瀝青路面病害的形成原因及防治措施

趙　紅　謝曉利

摘要:本文簡(jiǎn)述了瀝青路面常見的病害形式,分析了道路病害產(chǎn)生的原因。從設(shè)計(jì)、施工和路面養(yǎng)護(hù)等三個(gè)方面,提出了根治瀝青路面病害的措施。

關(guān)鍵詞:瀝青路面;路面病害;施工質(zhì)量控制

1 瀝青路面常見病害

瀝青混凝土作為一種路用結(jié)合料,在世界各國得到了廣泛的應(yīng)用,從鄉(xiāng)村道路到城市道路,從三級(jí)路到高速公路,從路面底基層到路面面層,均普遍采用,成為道路建設(shè)長久使用的一種材料,但由于瀝青混凝土材質(zhì)本身的差異,以及受設(shè)計(jì)和施工水平的影響,瀝青路面常常出現(xiàn)開裂、泛油、松散、坑槽等病害。這些病害的出現(xiàn)嚴(yán)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。

2 瀝青路面病害形成原因

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)范存在的問題

目前,柔性路面國家設(shè)計(jì)規(guī)范仍然采用彎沉值控制,路面設(shè)計(jì)以軸載100kN的雙輪組單軸為標(biāo)準(zhǔn)軸載;對(duì)瀝青混凝土面層應(yīng)采用容許回彈彎沉、彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力三項(xiàng)指標(biāo)設(shè)計(jì);在交通量小的支路上鋪筑瀝青時(shí),可僅用容許彎沉值設(shè)計(jì);對(duì)瀝青碎石面層采用容許回彈彎沉和剪應(yīng)力兩項(xiàng)指標(biāo)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)數(shù)和折合成標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)數(shù)作為控制指標(biāo)。

在路面設(shè)計(jì)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(jì)中得不到準(zhǔn)確軸載,造成設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載出現(xiàn)與事實(shí)不相符的情況。這樣,對(duì)于一些道路而言,從一開始就降低了累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸的數(shù)量,使得設(shè)計(jì)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。

2.2 氣候的影響

低溫裂縫。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(shí),瀝青材料逐漸發(fā)硬并開始收縮。此時(shí)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(qiáng)度,瀝青面層就會(huì)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。

溫度疲勞裂縫。這種裂縫主要發(fā)生在日溫差大的地區(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(dá)到極限抗拉強(qiáng)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(jì)及施工中盡可能降低油石比,最大限度地利用骨料級(jí)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(diǎn)的不適應(yīng)。

3 路面病害的防治措施

3.1 設(shè)計(jì)方案的措施

從目前的設(shè)計(jì)規(guī)范來看,結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)偏薄,路面基層、底基層滿足不了行車荷載的作用,通過路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以滿足瀝青路面強(qiáng)度和承載能力要求,特別是應(yīng)考慮特大車輛荷載對(duì)路基路面所產(chǎn)生的影響。a.在進(jìn)行半剛性路面設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)選用抗沖刷性能好、干縮系數(shù)和濕縮系數(shù)小、抗拉強(qiáng)度高的半剛性材料做基層。b.選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青面層。在缺少優(yōu)質(zhì)瀝青的情況下,應(yīng)采取改善瀝青性質(zhì)的措施。c.在穩(wěn)定度滿足要求的前提下,優(yōu)先選用針人度較大的瀝青做瀝青面層。d.瀝青面層采用密實(shí)型瀝青混凝土。e.采用合適的瀝青面層厚度,確保半剛性基層在使用期問一般不會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫和溫縮裂縫。

3.2 路面結(jié)構(gòu)層施工措施

3.2.1 底基層、基層

為了縮短半剛性基層混合料從拌和到碾壓成型的時(shí)間和確保拌和、攤鋪、碾壓的質(zhì)量,基層必須采用固定式拌和機(jī)攪拌、攤鋪機(jī)攤鋪等,以確保底基層、基層的分層流水連續(xù)作業(yè),優(yōu)質(zhì)、高效、快速施工,基層施工取締路拌施工工藝。

底基層、基層混合料的組成材料質(zhì)量應(yīng)符合要求,尤其是石灰應(yīng)提前充分消解人工全部過篩,避免混合料成型后有未消解灰的“放炮”現(xiàn)象。拌和混合料的各種材料用量配合比應(yīng)正確,拌和必須充分、均勻、色澤基本一致。底基層采用路拌法施工時(shí),應(yīng)保證含水量均勻,特別是上下一致,拌合深度內(nèi)不允許留有“素土”夾層。整個(gè)拌和過程中應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)石灰、水泥劑量、含水量的檢測(cè),施工含水量應(yīng)大于最佳含水量的1%～1.5%。

