高速公路瀝青路面病害的成因與處理

張海雷

0 引言

瀝青路面是指用瀝青作結(jié)合料鋪筑面層的路面的總稱。瀝青混凝土路面屬于柔性路面結(jié)構(gòu)，路面剛度小，在荷載作用下產(chǎn)生的彎沉變形大，路面本身抗彎拉強(qiáng)度低。瀝青路面具有表面平整、無(wú)接縫、行車平穩(wěn)、振動(dòng)小、噪聲低、施工期短、養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn):對(duì)溫度敏感性較強(qiáng)，夏季發(fā)軟冬季開裂。在低溫和雨季季節(jié)，熱拌瀝青混合料路面基本不能施工。種種原因造成瀝青路面病害的種類有:裂縫、坑槽、車轍和推移、泛油、松散等。

1 高速公路瀝青路面病害的成因

1.1 病害總成因

有設(shè)計(jì)和原材料、瀝青混凝土配合比及混合料、施工質(zhì)量、外界原因(荷載、氣候水文地質(zhì)條件)等方面的因素。

1.2 裂縫成因

1)縱向裂縫形成的主要原因有:地基、路基施工和水的滲透破壞等。

2)橫向裂縫形成的主要原因有:材料收縮、瀝青及混凝土的溫縮、差異沉降等引起的橫向裂縫。

3)網(wǎng)裂形成的主要原因有:路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，路基路面壓實(shí)度不足，路面材料配合不當(dāng)或拌和不均勻等使瀝青與石料粘結(jié)性差。路面出現(xiàn)橫向、縱向裂縫后未及時(shí)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(fù)作用下，基層表面被逐步掏空，產(chǎn)生網(wǎng)裂。瀝青老化和汽車嚴(yán)重超載，使基層產(chǎn)生疲勞破壞。

1.3 坑槽成因

1)水損害形成坑槽是瀝青路面早期破壞最常見的現(xiàn)象之一。

2)車輛修理把油滲入路面，污染使瀝青混合料松散，經(jīng)行車碾壓逐步形成坑槽。

3)地基影響。

1.4 車轍和推移成因

1)車轍形成的主要原因有:道路交通、氣象條件、縱坡影響。2)推移形成的主要原因有:超限超載車輛的影響;路面基層強(qiáng)度、表面質(zhì)量、透層油對(duì)面層的影響;瀝青路面施工質(zhì)量的影響。

1.5 泛油成因

混合料組成設(shè)計(jì)不當(dāng)、混合料拌和控制不嚴(yán)、粘層油用量不當(dāng)、施工質(zhì)量差、水破壞。

1.6 松散成因

1)集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失粘結(jié)力使顆粒脫落。2)集料顆粒被粉塵包裹，使瀝青膜粘結(jié)在粉塵上，沒(méi)有粘結(jié)在集料顆粒上，表面的摩擦力磨掉瀝青膜，并使集料顆粒脫落。3)表面離析處缺少大部分細(xì)集料，離析面上粗集料之間相接觸，但只有在少數(shù)接觸點(diǎn)瀝青膜與集料粘結(jié)。4)瀝青混凝土面層如果混合料密實(shí)度不夠，集料就易脫落形成局部松散。5)瀝青混合料拌和溫度控制，石油瀝青拌合出廠溫度要求在120℃ ～165℃，有的瀝青混凝土達(dá)到180℃，溫度過(guò)高可能導(dǎo)致瀝青變質(zhì)，沒(méi)有粘性使混合料松散。6)路面污染。

2 高速公路瀝青路面病害的預(yù)防

2.1 裂縫

2.1.1 改進(jìn)施工方法

路基施工過(guò)程中在路基拓寬地段、路橋(涵)銜接處嚴(yán)格控制填土厚度及填料均勻性，并保證壓實(shí)度要求。瀝青路面進(jìn)行半幅攤鋪時(shí)，采取合理措施處理縱向冷接縫。

2.1.2 試驗(yàn)預(yù)防

利用光彈試驗(yàn)對(duì)高速公路瀝青路面早期裂縫進(jìn)行預(yù)防，面層和基層均無(wú)裂縫的情況下，表面降溫30℃在面層中產(chǎn)生溫度應(yīng)力分布;有裂縫時(shí)試驗(yàn)得到溫度應(yīng)力分布狀況。

