瀝青混凝土路面設(shè)計施工技術(shù)及早期破壞研究

鄭惠文

1 概述

瀝青路面的路用性能要求路面具有一定的強度、剛度、平整度，具有足夠的承載能力。同時具有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，表面具有良好的抗滑性能和耐磨性。瀝青路面具有表面平整、密實、無接縫、行車舒適、耐磨、低噪聲、施工期短、養(yǎng)護、維修方便，且宜于分期修建等優(yōu)點，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

瀝青路面的質(zhì)量取決于很多環(huán)節(jié)和因素，如路基質(zhì)量、路面基層質(zhì)量、原材料質(zhì)量、瀝青混合料質(zhì)量以及施工機械性能、施工工藝、供料的連續(xù)性、均勻性和機械手操作水平等等。但就大的方面來說，主要由設(shè)計、施工、養(yǎng)管三方面決定于瀝青路面的好壞。

2 設(shè)計方面

從設(shè)計上講主要是:結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，如厚度不夠，分層及材料配合的設(shè)計不當(dāng);路面、基層、底基層排水設(shè)計考慮不周，路面所處地段土質(zhì)和水文情況與實際出入大，使得路面設(shè)計參數(shù)不符合實際;地基處理設(shè)計不合理，使得地基沉降未達到允許的工后沉降。當(dāng)然這些因素不是孤立的，而是相互關(guān)聯(lián)的，就瀝青配型來說，有Ⅰ型(空隙率3%～6%)，Ⅱ型之分(空隙率4%～10%)，據(jù)研究表明:當(dāng)空隙率在7%以下時即Ⅰ型，水在荷載作用下一般不會產(chǎn)生動水壓力，不易造成水損害;當(dāng)空隙率在7%～15%之間時，水容易混入混合料，且不易排出，在飽水狀態(tài)下，石料與瀝青的粘附力降低，易發(fā)生剝落指數(shù)，降低路面的抗剪強度，在汽車荷載作用下易產(chǎn)生較大的毛細壓力或動水壓力，就會加速路面的破壞。而在冬季，混合料內(nèi)的水結(jié)冰，體積會增大(約9%)，在路面內(nèi)部會產(chǎn)生凍脹壓力，在冬、春季交接時由于溫度忽高忽低，在凍融循環(huán)的作用下，瀝青料易散松，從而產(chǎn)生坑洞。而當(dāng)空隙率在15%～25%之間時，水能夠在空隙中自由流動，不易產(chǎn)生水損害，這種結(jié)構(gòu)稱為多空隙瀝青路面，一般厚重為2cm～2.5cm作為罩面層，其采用瀝青粒徑小、構(gòu)造深度大、表面紋理多，據(jù)研究，這種結(jié)構(gòu)降噪效果特別明顯，特別對于頻率在50 Hz～1000 Hz的中頻聲。

3 施工方面

3.1 路基及基層

首先路基，特別是軟土路基的技術(shù)措施之一，壓實的目的在于使土顆粒重新組合，彼此擠緊、孔隙縮小，土的密度提高，形成密度整體，若密實度不夠，會導(dǎo)致公路出現(xiàn)縱橫向裂縫。其次是路面基層，現(xiàn)在多為半剛性基層，其施工相當(dāng)嚴格，必須有良好的級配、攤鋪、碾壓等，更必須有合理的齡期，但有時為了搶工期、趕時間，原材料供應(yīng)緊張，其質(zhì)量難以保證，養(yǎng)護期也無理縮短，而進行下道工序，致使基層質(zhì)量得不到保證甚至低劣，造成基層網(wǎng)裂破壞，反射到面層，面層也出現(xiàn)網(wǎng)裂。

