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[关键词] 沥青路面 早期破坏 重交通荷载
一、引言
沥青路面的早期破坏是指沥青路面在设计寿命期的前1/4~1/3期间,所发生的过早的各种形式的路面破坏。如车辙、波浪、泛油、松散、裂缝、坑槽等。沥青路面的早期破坏。不仅给正常的交通运输造成了较大影响。同时,也给地方政府和相关建设、施工单位造成了一定的社会影响和较大的经济损失。因此,必须从现有的技术力量、设备水平出发,有针对性地采取措施。
二、具体研究
1.沥青路面早期破坏原因分析
沥青路面早期破坏的成因比较复杂,涉及设计、施工、行车荷载及频率等诸多方面。
(1)车辆荷载过重、频率过高是道路早期破坏的主要原因
沥青路面发生不同程度的车辙、坑槽、网裂等早期破坏的最直接的原因是施工质量不到位及离析造成的,而且往往有严重的超限超载的车辆通过。
(2)设计标准偏低是造成路面早期破坏的重要原因
由于设计规范相对滞后,建设资金不足等原因,造成道路设计标准根本适应不了当前交通量剧增、车载加大的现状。目前的行车荷载已达到了设计荷载的3倍以上,完全属于破坏性荷载,这是造成路面早期破坏的重要原因之一
(3)半刚性基层沥青路面是造成路面早期破坏的内在原因
通过多方面分析,开裂、进水且难以排走、对重载车敏感性大是这种结构的致命缺点。
2.重交通荷载作用下沥青路面早期破坏的结构分析
(1)路面结构层的应力验算
在车轮荷载作用下,半刚性基层的底面要产生拉应力。如路面拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度,则半刚性基层的底部就很快开裂。
某高速公路路沥青路面结构有多种形式,但沥青层都是一样,其中有一代表性的路面结构如图1-1所示:
图1-1 高速公路路沥青路面结构该高速公路路设计年限15年,设计年限内BZZ-100累计作用次数Ne=8385491,该路于1998年建成通车。根据JTGD50-2004《公路沥青路面设计规范》,路面容许弯沉值的计算公式可反算出该高速公路每个车道在设计年限内能承受BZZ-100作用10×106次。下面按此交通量进行路面结构验算。
(2)结构层底拉应力计算
根据JTGD50-2004《公路沥青路面设计规范》,该高速公路每个车道在设计年限内能承受BZZ-100作用10×106次,路面设计弯沉值的计算公式如下:
As――面层类型系数,沥青混凝土面层为1.0,热拌和冷拌沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为1.1,砂石路面为1.2;
Ab――基层类型系数,对半刚性基层1.0。
其他符号含义同前。
根据该公式路面设计弯沉值为23.88×10-2mm。据表3-3可知,该高速公路设计中各结构层底弯拉应力验算都能通过,但计算弯沉ls=25.15×10-2mm,大于设计弯沉 23.88×10-2mm。罩面4cmSMA后,计算弯沉ls=22.13×10-2mm,小于设计弯沉23.88×10-2mm。所以随着交通量的迅速增长,路面产生疲劳破坏的现象要比设计时考虑的严重,说明路面承载能力降低。
(3)车载超限引起路面结构层的弯沉和应力的变化
首先从材料力学的角度对超载形成的破坏进行分析,把沥青面层、半刚性基层、半刚性底基层假设成放在土基上的迭合梁(如图1-2),当轴载(P)不断增大时,对于梁体而言(如图1-3),将发生弯曲变形(弯沉增大),中性轴将不断上升,梁底拉应力不断增大,当超过梁底的拉应力容许值时,梁底将出现裂缝,并将随着P的继续增大,裂缝急剧开展,直至面层,就形成了反射裂缝。因此超载形成的结构破坏,首先是底基层出现裂缝,然后上延至基层、面层,最终路面被破坏。
下面再从实际的计算分析来论证。汽车的总重力通过车轴与车轮传递给路面,所以交通轴载是路面结构设计的主要荷载标准。我国公路与城市道路路面设计规范中均以100KN作为设计标准轴重力,而实际路面上的车辆往往超限行驶,使得实际轴载远远超过标准轴载。有关轴载参数列表如下表1-4、1-5列出了几种车辆超载情况时的路面层计算弯沉和基层底应力值的增加情况。
可以看出,轴载与基层层底拉应力关系为:y=0.0749e0.006x轴载与底基层拉应力关系为:y=0.0165e0.0102x,随着轴载的增加,基层和底基层的拉应力值都在增大,当底基层的拉应力达到0.15MPa时,底基层将被破坏,由上图可以看出,此时相对应的基层底的拉应力值为0.273MPa,小于基层底拉应力容许值0.29MPa,所以基层这时还没被破坏。由此可知,半刚性基层、底基层产生拉应力的大小取决于标准轴载的数量,因此严重超载直接造成正常设计的路面基层抗拉强度不足,使路面结构提前在底基层层底产生拉裂破坏,接着半刚性基层发生疲劳破坏,从而造成路面的提前破坏。
三、结论
通过对重交通荷载作用下半刚性基层沥青路面的结构分析,沥青路面早期破坏,不仅与车辆超载、设计标准有关,而且与半刚性基层沥青路面的内在因素紧密相关,因此,要消灭沥青路面早期破坏这一质量通病,延长沥青路面的使用周期,提高投资效益,需要从设计、施工等方面,分头把关,按照行业规范标准,结合工程实际,严格履行各自职能。
参考文献:
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[3]邓学钧.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2005.