2.1.3 嚴(yán)把施工質(zhì)量

嚴(yán)格控制半剛性基層施工碾壓時(shí)的含水量，混合料的含水量不能超過(guò)壓實(shí)需要的最佳含水量或控制在施工規(guī)范允許的范圍內(nèi)。碾壓完成后要及時(shí)養(yǎng)生，在養(yǎng)生結(jié)束后立即用乳化瀝青做透層或封層，之后盡快鋪筑瀝青面層。

2.1.4 確保瀝青混合料配比合理

采用優(yōu)質(zhì)瀝青會(huì)減少溫度裂縫。采用較稀(針入度大)瀝青有利于減少溫度裂縫。

2.1.5 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

瀝青面層常因基層施工質(zhì)量引起反射裂縫。因此，基層施工及時(shí)養(yǎng)護(hù)，良好的接頭處理及整體強(qiáng)度是有效防治瀝青面層反射裂縫的有效方法之一。

2.1.6 改良設(shè)計(jì)

半剛性路面設(shè)計(jì)應(yīng)選用抗沖刷性能好、干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)小、抗拉強(qiáng)度高的半剛性強(qiáng)度材料做基層。選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青面層。在穩(wěn)定度滿足要求的前提下，優(yōu)先選用針入度較大的瀝青做瀝青面層。瀝青面層采用密實(shí)型瀝青混凝土。

2.1.7 技術(shù)改進(jìn)

1)瀝青路面面層用瀝青—橡膠(粘稠瀝青75%+磨細(xì)硫化橡膠粉25%)混合料鋪設(shè)一層厚約10 mm的薄層。構(gòu)成應(yīng)力吸收薄膜，以提高路面的抗拉強(qiáng)度和減小溫度對(duì)路面開裂的影響。2)路面面層與基層之間，采取瀝青—橡膠混合料鋪設(shè)一層應(yīng)力吸收薄膜夾層，也能有效地防止路面的反射開裂。

2.2 坑槽

選用粘附性和抗老化性強(qiáng)的瀝青，混合料合理級(jí)配;嚴(yán)格控制混合料出廠、攤鋪、碾壓及終了溫度，確保壓實(shí)度、厚度和平整度達(dá)到規(guī)定要求;確保路表排水暢通，對(duì)裂縫、小面積松散、沉陷等作用及時(shí)維修，避免發(fā)展為坑槽。

2.3 車轍、推移

2.3.1 車轍預(yù)防

1)材料選擇:a.集料:采用堅(jiān)硬、粗糙、形狀接近立方體、棱角性好、與瀝青粘附性強(qiáng)的粗、細(xì)集料;控制天然砂用量不超過(guò)10%;改善集料加工工藝，減少針片狀顆粒含量，控制破碎里氏破碎面比例。b.瀝青:選用粘度較高、針入度較小、軟化點(diǎn)較高和含蠟量較低的瀝青;重載交通路段上面層、中面層、爬坡路段瀝青路面下面層采用外摻劑進(jìn)行改性。按照縱坡坡度和坡長(zhǎng)，提高瀝青的PG等級(jí)1級(jí)～2級(jí)，以提高勁度模量，抵抗車轍。

2)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì):優(yōu)化礦料級(jí)配;控制瀝青用量;合理調(diào)整配合比設(shè)計(jì);采用GTM方法、SUPERPAVE方法設(shè)計(jì)混合料，加大其成型壓力，增加馬歇爾擊實(shí)次數(shù)，在規(guī)定條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)等，以檢驗(yàn)瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能。

3)瀝青面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):按照各結(jié)構(gòu)層功能分別設(shè)計(jì)。上面層具有抗車轍、抗老化、低溫和抗磨耗能力。中間層具有較高模量。下面層具有抗疲勞和抗水損壞能力?；鶎涌刂茖拥讐簯?yīng)變，具有高柔性、良好的水穩(wěn)定性和抗疲勞性能。

4)施工過(guò)程質(zhì)量控制:采用合理碾壓工藝提高壓實(shí)度，控制殘余空隙率。減少混合料離析，縮小瀝青用量允許誤差的范圍，將允許誤差±0.3%縮小至±0.2%，并做全程監(jiān)控。調(diào)整施工工序，盡量使面層連續(xù)攤鋪，減少污染，層間灑布乳化瀝青粘層，做好下封層，減小施工變異性。