3.2 路面面層

1)原材料。原材料、瀝青混合料生產(chǎn)、瀝青質(zhì)量的優(yōu)、劣勢與瀝青路面的好壞有密切的關(guān)系，直接影響到瀝青路面的使用性能。在實踐中出現(xiàn)，瀝青由于某一個指標(biāo)不符合要求，拌出的混合料的馬歇爾實驗技術(shù)指標(biāo)，也有相應(yīng)的缺陷。碎石:應(yīng)具有足夠強度和耐磨性能，根據(jù)路面類型和使用條件選定石料等級。應(yīng)是均質(zhì)、純凈、堅硬、無風(fēng)化，含泥量小于2%，含水量小于3%，壓碎值不大于20%～30%，顆粒形狀接近立方體，并多棱角，扁平狀含量應(yīng)小于15%。應(yīng)先選用與瀝青有良好粘附性的堿性石子(用水煮法確定，應(yīng)大于3級)。砂:本地區(qū)多用天然砂(山砂、河砂)。礦粉:多采用石灰石和白云石磨細的石粉，也可采用消石灰、水泥、粘煤灰、頁石粉、滑石粉。消石灰對防止親水性石料與瀝青膜剝離頗為有效，應(yīng)是疏松干燥，含水量應(yīng)小于1%，親水系數(shù)小于1%。礦料質(zhì)量的好壞直接影響到瀝青混合料的強度，是瀝青早期破壞的主要原因。碎石的壓碎值、磨耗值不符合要求，將造成混合料的穩(wěn)定度偏低，引起早期的剝落，礦料對瀝青的粘附性大小，對瀝青混合料的強度和耐久性有著很大的影響。

2)料溫。瀝青混合料的生產(chǎn)要認真操作、嚴格控制。特別要控制生產(chǎn)溫度。瀝青的加熱溫度一般在140℃～160℃之間(個別瀝青在加熱到155℃～160℃就出現(xiàn)老化)，否則易出現(xiàn)老化，失去應(yīng)有的性能。礦料溫度也不宜太高，否則與瀝青拌合時，也會致使溫度過高，在實際生產(chǎn)中，多以出廠混合料的顏色來判斷。若混合料顏色發(fā)黃或黃褐色，壓路機碾壓后，表面石子上的瀝青被粘走，呈花白色，這就說明礦料、瀝青或瀝青混合料的溫度過高，需要調(diào)整。良好的混合料應(yīng)均勻一致無花白、無結(jié)塊成團或嚴重的粗細分離現(xiàn)象(見表1)。

表1 料溫一般要求 ℃

3)攤鋪方法。瀝青混合料的攤鋪，多采用瀝青攤鋪，攤鋪寬度根據(jù)攤鋪機的型號多在7.5 m～12.5 m之間，常用的方法有三種:基準線鋼絲找平法:理論上左右兩條鋼絲繩構(gòu)成一個標(biāo)準面，但若鋼釬間距過大，鋼絲繩拉力不足，鋼絲繩松弛下垂或左右面樁有誤差等，影響自動找平效果，導(dǎo)致縱向出現(xiàn)波浪或橫向扭曲，一般鋼釬垂直穩(wěn)固、繩拉緊間距為5 m～10 m，根據(jù)實例高程及松鋪系數(shù)確定厚度?；鶎咏佑|拖桿找平法:此種方法采用前后左右兩邊以7 m～9 m長的鋁合金作為基準拖桿，直接與基層接觸。此種方法只能獲得拖桿長度的平均平整面，所以必須嚴格控制基層的標(biāo)高及平整度，理論上拖桿找平不能一次獲得標(biāo)準的平整面，適用于分多層攤鋪的路面。紅外線和激光找平法:此種方法類似于拖桿法，是采用紅外線或激光的直線代替拖桿，能獲得較遠距離的平整面層。實踐中，紅外線法與鋼絲繩法配合使用，能獲得標(biāo)準的平整路面。

瀝青混合料攤鋪是一個細致的工作，每個環(huán)節(jié)都要細心、精確、不得大意。每次開機前，不論天氣冷熱，都應(yīng)該進行熨平板預(yù)熱。因130℃以上的混合料，即使接觸到30℃左右的熨平板表面時，也會冷粘在熨平板底部，隨著攤鋪機的前行，這些附著物會拉裂鋪層表面，形成溝橫或蜂窩麻面。根據(jù)攤鋪厚度，將夯實實鋪與熨平板的振動頻率調(diào)到最大，但不得出現(xiàn)跳動現(xiàn)象。根據(jù)供料情況，在保持聯(lián)結(jié)、攤鋪的情況下，調(diào)整合適的攤鋪速度，一般下層粗粒控制在4 m/min～5 m/min，上面層時速度減緩為2 m/min～2.5 m/min。在攤鋪過程中，螺旋送料器應(yīng)不停的均勻轉(zhuǎn)動，兩側(cè)應(yīng)保持不少于2/3送料高度的混合料并保證全量斷面上不發(fā)生離析現(xiàn)象。自動汽車運料應(yīng)爭取覆蓋篷布等保溫防雨、防污染措施。在卸料時即使是停在攤鋪機前10 m～30 m處，也要緩慢靠近，絕不能接觸攤鋪機。要保證混合料運至現(xiàn)場的溫度，使其具有良好的流動性，混合料要連續(xù)均勻，不間斷的供應(yīng)攤鋪。