关键词:沥青;路面 ;施工;技术 ; 要点
中图分类号:U416.217文献标识码:A 文章编号:
引言:
早期破损已成为沥青路面的常见病害,引起各级交通管理部门的重视,并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工,有针对性采取一系列预防和改善措施。同时,建立可行质量保证体系,从设计到施工到管理,层层控制层层落实。只有这样,才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的产生,下面,就熟悉但又容易马虎忽略的沥青路面施工及设计方面的一些技术要点作简要的论述。
1. 施工技术要点
1.1 基层准备及透层油施工
铺筑下面层沥青混合料前,清理基层,保证基底稍干、清洁,无任何松散的石料、灰尘和杂质。喷洒透层油。采用沥青洒布机,喷油管与路表面形成约30度角,高度使路面上喷洒的透层油形成重叠。侧石、平石等构筑物进行遮挡防护。洒布后不致流淌、渗入基层一定深度,并不形成油膜。铺筑上面层前,对下面层表面进行清洗,保证表面无泥土、灰尘等杂物喷洒粘油层。
1.2 沥青混合料的拌制与运输
1.2.1沥青混合料拌制。采用间歇式拌和机,沥青砼拌和设备每台实际生产能力为150t/h,拌和时间为40S。经计算已保证铺筑能够连续进行。按照生产配合比,确定各种材料每锅用量,对配料系统进行设定。沥青加热温度控制170~180℃(改性沥青高10~20℃),矿料比沥青高10~20℃,控制沥青混和料生产温度在150~175℃范围内。
拌和后的沥青混合料均匀一致,无花白、无粗细料分离和结团成块现象。当出现混合料降温过多、粗细集料颗粒离析以及其它影响产品质量的情况时,予以废弃,并采取纠正措施。
1.2.2沥青混合料运输。沥青混合料采用自卸车运输,在摊铺机前形成一个连续的供料车流,尽量减少等待的时间,保证摊铺温度。为便于卸料,运输车的车厢底板和侧板抹油水混合液作隔离剂(柴油、水=1:3),并排除可见游离余液。
装料时,通过前后移动运料车来消除粗细料的离析现象,一车料最少分三次装载。沥青混合料在运输过程中采用防水的篷布遮盖整个运料斗;发现其温度低于要求、颗粒有花白斑点、离析、结块、含水等不符和规范要求的情况,将混合料废弃说指定位置,并不用于本工程。
1.3 沥青混合料的摊铺
采用自动找平装置的沥青摊铺机铺筑,根据摊铺机的摊铺界限和路面宽度、横坡等划分摊铺板块,单面路拱的道路一次性摊铺路面全宽,双路拱分两幅摊铺。
摊铺前30min,把整平板加热至80-100℃,用柴油喷雾器喷洒料斗、括板送料器、整平板及螺旋输送器,安装自动找平装置,超声波控料器,并检查操作系统是否正常。首先在起点处用人工摊铺1m长的基准面,顶面为松铺顶面,按摊铺厚度调整标尺。摊铺机后退到基准面位置,把整平板降至基准面上。摊铺时,按路线方向纵向行走,摊铺速度均匀、连续、不发生间断或停机,以保证面层平整,起步速度为1m/min,正常速度3m/min,并且保证摊铺温度不低于110~130℃。混合料溢出储料斗,落在前方,则迅速清除,在摊铺过程中及时用直尺检测是否满足要求。
雨、污检查井圈采用钢板覆盖,附近由人工铺筑混合料,并进行热夯。对机械不能到达的死角,用人工扣锹法进行摊铺,局部作适当整平以补齐漏铺处,检查平整度,及时修正路拱。
1.4严格控制施工质量
沥青路面施工必须严格质量管理要求,建立有效质保体系,对施工全过程,细化到每道工序,都要进行严格的检查、控制、评定,以确保质量达标。具体有如下几方面:
1.4.1严格控制沥青混合料的拌和质量。拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理;加大马歇尔试验频率,严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标,必要时对混合料进行特殊配合比设计。
1.4.2保证基层顶面粗糙度。改善基层材料级配,增加粗骨料,提高大中粒径集料含量;控制最佳含水量,改进碾压方法,避免过振过湿,不能使基层顶面形成灰浆硬壳,严禁采用细料进行压实方式找平。
1.4.3合理洒布透层油粘层油。在进行各层铺筑前,必须保持顶面清洁。根据近年来的施工经验,透层油应以慢裂型乳化沥青为宜。用沥青洒布车喷洒时,应保持稳定的车速和喷洒量,不能流淌和形成油膜,更不能有空白,并立即撒铺2~3m3/1000 m2的石屑或粗砂,用6~8t钢筒式压路机稳压一遍,将多余浮料清扫。
1.4.4提高面层摊铺质量。摊铺混合料时,经过计算控制运距,控制温度在130ºC左右,摊铺厚度均匀,速度控制在2m/min左右,控制合理碾压次数,以免混合料孔隙过大;一般不能进行补料,尤其是下面层;雨后或者潮湿均不得摊铺;纵向横向接缝应紧密平顺,各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。
2. 设计及选料要点
通过施工技术要点介绍,可看出沥青混凝土路面早期破损与沥青混合料、路面设计施工、交通气候条件的全部或部分有联系,而交通气候条件是客观存在的,所以沥青路面病害防治技术应从路面设计、沥青混合料和施工三个方面考虑。
2.1 合理设计路面结构
2.1.1尽可能减薄沥青面层厚度 从以下四方面,城市道路沥青面层厚度可酌情减薄,控制在12-15cm之内。一是一般来说厚的沥青面层易导致车辙的产生。
二是半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层(基层和底基层)来承担,无需用增厚面层来提高承载能力;三是用优质沥青提高沥青路面使用性能,而不是采用厚的沥青面层;四是沥青面层的裂缝不只是反射裂缝,在正常施工情况下,大部分是沥青面层本身的温缩裂缝;
2.1.2加强沥青路面防水设计
2.1.3选用合理的基层和底基层结构
2.2严格控制沥青混合料的质量
2.2.1沥青的尽量选用含蜡量低高粘度且具有良好高低温性能、抗老化性能的优质沥青,根据条件情况,可在沥青中掺加各种类型的改性剂,以提高基性能指标。
2.2.2骨料应选用表粗、质硬、耐磨、粘附性好的集料,如果骨料呈酸性则应添加一业数量的抗剥落剂或石灰粉,确保混合料的抗剥落性能,同时应尽量降低骨料的含水量。
2.2.3混合料级配的确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性,路面表面特性和耐久性是矛盾而又相互制约的。混合料配合比设计,实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优化设计,根据当地的气候条件和交通情况做具体分析,尽量兼顾考虑。为了提高沥青路面使用性能,还可以从一改善矿料级配,采用沥青玛蹄脂碎石混合料,二改善沥青结合料,采用改性沥青等方面考虑。
3.结束语
上述要点,在沥青混凝土路面越来越被广泛采用的今天,已经是施工人员轻车熟路的操作技术设计规范了,但越是熟悉越是会产生简单马虎的思想认识,以致在沥青路面的施工过程中,埋下质量隐患,从而使沥青混凝土路面出现早期损坏。所以作上面的论述,加深大家的认识,提高大家对沥青路面施工技术及设计选料方面的重视。
参考文献:
[1]《城市道路设计规范》(CTT37-90)。北京:中国建筑工业出版社。1991.