攤鋪基層必須采用混合料攤鋪機(jī)全幅攤鋪,確保表面平整無拉槽、離析現(xiàn)象。底基層采用灰土拌和機(jī)路拌法施工、平地機(jī)整平時(shí),應(yīng)重視縱、橫向接縫處拌和質(zhì)量及平整度,碾壓成型后嚴(yán)禁薄層貼補(bǔ)找平。

3.2.2 透層瀝青、下封層、粘層

透層瀝青:澆灑透層瀝青前應(yīng)對(duì)基層的平整度、橫坡度強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)格檢驗(yàn),符合要求后再清除基層頂面的調(diào)料和粉塵,清除必須徹底,透層瀝青用量應(yīng)嚴(yán)格控制在瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范低限。

下封層:可采用層鋪法或拌和法施工。為便于砂料或?yàn)r青混凝土攤鋪機(jī)作業(yè),鋪筑厚度宜控制在1.5～2cm。砂粒料式瀝青混凝土空隙率宜小于2%。

粘層:瀝青中、下面層不能連續(xù)施工時(shí),應(yīng)對(duì)表面被污染部分刷粘層油。瀝青中、上面層宜連續(xù)施工。

3.2.3 瀝青混凝土面層

瀝青混合料拌和。嚴(yán)格按規(guī)范要求控制瀝青和集料的加熱溫度,瀝青混合料的出廠溫度應(yīng)與天氣溫度變化、風(fēng)速大小、運(yùn)輸時(shí)間長短等各種因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,不合格料不允許出廠。

嚴(yán)格控制油石油比和礦料級(jí)配,每臺(tái)拌合樓每天上、下午必須做一次馬歇爾試驗(yàn)和抽提篩分試驗(yàn),當(dāng)發(fā)現(xiàn)瀝青混合料油石比或級(jí)配超過允許偏差值時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。油石比的控制應(yīng)考慮到粘層油的影響。

瀝青混合料運(yùn)輸應(yīng)覆蓋保溫,裝車及運(yùn)輸需防混合料離析。

瀝青混合料攤鋪應(yīng)確保連續(xù)不間斷地?cái)備佔(zhàn)鳂I(yè),必須保證攤鋪溫度,嚴(yán)格控制基準(zhǔn)線,調(diào)整燙平板的振級(jí)使初始?jí)簩?shí)度控制在85% 以上。確保厚度、平整度,攤鋪的瀝青混凝土層表面應(yīng)粗、細(xì)均勻、致密、無明顯接縫。

瀝青混凝土面層的碾壓。碾壓是保證瀝青混合料耐久性的最重要的一項(xiàng)工序,在壓路機(jī)輪前混合料不產(chǎn)生推移、壓后路面無裂紋的前提下趁熱早壓。碾壓以驅(qū)動(dòng)輪在前為易,用輕型鋼輪壓路機(jī)初壓,從橫斷面上低的一側(cè)逐步向高的一側(cè)碾壓,后用輪胎式壓路機(jī)復(fù)壓至穩(wěn)定和無輪跡,最后再用輕型壓路機(jī)終壓。

3.3 道路的養(yǎng)護(hù)

圍繞建設(shè)與養(yǎng)護(hù)、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(gè)強(qiáng)有力的養(yǎng)護(hù)維修支持系統(tǒng)來保障。從這一意義上來說,養(yǎng)護(hù)維修實(shí)際上是道路建設(shè)的一種延續(xù)。

在路面養(yǎng)護(hù)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,才對(duì)它進(jìn)行維修,而對(duì)于路面還處于良好狀態(tài)下進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的意義則往往認(rèn)識(shí)不足。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)質(zhì)上是一種周期性的強(qiáng)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(hù)最佳實(shí)施時(shí)機(jī)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(shí)進(jìn)行。雖然預(yù)防性養(yǎng)護(hù)需要投入某些費(fèi)用,但它是一種費(fèi)用一效益比非常良好的養(yǎng)護(hù)措施。當(dāng)路面剛出現(xiàn)病害先兆時(shí),及時(shí)對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)要比發(fā)生大的病害后處理簡(jiǎn)單,節(jié)省費(fèi)用,說明重視預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的經(jīng)濟(jì)意義。

結(jié)束語

瀝青路面質(zhì)量好與壞,不僅是施工單位單一的質(zhì)量控制,還涉及到設(shè)計(jì)水平和政府行為,因此,要消除瀝青路面的常見病害,需要各部門齊心協(xié)力,堅(jiān)決杜絕今年竣工明年返工的現(xiàn)象。