4)瀝青混合料的碾壓。瀝青混合料碾壓溫度的高低，直接影響瀝青面層的成型質(zhì)量。一般來說，瀝青混合料的最佳壓實溫度為初壓110℃～130℃，復(fù)壓90℃～110℃，終壓不低于70℃～90℃。碾壓溫度過高，會造成混合料粘結(jié)壓路機滾筒，使油面凹凸不平，即使再人工補料也不能保證平整度，并且易產(chǎn)生橫向裂縫紋。溫度過低，混合料阻滯性增大，使碾壓彈性阻力增大，導(dǎo)致混合料壓實困難。合理選擇有效碾壓時間的長短和碾壓速度，對提高作業(yè)效率、加快施工速度、保證路面質(zhì)量有主要的意義。碾壓速度應(yīng)適當(dāng)、均勻，一般為3 km/h～5 km/h，突然改變碾壓速度，會產(chǎn)生不均勻推移，引起壓實度變化(見表2)。

表2 石油瀝青混合料碾壓的一般要求

無論兩輪還是三輪壓路機都應(yīng)錯輪重疊碾壓，三輪重疊1/3輪寬，兩輪重疊10cm。在全寬范圍內(nèi)自兩邊向中間碾壓，最后完成中心線騎縫碾壓。先冷縫后熱縫，先橫縫后縱縫。碾壓冷縫時，一般用兩輪壓路機在舊鋪層上行走，向新鋪層錯輪15cm，每次向里1cm，這樣接縫較于平整。當(dāng)然，用噴燈將冷料邊緣加熱或用長嘴壺沿冷料邊澆熱瀝青，然后鋪另一幅熱料效果也很好。冷縫處理不好，冬季易開裂，夏季易泛油。

4 養(yǎng)管方面

4.1 超限超載運輸

引起路面破壞的后天原因中最普遍最主要的原因就是超限超載運輸。按照規(guī)定，我國載貨車輛的輪胎對路面的壓強一般控制在0.7 MPa以內(nèi)。但檢測發(fā)現(xiàn)超載車輛對路面的輪胎壓強高達1.2 MPa，超過飛機降落時對路面的沖擊壓強。據(jù)研究，當(dāng)汽車軸載超過標(biāo)準軸載1倍時行駛公路1次，相當(dāng)于標(biāo)準車輛行駛瀝青路面256次，行駛水泥路面65536次。目前監(jiān)測到的最大單后軸載重達24 t，這種車輛行駛水泥路面1次相當(dāng)于標(biāo)準車輛行駛121萬次。由此可見，超載車輛對路面使用壽命造成不可估量的損害，盡管國家七部委已聯(lián)合拉開治理超載的帷幕，仍有極個別運輸戶為逃避規(guī)費，為一點利潤而頂風(fēng)而上。這是運輸業(yè)的稅賦及市場競爭問題，但更應(yīng)引起從事公路建養(yǎng)管部門及人員的高度重視。

4.2 養(yǎng)護措施不力的原因

混合交通的公路一般穿越過村鎮(zhèn)，而村鎮(zhèn)處大多排水不暢，每次降雨，都使地表水浸泡路基路面，而在飽水狀態(tài)下路面面層最容易發(fā)生大面積破壞。

新建成的公路一般頭三年沒有養(yǎng)護費用，但一旦開放交通，將吸引大量交通流匯集于該條公路，最容易出現(xiàn)啃邊、掛痕、微小裂縫裂紋等現(xiàn)象。若不及時維修，隨著雨水的侵入，將發(fā)生大面積破壞，即使三年后花費大的氣力、5倍的費用也不能維修好。

當(dāng)然，本文只簡單介紹黑色瀝青路面的設(shè)計與施工特點。彩色路面的出現(xiàn)一改黑色路面色彩單一的特點使公路更加豐富多彩，同時新的設(shè)計思想、施工工藝還有待在實踐中不斷總結(jié)、探討。

［1］ 方福森.路面工程［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［2］ 方福森.公路工程技術(shù)標(biāo)準［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［3］ 方福森.公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［4］ 郭瑞軍.瀝青混凝土路面施工質(zhì)量控制與檢測［J］.山西建筑，2010，36(8):293-294.