[2]《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97. 北京:人民交通出版社。1997.
[3]《沥青路面施工及验收规范》JTJ014-97 北京:人民交通出版社1997年.
【关键词】沥青混凝土;路面;质量控制
沥青作为路用结合料, 在世界各国得到了广泛的应用, 成为公路建设长久使用不衰的一种材料。但由于沥青材质本身的差异, 以及受设计和施工水平的影响, 沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、壅包、推移、坑槽等常见病害, 这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全, 缩短了沥青路面的使用寿命, 增加了道路的维修成本, 降低了道路的投资效益。控制沥青混凝土路面的质量必须先分析产生病害的原因。
1 沥青混凝土路面产生病害的原因
1.1 沥青质量问题
由于近几年交通基础设施作为国家重点投资, 全国各地高速公路、一级路、二级路、城市道路开工项目很多, 而建设资金又有限, 因此, 道路结构层的厚度设计、材料的采用均本着经济适用的原则, 而对交通量的变化和使用年限并没有重点研究。象高等级沥青路面, 许多省市采用的是上面层使用进口沥青, 而中面层、底面层则采用国产沥青, 有的项目干脆全部选用国产沥青。就国产沥青而言, 能达到规范要求的厂家并不多, 而且年产量十分有限,不可能满足国内大规模建设的需要。参建各方都十分清楚这一情况, 但从节省资金的角度来考虑只能勉强采取这一方法。
1.2 设计规范存在的问题
目前, 柔性路面国家设计规范仍然采用弯沉值控制, 并以黄河JN150 为标准荷载, 作为设计参数, 使用年限采用累计折合成标准荷载次数作为控制指标, 而对重型车, 特别是超重型车辆对路面结构强度的影响却没有过多过细的理论保证, 规范中的折算系数并没有考虑路面承载极限能力。虽然现在国内许多路面方面的专家也在探讨这一问题, 并有专家写文章进行论述, 但国家规范并没有修改, 设计时仍然要使用目前颁布的规范, 一次超出极限荷载的行驶将导致路面结构严重损伤, 促使路面开裂、推移和壅包, 甚至局部下陷, 导致路面破坏。而目前高等级路面上, 超重型车辆、特重型车辆随处可见, 因此对国家设计规范进行修改很有必要。
1.3 透层油、粘层油对路面的影响
为了使沥青路面与路面基层以及沥青混凝土本身层与层之间具有良好的结合性, 撒一定数量的透层油和粘层油是十分必要的。然而, 在施工当中透层油一般按1. 2 kg/ m2 撒铺, 由于目前高等级道路大部分采用二灰碎石或水泥稳定级配碎石, 渗透性能均比较差, 加上局部挤压平整度稍差, 经常有透层油窝积现象。
1.4 沥青混凝土配合比设计存在的问题
沥青混凝土配合比设计按规范要求应经过四个阶段, 即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段和试拌试铺阶段, 各阶段要达到的目的都有明确的要求。在施工时, 有的单位压缩2 个~ 3 个阶段, 有的干脆凭经验进行施工, 因此, 从理论和实践来讲存在较大的偏差, 从而导致沥青混凝土内在质量存在先天不足。
另外, 由于目前国家现状所致, 高速公路工期较短加上标价偏低, 碎石料场不规范, 大多材料都由个体企业承担, 料场分散,设备落后, 材料的均质性、稳定性均有较大的差别。虽然大部分单位在开工前都取样做了筛分分析符合要求, 在施工过程中也检测并予调整配合比, 但由于变化大、差异性大, 不可能做到十分准确, 沥青含量和级配都在发生变化, 这是导致路面出现一些常见病害的原因之一。
1.5 沥青混凝土拌合温度的影响及控制
沥青混凝土拌合温度的控制, 从规范角度控制比较严格, 对石油沥青拌合出厂温度要求在120 ~ 160 之间, 而实际上有些施工单位和个别商品沥青混凝土厂家, 在拌合温度控制方面不是那么严格, 时高时低很不稳定。有的沥青混凝土到场温度近180 , 而有时不足110 , 温度过高可能导致沥青变质、没有粘性, 使沥青混凝土松散; 温度过低, 沥青混合料拌和不匀, 影响级配, 这些也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的一个原因。
2 沥青路面的质量控制措施
2.1 设计规范的修改
从目前的设计规范来看, 在车辆荷载等级换算方面可能有较大的偏差, 特别是应考虑特大车辆荷载对路基路面所产生的影响, 其换算关系不是简单的倍数关系。高等级公路在选材方面应有严格的标准要求, 路面结构层承载能力应适应当前和在设计年限内交通发展的需要, 不能片面追求路面的里程量, 而降低路面标准。一方面是为了省钱用国产沥青替代进口沥青, 另一方面结构层的设计偏薄, 路面基层、底基层满足不了行车荷载的作用。
从综合效益来看, 由于节省资金造成的路面破坏远比多修几公里路所产生的经济效益大得多。
2.2 优化沥青面层级配设计
AC220I合成级配设计的指导思想是减少细料的用量, 以提高沥青混合料的抗车辙性能, 级配曲线呈S 型, 粗集料偏上限, 细料紧贴下限, 钻芯取样结果表明其嵌挤作用不明显, 粗集料呈悬浮状。AC220L 比AC220I 更细, 合成级配基本走其下限, 属于悬浮密实型结构, 抗车辙能力差。AC220I 合成级配与Superpave19比较发现其合成级配设计基本走0. 45 次方最大级配线图, 并紧贴下限, 集料间空隙较少, 集料的骨架作用难以充分发挥
