為滿足以上要求公認(rèn)的是使用水穩(wěn)碎石和二灰碎石最理想,但是當(dāng)二灰碎石的毛骨料偏小時(shí),小料和粉料又偏多時(shí),造成含水量增大,這種情況下最易產(chǎn)生干縮裂縫,反射到路面造成病害。同時(shí)粉料多后二灰碎石的表面形成一個(gè)粉料層,如果養(yǎng)生不及時(shí),就變成軟 層,在行車作用下,油面產(chǎn)生裂縫、滲水、沖刷和唧漿。

3 瀝青混凝土路面病害防治

3.1 合理的設(shè)計(jì)

(1)路基設(shè)計(jì)。根據(jù)《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》提出的綜合設(shè)計(jì)要求首先對(duì)路基進(jìn)行設(shè)計(jì),路基必須密實(shí)、均勻、穩(wěn)定。填方路基處理應(yīng)符合《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,一是要求頂部處于干燥狀態(tài),防止水份浸入,在當(dāng)前地下水位嚴(yán)重下降的情況,重點(diǎn)是考慮排除各種降水,排除的辦法是保證一定深度的邊溝,并建好平交道口的涵洞,一旦有水流入邊溝能及時(shí)排走,不致浸蝕路基,使路基處于干燥狀態(tài)。再是路基的填料,要選擇級(jí)配較好的粗粒土或是透水性較好的砂質(zhì)土,尤其是路床下的 80cm填料必須保證質(zhì)量,一旦浸入能及時(shí)排出路基以外。

(2)路面設(shè)計(jì)。

在使用年限內(nèi)要滿足各級(jí)公路相應(yīng)的承載能力、耐久性、舒適性、安全性。路面的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),選擇什么樣的路面結(jié)構(gòu)組成,然后認(rèn)真調(diào)查交通量,交通量的調(diào)查抓好兩個(gè)關(guān)鍵性的調(diào)查:一是車輛的組成,大型車和超載車情況,有的大型超載掛車一輛就等于近百個(gè)BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載,決不可輕視超載車對(duì)當(dāng)量軸次的影響系數(shù);二是年增長(zhǎng)率系數(shù),要根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)情況,確定年增長(zhǎng)系數(shù),再是區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)某段公路交通能量的影響,總之交通量的年增長(zhǎng)率盡量符合實(shí)際情況。準(zhǔn)確地計(jì)算出了使用未期一個(gè)車道上當(dāng)量軸次,即可根據(jù)結(jié)構(gòu)組成計(jì)算出了路面的厚度。這樣計(jì)算出來的路面厚度安全能滿足各種車型的需要。不致因超載車和交通量大造成對(duì)路面的損壞。

3.2 瀝青路面材料的選擇

(1)瀝青材料選擇。

為給汽車提供安全、快速、舒適的行車條件,瀝青路面要具有堅(jiān)實(shí)、平整、抗滑、耐久,同時(shí)還應(yīng)有高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗水害,以及防止雨水滲入基層。為滿足以上要求,瀝青材料起著重要的作用,所以首先要選擇瀝青材料。根據(jù)公路等級(jí)、車輛組成、氣候等選擇。高速、一級(jí)和重交通量的路線要選用符合“重交通道路石油瀝青技術(shù)要求”的瀝青。經(jīng)過論證試驗(yàn)也可選用行之有效的改性瀝青。二級(jí)和二級(jí)以下的路面,采用符合“中輕交通道路石油瀝青技術(shù)要求”的瀝青或改性瀝青。從而保證了瀝青路面高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性。防止擁包、搓板形成。

關(guān)于抗滑性的問題,除瀝青外,主要是石料的抗滑性能,高等級(jí)的高速、一級(jí)公路可選用玄武巖、安山巖等。

(2)基層材料的選擇。

路面要求基層具有路夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性及收縮(溫縮和干縮)較小,還有抗沖刷能力。為滿足以上要求也要根據(jù)公路的等級(jí)及交通量確定什么樣的基層及底基層材料。目前我國(guó)路面基層的設(shè)計(jì)和施工也日趨更科學(xué)化。一般多采水穩(wěn)碎石、二灰碎石、水泥穩(wěn)定其他粒料作為基層,因?yàn)樗鼈兊陌弩w強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好,收縮性和抗沖刷能力都較好,施工也比較方便。便于機(jī)械化施工,能滿足瀝青路面對(duì)基層要求的各項(xiàng)指標(biāo)。水泥穩(wěn)定細(xì)粒土和二灰穩(wěn)定細(xì)粒土,雖然強(qiáng)度很高,但干縮和溫縮裂紋比較嚴(yán)重,只能做次高級(jí)路面的基層。

3.3 加強(qiáng)施工管理,提高工程質(zhì)量

(1)路基的施工。

首先要使施工人員認(rèn)識(shí)到路基在路面工程中的重要性,引起施工人員的重視,施工中加強(qiáng)檢查,滿足要求的檢查頻率,在密實(shí)度上滿足規(guī)范要求,而且要均勻一致。

為保證路基的整體強(qiáng)度,要用回彈彎沉儀檢測(cè)。兩側(cè)要挖出邊溝,保證排水,使路基長(zhǎng)期處于干燥狀態(tài)。

(2)提高基層材料的均勻性?；鶎邮锹访娴某兄貙?必須保證足夠的強(qiáng)度和均勻性。凡是基層材料都應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)拌。攤鋪完成后要及時(shí)養(yǎng)生,保證表面濕潤(rùn),嚴(yán)防表面失養(yǎng)后形成軟層。有的用塑料薄膜覆蓋水穩(wěn)碎石效果很好。

為防止二灰碎石表面粉料軟層,可在攤鋪好的二灰碎石上噴灑水泥漿,水泥的用量約1.5kg/m2,通過振壓后水泥與粉料混合形成一個(gè) 0.5～1cm的硬殼,再噴灑中凝 200#瀝青,撒石屑,還起到加強(qiáng)層間結(jié)合的作用,使行車作用力能迅速傳入基層,不易產(chǎn)生唧漿了。

半剛性基層濕潤(rùn)養(yǎng)生 7d后立即鋪筑油面,防止基層在太陽(yáng)下暴曬,使基層材料溫度變化比較緩慢,有利于基層材料中溫度應(yīng)力的松弛,而防止基層的溫縮裂縫。

(3)加強(qiáng)面層質(zhì)量管理,提高材料配比的均勻性,為保證瀝青混凝土面層材料的均勻性,要選擇好的拌和設(shè)備,還要保證一定的拌和時(shí)間,一般瀝青混合料拌和時(shí)間不少于30s,改性瀝青混合料拌合時(shí)間不少于30s,改性瀝青混合料拌和時(shí)間不少于 45s,控制攤鋪機(jī)的攤鋪寬度,防止石料離析,要提倡利用嵌擠型的石料級(jí)配,防止天熱時(shí)路面變軟,出現(xiàn)油包、搓板等。

4 結(jié)束語(yǔ)

瀝青路面的早期損壞原因是多方面的,是復(fù)雜的,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低,材料不佳是一個(gè)方面,但主要的還是施工質(zhì)量造成的,特別是各種材料的均勻性,沒有達(dá)到《規(guī)范》要求。由于材料的不均勻,大大消弱了路面抵抗各種病害的能力,所以造成了早期損壞。