5)交通與環(huán)境控制:夏季高溫封閉重載交通，做好路面灑水降溫工作。

2.3.2 推移預(yù)防

加強(qiáng)路面基層施工質(zhì)量提高基層平整度。透層油灑布前，認(rèn)真清掃表面浮土及雜物并且保證透層油灑布均勻和設(shè)計(jì)用量，提高基層與面層的粘結(jié)力。

2.4 泛油預(yù)防

提高混合料壓實(shí)后的內(nèi)在穩(wěn)定性，適度降低瀝青和細(xì)集料含量，提高混合料中多角碎石顆粒的含量，施工攤鋪時(shí)盡量避免攪拌不勻的現(xiàn)象。配合比設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行最佳油石比的選定。

2.5 松散預(yù)防

選用合格原材料，嚴(yán)格控制細(xì)集料含泥量及礦粉摻量以增強(qiáng)瀝青混合料的粘結(jié)力。嚴(yán)格控制瀝青混合料均勻性、施工溫度及壓實(shí)效果，防止混合料離析。

3 高速公路瀝青路面病害的處理

3.1 裂縫處理

裂縫產(chǎn)生后及時(shí)選用適宜、經(jīng)濟(jì)可行的處理方法進(jìn)行維修控制，以防止路面破壞。常見處理方法有灌油修補(bǔ)法、乳化瀝青稀漿封層、瀝青混合料罩面法。

3.2 坑槽處理

處理應(yīng)快速修補(bǔ)不中斷交通，根據(jù)路面綜合修補(bǔ)使用的設(shè)備其修補(bǔ)方法分為兩種:冷補(bǔ)法，熱補(bǔ)法。

3.3 泛油處理

1)路表輕微泛油，表面石子外露，可不作處理或撒3 mm～5 mm粒徑的石屑或粗砂，并碾壓。2)因局部施工質(zhì)量引起水損壞且出現(xiàn)坑槽，可先撒5 mm～10 mm粒徑的碎石碾壓。待穩(wěn)定后，再撒3 mm～5 mm粒徑的石屑或粗砂，并碾壓或按坑槽修補(bǔ)方法處治。3)大段泛油嚴(yán)重，摩擦系數(shù)降低較多，影響行車安全，可先撒10 mm～15 mm粒徑(或更大的)碎石碾壓，待穩(wěn)定后，再分次撒上5 mm～10 mm粒徑的碎石，并碾壓成型或?qū)⒑土窟^(guò)高的軟層銑刨清除后，重作面層，采用碎石壓入法處治或銑刨原路面重新攤鋪面層。4)面層與基層粘結(jié)不良而脫皮先清除松動(dòng)部分，噴灑粘層瀝青重新鋪面層;屬于面層本身顆粒重疊，油料分布不均而脫皮將面層翻修;面層與封層粘結(jié)不良脫皮的，先清除脫皮松動(dòng)部分，噴灑粘層瀝青重新封層。

3.4 車轍、推移處理

1)車轍處理:路表有明顯車轍且深度不小于15 mm，采用銑刨中上面層重新鋪筑的方案;車轍深度不小于30 mm采用銑刨面層重新鋪筑方案;車轍不大于15 mm結(jié)合其附近路面情況考慮治理方案，如果沒(méi)有其他病害，暫不治理或結(jié)合以后的罩面設(shè)計(jì)進(jìn)行。2)推移處治:瀝青面層磨損、橫向推移應(yīng)清除不穩(wěn)定層，用銑刨機(jī)拉毛重鋪面層;基層或土基不穩(wěn)定應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理后再修復(fù)面層;因基層施工質(zhì)量引起的車轍、推移，在重新攤鋪面層前先處理好軟弱基層。

3.5 松散處理

低溫施工造成的面層松散:先收集好松散料，待氣溫上升時(shí)，重作噴油封層，撒布石屑或粗砂，并用輕型壓路機(jī)壓實(shí)。其他原因引起的松散，如面層龜裂松散、酸性骨料和瀝青老化的松散或由瀝青含量不足的松散，采用“挖補(bǔ)”工藝。

4 結(jié)語(yǔ)

鑒于瀝青混凝土路面病害早期化的特點(diǎn)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，更為重要的是應(yīng)該加強(qiáng)施工管理、提高現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，規(guī)范施工，盡量在提高瀝青路面使用性能的同時(shí)，延長(zhǎng)使用壽命，提高投資效益。

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