2.3 沥青面层混合料的摊铺施工控制
摊铺沥青混合料中面层采用走浮动式基准梁来控制摊铺厚度与纵断面高程, 并随时用水准仪跟踪检测松铺高程及压实后的高程, 同时每间隔10 m 左右对松铺厚度进行检测, 及时指导摊铺机进行调整以保证质量。沥青混合料必须匀速、连续不断地摊铺。根据所采用的沥青拌合楼生产能力及沥青摊铺机的机械性能来确定摊铺机的摊铺速度。结合路面施工的实际情况, 经分析比较, 在正常工况下拌合机的最小生产能力可达到30 t/ h, 同时可充分发挥保温罐的作用, 为保证拌合楼发挥最大效率, 又兼顾到摊铺机在施工过程中尽可能地连续运行, 根据各个层次的设计摊铺宽度和压实厚度,确定摊铺机的速度为2 m/ min~ 2. 5 m/ min; 在中面层试验段施工时采用了3 种压实组合方式进行碾压, 结果证明采用双钢轮弱振2遍强振压2 遍胶轮揉搓碾压2 遍双钢轮收光碾压2 遍组合碾压效果比较理想。在摊铺施工过程中要严把材料关与开工关, 做好施工的前场控制与后场控制, 同时要特别注意施工过程中的信息反馈。
3 结束语
进行现场取样和钻芯检测, 沥青混合料的级配、沥青用量以及压实度、现场空隙率均能达到设计要求。对沥青混凝土路面级配设计的研究, 分析了不同混合料的高温性能, 借鉴不同的设计方法优化沥青混合料的矿料级配, 改善沥青面层的抗车辙性能。以拌合楼为中心, 充分发挥拌合机的生产能力, 按已经取得的经验和制订的各工序机械设备来协调配合措施, 严密组织管理, 确保各种设备在最佳组合和最佳配合的状态下运行。
参考文献
[1]张海龙, 曹春光. 沥青混凝土路面质量控制[J]. 交通世界(建养.机械), 2006, (06)
[2]董秀婷, 邵丽婷. 沥青混凝土路面质量控制问题探讨[J]. 筑路机械与施工机械化, 2006, (05)
加强对市政道路沥青路面水损害成因及防治方法的研究,有针对性地对水损害成因采取预防和改善措施,对于缓解沥青路面水损害等早期病害现象、延长路面使用寿命均有明显的促进作用。本文笔者结合自身工作实践经验,从沥青路面水损害表现形式、沥青路面水损害现象的类型及其产生原理、沥青路面水损害的影响因素、市政道路沥青路面水损害产生的原因以及市政道路沥青路面水损害的防治措施等方面对市政道路沥青路面水损害成因及防治方法进行了探究,希望对相关从业人员具有借鉴意义。
关键词:市政道路沥青路面 水损害防治
中图分类号:TU99文献标识码: A
前言:
市政道路沥青路面的水损害不仅与材料和设计等有关,而且与沥青路面的施工质量的关系非常大,防治水损害必须要从施工环节进行严格控制,从而保证路面的质量
1.沥青路面水损害表现形式
水损害是多种因素综合作用的结果,沥青路面在有孔隙水的条件下,由于交通动荷载和温湿胀缩的反复作用,产生动水压力的循环作用,造成水分逐渐侵入沥青与集料的界面,出现沥青膜从集料表面剥落、沥青混合料内部逐渐丧失粘结力,导致路面结构的使用性能下降,水损害后得不到及时修复,渗水进一步造成基层损坏,进而产生侵蚀麻面、松散、掉粒、、唧浆、龟裂、网裂、形变和坑槽、辙槽、泛油、坑洞等病害的发生。
2.沥青路面水损害现象的类型及其产生原理
3.沥青路面水损害的影响因素
3.1设计方案。
面层混合料若有级配不合理、孔隙率大和沥青与集料的粘附力较低时,都会促使混合料出现抗水损害的性能降低。在对排水进行设计时,若设计不完善,会促使路面面层的排水出现不畅,导致路面积水或存水时间过长,从而水分通过下渗进入道路内部并产生破坏。目前市政道路建设排水系统设计多集中于路基、路界地表范围。对于采用半刚性基层的沥青路面结构层内部排水欠缺考虑,如砌筑式路肩、埋置式路缘石等都对水分排出产生了较大阻碍,致使水分、空气由孔隙侵入矿质集料,并在表面张力、路面间的真空吸附及车辆荷载作用下加速了沥青路面早期水损害的产生发展。
对市政道路沥青路面的设计应当采取新的理念, 它不仅要应付车辆的载荷程度、预防雨水的渗透, 而且还应注重公路的长远规划使用等要求。在路面设计时, 应做好仔细勘探, 考察好地质条件, 选用优质沥青做沥青面层, 并在一些软基严重地段增加路基及路面基层的强度, 如插朔料排水板、打碎石桩等; 其次在稳定度满足要求的前提下, 根据沥青路面设计规范, 应该选用针入度较大的沥青做沥青面层, 选用粒径较小, 空隙也小的级配混合料, 以提高沥青路面面层的防渗性; 施工方面, 尽量采用细粒径沥青砼, 严格控制基层施工碾压时的含水量, 在沥青面层下设置封层, 防止雨水渗入。对沥青混合料的集料组成进行优化,选择适合地质和环境的结构形式, 使路面设计参数符合实际, 让最佳含水量控制在施工规范容许的范围内。
3.2施工质量。
基层材料拌和不均匀,基层表面浮土.浮灰、浮砂没有清理干净,在雨水和车辆荷载作用下易形成局部冲刷现象;碾压不足或碾压过度都将影响基层强度的形成。面层施工时,集料过于潮湿沥青混合料拌和不均匀以及材料中杂质尘土过多都会严重影响沥青与石料的粘结,从而使沥青路面产生水损害。
