喬 衡
(甘肅恒達路橋工程集團有限公司 甘肅 蘭州 730070)
瀝青路面因其行車舒適、平穩(wěn)、噪音低、易維護而在公路建設中得到廣泛應用。但瀝青路面早期病害影響了路面使用性能,行車速度受限、增加了行車安全隱患,加大了汽車磨損,縮短了瀝青路面使用壽命,對此越來越引起業(yè)內人士的普遍關注。
瀝青路面常見的病害主要有裂縫、坑槽、松散、沉陷、車轍和泛油六大類,以下就路面的病害狀況及成因作簡要分析,在以后的施工中得以解決,延長路面的使用壽命。
主要形式有縱向裂縫、橫向裂縫以及龜裂、網裂等不規(guī)則裂縫。
1)縱向裂縫:與行車方向基本平行的裂縫。輕微的縱向裂縫縫細、裂縫壁無散落或有輕微散落,裂縫寬度在3mm以內;嚴重的縱向裂縫縫寬、裂縫壁有散落、有支縫,主要裂縫寬度大于3mm??v向裂縫的產生主因有兩:(1)土基飽水后變形不同引起沉降,該種裂縫多發(fā)于灌溉耕地區(qū)、低洼河谷處,灌溉水、雨水下滲,土顆粒吸水至飽和,在其表面裹腹一層水膜,土基承載能力顯著下降,在靜載或動載的作用下發(fā)生的沉降,導致路面出現裂縫。(2)新舊“介質”內部結構的不同,路面出現裂縫。尤其在新舊路基結合部,舊路基經多年的行車碾壓和自然沉降,土顆粒之間形成一種空間網狀結構,提高了土基的承載能力。新土基顆粒之間結構尚未形成,加之土基自然沉降,往往在此處多出現裂縫。
2)橫向裂縫:與行車方向基本垂直的裂縫。輕微的橫向裂縫縫細、裂縫壁無散落或有輕微散落,裂縫寬度在3mm以內;嚴重的橫向裂縫縫寬、裂縫貫通整個路面、裂縫壁有散落并伴有少量支縫,主要裂縫寬度大于3mm。橫向裂縫的產生一方面是由于溫度應力的作用而產生的疲勞裂縫。這種溫度裂縫往往起始于溫度變化率最大的表面并很快向下延伸,并隨著時間增長造成瀝青老化,瀝青面層的抗剪能力逐年降低,溫度裂縫也隨之增加。另一方面是由于基層產生裂縫,反射到瀝青面層,形成橫向裂縫。不同“介質”結構交界處、構造物臺背與路基交接處,因其回彈模量導致基層開裂。
3)不規(guī)則裂縫:龜、網裂主要是由于路面的整體強度不足而引起的。一是路面結構設計不合理,在重載車輛反復作用下,路面累計變形量在短期內超過設計變形量,造成路面龜網裂。另一方面可能是由于路面出現橫向或縱向裂縫后未及時處理,致使水分滲入基層,基層表面被泡軟,在汽車荷載反復作用下,灰漿通過面層裂縫和空隙被擠壓到表面,基層表面被逐步淘空,產生網裂。
水損害形成坑槽是瀝青路面早期破壞的最常見的病害,路面縱橫向排水不暢、面層空隙率過大,導致路表水下滲,滯留在基層表面上,在行車荷載反復作用下沖刷基層細料形成灰漿,使瀝青面層與基層脫開,灰漿被行車荷載反復擠壓,通過面層裂縫或面層混合料中的空隙唧到路表面,唧漿分離瀝青礦料之間的粘結,破損瀝青膜,初期礦料離散,接著發(fā)展成碎裂的小塊,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。
輕微松散是路表面細集料散失、脫皮、麻面等損壞;嚴重的松散路面粗集料散失、脫皮、麻面、露骨,表面剝落、有小坑洞。松散產生的主要原因如下:
1)瀝青混合料中油石比偏低,有效瀝青膜厚度不足,瀝青與礦料間的粘結性差;
2)瀝青混合料攤鋪、碾壓溫度偏低,壓實不足,造成瀝青面層內部空隙率偏大,在行車荷載作用下造成瀝青面層松散;
3)集料粘附性差或小于0.075mm含量超標,使得瀝青膜與集料的粘結力不足,形成瀝青面層松散;
4)瀝青混合料拌和溫度過高,導致瀝青老化,瀝青與集料的粘結力降低而產生松散;
5)基層強度不足引起面層龜裂松散;
6)水損害導致松散,在動水壓力下,水分逐漸“注入”到瀝青混合料中,在混合料孔隙中不停游離,分離瀝青膜與集料之間的粘結,在車輪剝離下,瀝青混合料出現掉粒、松散。
沉陷是大于10mm的路面局部下沉。較輕的沉陷深度在10mm~25mm之間,正常行車無明顯感覺;嚴重的沉陷深度大于25mm,正常行車有明顯感覺。沉陷主要是由于路基、路面產生豎向變形引起路面下沉的現象,通常有三種情況:
1)均勻沉陷:是由于路基、路面在自然因素及行車的反復作用下,達到進一步穩(wěn)定和密實,引起沉降,一般不會造成路面破壞;
2)不均勻沉陷:是由于路基、路面不密實,碾壓不到位,壓實度不足,特殊路基(如翻漿、濕陷性黃土、鹽漬土、高填方路段等)處理不徹底,經行車作用引起的變形;
3)局部沉陷:是由于路基局部填筑不密實,路基有洞穴、樹坑、溝槽、枯井等處治不合理,受到水的浸蝕和行車作用引起的沉陷。
車轍是在行車荷載重復作用下,路面產生永久性變形,輪跡處形成的深度大于10mm的縱向帶狀凹槽。輕微的車轍,轍槽淺,深度在10mm~15mm之間,嚴重的車轍,轍槽深,深度在15mm以上,影響行車舒適和安全。車轍形成的主要原因如下:
1)行車荷載的影響。車輛按規(guī)定正常在行車道行駛,使得高速公路的交通渠化現象非常突出,隨著車輛荷載作用次數增加,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、礦料的選材不當或路面結構組合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;
瀝青混合料中的瀝青在天氣炎熱時向上遷移到路面表面,形成一層有光澤的瀝青膜的現象為泛油。泛油形成的主要原因有以下幾個方面:
1)混合料組成設計不當?;旌狭现袨r青用量過多,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)混合料礦料比例控制不嚴,細料含量過少,混合料比表面積較小,則瀝青用量相對較多,易出現泛油;
3)粘層油用量不當,灑布過多或灑布不均勻,局部出現泛油;
4)攤鋪時混合料產生離析,局部細料過分集中,也易泛油;
5)瀝青混合料礦料質量把關不嚴,細集料小于0.075mm含量和泥塊含量過大,拌合結塊,碾壓后成為油包。
總之,瀝青路面產生病害的原因有多方面的因素,有交通條件、氣候條件、材料的影響、設計及施工方面的原因。但本人認為主要還是來自于施工方面,鑒于目前瀝青混凝土路面病害早期化的特點,在優(yōu)化設計的同時,更為重要的是應該加強施工管理、提高現場施工質量,規(guī)范施工,盡量在提高瀝青路面使用性能的同時,延長使用壽命,提高投資效益。