沥青路面的施工作业应符合有关规定, 这样才能够建立与之相应的排水体系, 并加强建设力度, 使沥青路面的整体质量得到应有保障。例如对隧道或是高山地区进行施工时, 应先将其含水层完全截断, 以有利于引出地下水, 然后选用实际孔隙率不超过5%的沥青混凝土, 实施沥青面层的铺筑工作。 在整个工程的施工中除了要进一步加强矿料和沥青之间的黏合力, 还要加强相应的压实度标准, 以便将排水层安设在沥青路面的结构中,以实现沥青公路排水性能的全面提高, 同时还要加强沥青公路在坡面防水上的设计力度与施工力度,在充分了解和掌握当地气候环境、 土质状况、 实际降水量的基础上进行排水渠、 排水管和排水沟的设置, 以实现沥青路面的排水需求。
3.3环境条件的影响。
在对沥青路面进行施工时,还应对气候条件进行考虑。当气候处于寒冷潮湿的状态时,容易产生水敏感性遭到破坏。在路面施工结束以后,温度的变化造成冻融现象循环以及干循环都会使路面的水稳性发生变化。其次,对路面水稳性造成影响的另一因素则是交通荷载,荷载的大小及频率对路面的破坏程度造成影响。当车辆超载以后,导致沥青膜与加料的界面之间、集料与集料之间都会有剪切破坏形成,从而导致水分下渗,促使其粘结力逐渐丧失,最终产生水损害现象。
4.市政道路沥青路面水损害产生的原因
4.1沥青与集料的粘附性能
沥青和集料的自身性质影响了它们之间的粘附性能,比如,矿料和沥青所构成的化学成分,临界表面张力值,矿料的孔隙率和沥青表面的粘度,集料的含水量含沙量和含泥量等都会影响到沥青与集料的粘附性能。根据以往经验和研究表明,当粘附性小于四级时,就容易使得沥青膜脱落,从而造成市政道路沥青路面的水损害。
4.2沥青路面结构层内部排水
在市政道路沥青路面的施工中,施工人员往往对路基和路界的地表排水比较重视,为此也采取了很多的措施,当施工人员大多忽视了对路面结构层内部的排水。我国市政道路基本上采用的是半刚性基层,正因如此,在路面的结构设计时很少考虑到路面面层内部的排水,相反都普遍设置了一些砌筑式路肩、浆砌挡墙等,这些都阻碍了路面结构中进入的水无法排出。
【关键词】沥青路面;破坏;防护
一、沥青路面的破坏形式
1、裂缝
纵向裂缝基本平行于道路中心线,距路边缘3-5m,有时伴随有少量支缝。直线型裂缝主要是大荷载重复作用下产生的,呈弧形且两端向路堤边缘延伸的裂缝主要是因为路基施工质量达不到要求而形成的:(1)路基沉降不均匀,旧路改造拓宽工程,新旧路基、路面的搭接部位没有严格做好开台阶分层压实处理,以及下部基层软弱,土基处理不彻底,引起路基路面开裂。(2)路基使用了不合格填料(如膨胀土),路基吸水膨胀引起路面开裂。(3)路基边坡值小于设计值,路基边坡产生滑移。(4)边沟过深,实际填土高度加大而滑坡。
横向裂缝近垂直于道路中心线,间距不等,有时伴随有少量支缝,并逐年增加。沥青面层的低温收缩与半刚性基层收缩裂缝的反应是产生横向裂缝的两个主要原因。同时,填挖交界的差异沉降、某些基层开挖沟槽埋设管线以及冰冻地区路基冻裂亦会产生横向裂缝。
网裂的初始形态是在沿轮迹带出现单条或多条平行的纵缝,而后在平行的纵缝间出现横向或斜向连接缝,形成裂缝网,局部伴随沉陷、唧浆现象,它是行车荷载反复作用下,路基局部压实度不足或基层材料局部松散不成板体是路面承载能力下降而产生的。
2、变形
沉陷指沥青砼路表面的局部凹陷,它是路基沉降或不均匀沉降变形而造成的,或者由于局部开挖后回填土压实不足而造成的,伴随路面的结构型破坏,修补后损坏继续发展。车辙指轮迹带上出现的车槽,外因是渠化交通和荷载作用次数增加,内因是沥青混凝土的高温稳定性和抗变能力差而产生横向剪切流动变形。
推挤变形指在车速频繁变化的路口等处,由于车辆经常刹车和启动,路面在高温和较大水平剪力共同作用下产生的变形。
3、表面损坏
泛油指沥青面层中自由沥青受热膨胀,由于沥青混凝土空隙无法容纳,沥青向上迁移到表面的现象。沥青用量过多、设计孔隙率过小、沥青混合料离析使细料过于集中及沥青高温稳定性差是导致泛油的重要原因。
磨光是顶面外露的集料颗粒在行车轮胎的摩擦作用下逐渐变光滑的现象。主要原因是在车轮重复作用下,所采用的集料不耐磨而造成。
啃边是沥青路面边缘不断缺损,参差不齐,路面宽度逐渐减小的现象。路面宽度过窄,行车压到路面边缘而造成缺损;边缘的强度不足;路肩太高或太低,雨水冲刷路面边缘都会造成边缘损坏。
二、沥青路面破坏原因之综合分析
沥青路面病害的出现,我个人认为主要是下列几个方面原因。
1、原材料方面存在的问题
在沥青路面建设过程中,材料起着至关重要的作用。有些新建公路沥青路面之所以出现早期破坏,材料问题是其中重要的原因。
由于近几年交通作为国家基础设施重点投资,全国各地二级路、一级路、高速公路、城市道路开工项目很多,而建设资金又有限,在高等级沥青路面的上面层使用进口沥青,而中面层、底面层则采用国产沥青,国产沥青能达到规范要求的厂家数量十分有限,是导致路面出现一些常见病害的原因之一。
2、集料的质量问题
集料质量差是目前公路建设别严重的问题,突出的表现是:材料脏、粉尘多、针片状颗粒含量高、级配不规格等,经常不能达到规范要求。公路部门的集料多取自社会料场,各料场质量、规格参差不齐,使用时严重离析,导致实际级配与设计级配有很大的差别,这是造成沥青路面早期破坏的重要原因。
3、设计规范中存在的问题
目前,国家设计规范仍然采用弯沉值控制,并以标准荷载黄河JN-100作为设计参数,使用年限采用累计折合成标准荷载次数作为控制指标,而对重型车,特别是超重型车辆对路面结构强度的影响却没有过多的理论保证,规范中的折算系数并没有考虑路面承载极限能力。车辆超出极限荷载的行驶将导致路面结构严重损伤,会促使路面开裂、推移,甚至局部下陷,导致路面破坏。而目前超限车辆上路行驶随处可见。因此对国家设计规范进行修改很有必要。
5、施工中存在的问题
(1)基层施工
基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层。基层的强度及稳定直接关系面层的强度和稳定性。基层施工存在的主要问题是基层、底基层、路面表面清除不干净。在铺筑下一结构层前,若路面结构层及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干净,在雨水作用下,浮层细料变软被行车挤压造成的高压水流冲刷成浆,进而波及到沥青面层表面。部分基层压实度不足的问题。在最大干密度确定的情况下,基层的压实度与混合料中粗、细集料的比例特别是粗集料的含量密切相关,当粗粒含量很大时,要适当增大碾压吨位、增加碾压遍数,确保基层达到规定压实度要求。
(2).沥青混凝土路面施工中存在的问题
a、沥青砼配合比设计存在的问题。沥青砼配合比设计按规范要求应经过四个阶段,即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段和确定施工级配允许波动范围阶段,各阶段要达到的目的都有明确的要求。在施工时,若省去某个阶段,或干脆凭经验进行施工,会存在较大的偏差,导致沥青砼内在质量存在不足。虽然在开工前都取样做了筛分分析,在施工过程中也检测并进行调整配合比,但由于变化差异大不可能做到十分准确,油石比级配都在变化,这也是导致路面出现一些常见病害的原因之一。
b.沥青砼拌合温度的控制。规范对石油沥青拌合出厂温度要求在120-165°C,若时高时低不稳定,那么温度过高(如180°C)可能导致沥青变质,没有粘性使沥青砼松散,温度过低(如110°C ),沥青混合料拌合不均,影响级配,也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的原因之一。
三、沥青路面早期破损的防护
1、合理设计路面结构
a.合理设计沥青面层厚度。一是半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层来承担。二是选用优质沥青来提高沥青路面使用性能。b.加强沥青路面防水设计。c.选用合理的基层和底基层结构。
2、严格控制沥青混合料的质量
a.沥青的选取。选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青。集料的选用骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。
b.混合料级配的确定。混合料配合比设计,实际上是在各种路用材料性能之间搞平衡或最优化设计,根据当地的气候条件和交通情况做具体分析,尽量互相兼顾。
3、严格控制施工质量
施工质量控制不严,早期破损必然出现。所以沥青路面施工必须按全面质量管理的要求,建立健全有效的质量保证体系,实行目标管理、工序管理,明确责任,对施工全过程、每道工序的质量要进行严格的检查、控制、评定,以保证其达到质量标准。
4、加强路面养护管理
道路建成后,养护是关键,要延长路面使用寿命,必须加强路面的养护,严格按照道路养护技术规范要求及操作规程进行养护,把沥青路面的病害消灭在萌芽状态。
关键词:水泥病害路面 维修补强 加铺罩面及要求
1前言
近年来我国大力发展城镇化建设,市政道路建设逐年增长,提高市政道路的质量,向人们提供更安全、更舒适的交通,已是市政道路从业人员的共同目标。由于使用年限较长、交通量急速增长、车辆超载、路基施工质量不佳等种种原因而发生了路面坑槽、开裂、下沉等病害现象,也有出于环境保护、降低噪音等方面考虑对原水泥路面加铺沥青罩面的需求,因此本文结合工程实例谈谈水泥病害路面的维修补强及加铺沥青罩面的要求。
2项目背景及现状
南宁市长福路起点接凤岭南路,终点至蓉茉江桥西桥头,全长1420米,红线宽40米,为城市主干路。现状长福路于2005年建成投入使用。原有路面破损严重,出现了开裂、断板、面板脱空等现象。
3现有路面检测报告
根据检测报告,判断现状长福路的路基压实度达到设计要求,现阶段不需再进行加固,原水泥面板已脱空,路面抗压、劈裂强度基本达到设计要求,但路面弯沉不满足设计要求,需进行补强。
4旧水泥路面处理措施
A、 病害的治理:
对线裂、板角断裂等面板,以及存在板底脱空,面板基本完好的情况,可采用板底灌浆及路面综合治理技术进行处理。
板底灌浆是利用化学水泥浆液填充面板与水稳层之间的空隙、水稳层与底基层间的空隙,达到稳定面板、防止裂缝发展的作用。板底灌浆处理深度为道路底基层以下10cm左右。
路面综合治理包括:裂缝修补、填补坑洞、崩边及错台的调平等。
B、 路面病害治理后加铺罩面层:
根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)中的相关条文要求,在利用的原水泥路面板上设置2cm厚的改性沥青应力吸收层(砂粒式沥青混凝土),以达到防止渗水、减缓反射裂缝及加强层间结合的目的。根据计算,现有水泥面板上加铺罩面层结构如下:
对于存在错台及沉陷的路段,及由于现状路面不平、引起加铺层不足、需凿除现状路面板的路段,可用中粒式沥青混凝土进行调平,厚度按实际需要施工。
5施工注意事项
A、 施工前准备工作
施工前应与相关单位进行联系,对地下管线进行勘探,确定地下管线的位置及埋深,做好标记,对地基加固深度超过管顶标高的,以不超过管顶标高为准,避免施工钻孔破坏地下管线。
在进行板底灌浆施工前,对路面板采用贝克曼梁进行逐板弯沉的检测,板边或板中弯沉值大于0.2mm的,或相邻板边弯沉差大于0.06mm的,可判定为板底脱空,需进行板底灌浆治理脱空。
在确定需治理的面板后,在路面板上按一定距离采用钻机钻孔,严禁采用风炮钻孔,以尽量减少对邻近板块路基的扰动。
B、 灌浆施工技术要点
事先调查注浆土体,并参考经验决定注浆工法。在正式注浆前,选取不同病害特征路段进行灌浆试验。在试验路段施工过程中,需对灌浆的相关参数收集整理并调整优化,以对全路段施工提供指导。施工过程中对注入压力、孔距、注浆量等重要因素严格监控以满足要求。
由于路基土成分多样,各路段的灌浆范围和灌浆半径不一样,在施工前需选取部分特征路段进行灌浆试验。确定灌浆范围及灌浆半径后,就可以确定孔间距。一般采用等距布孔,梅花型布置,孔距3米。对可灌性差、含水率高或压实度小的地段应加密孔距。
灌浆顺序:先灌路两侧,后灌路中间。灌两侧孔时,采用较小的压力,以防灌注的浆液大量跑浆。
灌浆深度:为路面底基层以下10cm。
灌浆时,灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素。如果压力过小,浆液流不到预计范围内,扩散范围小易形成空白区;如果过大,则会损坏原路基结构,顶破路面或冲垮边坡,致使浆流沿路基薄弱部位冲出路基,达不到灌浆目的。灌浆压力根据实验情况进行确定并根据现场情况调整,一般为0.1~1.0MPa。
在灌浆过程中,如串浆则采取如下方法处理:①加大第Ⅰ次序孔间的孔距;②在施工组织安排上,适当延长相邻两个次序孔施工时间的间隔,使前一次序孔浆液基本凝固或具有一定强度后,再开始后一次序钻孔,相邻同一次序孔不要在同一高程钻孔中灌浆;③串浆孔若为待灌孔,采取同时并联灌浆的方法处理,如串浆孔正在钻孔,则停钻封闭孔口,待灌浆完后再恢复钻孔。若浆液在地下管道附近出现跑浆现象,应先停止灌浆,并在地下管道附近设置帷幕以防止跑浆。
C、 水泥混凝土路面板底灌浆的检验
(1)、在浆体强度达到设计强度后,需对水泥混凝土路面板进行抽检,板底灌浆质量需满足以下检验要求:
(2)、注水试验:采用Φ45mm钻头钻孔取芯30cm深,孔内注满水后,进行60秒水位观测,水位不下降。钻芯取样抽检按板块数量不少于完工板块数量的10%,且在其中的每一块板至少选一处进行取芯试验(选位距离灌浆孔不得小于60cm)。取芯试验时,采用Φ45mm钻头,分两步取芯:首先钻深30cm,要求芯样的砼面层与基层间有饱满的水泥浆层,然后再钻深至60cm(且钻穿基层5~10cm),要求芯样的各基层应有水泥浆体。以上检验均达到要求时则认为该板块的钻芯抽检合格。取芯完后,使用按水:水泥=1.2:1.4:1的比例配制的纯水泥浆(可掺加减水剂,以提高浆液的可灌性,但不得添加速凝剂)对取芯孔进行复灌试验,要求试灌压力保持在0.5Mpa达60秒钟后进浆少于5升。
灌浆施工完成后抽检需满足要求,如不能满足检验要求,则需调整灌浆的各项施工控制参数,并补灌直至满足。
D、 沥青混凝土的材料要求
沥青混凝土面层的材料需按照《公路沥青路面施工技术规范(JTJ F40-2004)》进行质量控制。沥青路面结构采用A级70号道路石油沥青,其性能应符合表4.2.1-1的要求。面层采用改性沥青,其性能应满足规范表4.6.2对SBS类I-D类改性沥青的技术要求。
粗集料应洁净、干燥、表面粗糙,质量应符合表4.8.2中对一级公路所采用粗集料的要求。粗集料的磨光值应按表4.8.5中潮湿区的要求进行控制。对破碎面的要求需满足表4.8.7对沥青路面表面层、中面层的要求。
细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质,并配有适当的颗粒级配,其质量应符合施工规范表4.9.2对一级公路细集料质量的规定。
沥青混合料的矿粉须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉,应干燥、洁净,能自由地从矿粉仓流出,其质量应符合表4.10.1对一级公路沥青混合料用矿粉质量的要求。
E、 沥青摊铺施工注意事项
在处理路面病害并检验合格后尽快摊铺沥青面层,以避免雨水下渗对路面造成损害。
在喷洒沥青粘层油后采用专门的机械进行土工布摊铺,对土工布施加10%的预张力,并且禁止汽车在土工布上刹车、转弯、调头,以免影响土工布发挥效用。土工布摊铺后需用胶轮压路机进行碾压,使土工布与水泥混凝土路面充分粘结。
沥青面层的摊铺施工需严格按照《公路沥青路面施工技术规范(JTJ F40-2004)》的相关要求进行施工,施工完后应待摊铺层完全自然冷却,混合料表面温度低于50℃后,方可开放交通。
6结语
本文结合工程实例对水泥路面维修补强及加铺沥青罩面层提出了处理方法和施工注意事项,目的是为了加强道路的使用功能,延长其使用寿命,希望对该项设计及施工工作提供借鉴。
参考文献:
[1] 《城市道路工程设计规范》(GJJ37-2013)
[2] 《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2011)
关键字:沥青路面病害成因解决措施
中图分类号: P632+.6 文献标识码:A
沥青路面的质量具有重要的作用,因此说一定要确保质量,最大限度的防止病害的产生。一般来讲,沥青路面病害的原因很多,如路面结构设计不合理、施工过程不按规范进行、后期养护工作不到位等,这些都是沥青路面病害的成因,需要采取恰当的措施加以解决才能够保证路面的质量,下面本文进行具体的分析。
一 沥青路面病害的成因分析
沥青路面病害的成因有多种,具体说来主要表现在以下几个方面。
首先,沥青路面结构设计不合理是引发病害的原因之一。沥青路面的结构设计是确保路面质量的关键,但是从目前的情况来看,设计者在设计的过程中存在一定的问题,在沥青面层结构的选用过程中存在着偏差,加之混合料类型选择有一定的问题,这样将会诱发沥青路面病害产生。沥青路面面层结构的选用和混合料类型的选择这两方面在设计的过程中十分关键,设计者根据沥青路面的设计规范和实际情况设计方案,除了要满足汽车对于路面的需求之外,还需要考虑到雨水等自然天气对于路面的影响,所以说一定要选择粒径较小且孔隙也较小的级配混合料,这样才能够确保质量,提高路面面层的防渗性,避免病害的发生。除此之外,在混合料配比的过程中,没有严格的按照设计规范执行,对于必须要经历的四个阶段也没有引起重视,这样都将会影响到沥青路面的质量,引起路面病害。
其次,沥青路面施工程序不规范,养护工作不到位,是诱发病害的又一原因。要确保沥青路面的质量,防止病害的发生,在施工的过程中一定要严格按照程序进行,这不仅需要严把路面施工程序关,还需要严把材料配比程序关。但是从目前的情况来看,材料配比把关不严,混合料的卑鄙存在着设计不合理、搅拌不均匀以及压实度平整度不达标的情况,这样将会诱发裂缝等病害;施工过程中,设备陈旧,施工程序不规范,施工方案没有综合考虑到各方面的因素,各环节的建设也存在着不恰当的地方,尤其是路基和基层的建设没有到位,这样也将会诱发一系列的路面病害。除此之外,后续的养护工作对于确保路面质量也十分关键。但是一些施工范围只注重施工环节,而忽视沥青路面施工过程中的养护工作和施工完成之后的养护工作,加之养护工艺缺乏一定的科学性和合理性,给沥青路面留下了病害的隐患。
最后,沥青路面病害产生的原因还有自然因素和人为因素的影响。自然环境主要指的是温度、湿度、气候和降水等因素,其中以温度的影响最为显著。沥青混合料的版和温度和摊铺碾压都需要有固定的温度作为基础,但是由于外部环境的影响,会给温度的控制带来一定的难度,施工者对这些温度控制不准将会使温度变化较大,给沥青路面造成裂缝等病害现象。人为原因主要就是道路的使用不当,经常会出现超重超载等情况,这样将会给路面的承受能力带来挑战,超过路面承受能力时就会出现塌陷等情况。
二 沥青路面病害防治的措施
上文中从三个主要方面分析了沥青路面病害的成因,既有施工原因,也有自然因素,同时也不能够忽视使用过程中的人为因素的影响。下面本文针对这些问题提出几点防治沥青路面病害的措施。
首先,强化结构设计,从源头和细节上进行控制。在设计的过程中需要结合不同的环境背景和不同的施工要求,这样才能够确保设计方案的科学性、合理性和可行性。在进行半刚性路面的设计过程中,必须要选择干缩系数和湿缩系数较小且抗冲刷性能较好的材料作为基层,同时还必须要确保材料的抗拉强度较高,这样的半刚性材料才最适合做基层。
沥青面层的设计也十分关键,必须要在透层或者是封层完成之后尽快铺筑面层,这个时间一定要把握好。沥青的选择也很重要,沥青必须要满足各项设计要求,并且松弛性能较好,尤其是要保证沥青的延度,这样才能够确保路面的质量性能。
路基设计施工方面也必须要重点关注,在设计的时候路基需要和实际情况相吻合,要保证设计方案科学合理,这样才能够确保施工的质量,最大限度的减少路基的沉降对于沥青路面的连带影响。路基压实度减小,含水量增加,这些状况都会导致路面破损,因此说,在设计和施工的过程中,一定要选择最佳方案,提升路面压实度,降低含水量,确保路面的质量。
其次,严格规范施工程序,加强施工过程中和施工后的养护工作。沥青路面施工过程中会受到很多因素的影响,控制不好很容易带来一系列的问题,所以说在施工的过程中一定要加强对施工程序的控制力度,确保施工者按照规范进行,并且严格的遵循设计方案,这样才能够避免病害的发生。为此,必须要建立起完善的施工监理制度,增设专门的管理者对施工程序进行检测,不能够忽视任何的细小环节和隐蔽性工程,并且要对施工过程中的各项因素进行合理的控制管理。例如在道路勘察的过程中,管理者要考虑到地域的差异性,需要将控制的重点放在施工的工艺上,并且需要将常见的病害诱因的内容提交给施工作业者,这样能够更好的进行施工,控制病害的发生。
养护工作必须要到位,这是确保沥青路面质量的关键,单纯的施工不能够确保质量,一定要将施工和养护工作紧密的结合起来,这样才能够有效的预防病害。养护工作就是为施工完成的部位涂上防护膜,能够有效的预防人为和自然等因素的侵袭。养护工作需要不定时的进行,因为路面的使用情况不同,不同区域的施工程度也不一样,以此需要定期检查,对有必要的地方一定要进行养护施工,避免出现裂缝或者是塌陷等病害现象。
最后,采取措施应对自然环境的制约,加大控制力度,消除人为因素的消极影响。自然因素对于沥青路面施工的影响是不可避免的,但是施工者可以通过有效的措施进行控制,将自然因素的影响降低到最小,如合理的控制好温度,采取先进的施工工艺,提升施工质量,确保沥青路面的质量。对于人为因素的控制,则需要通过强制性手段进行协助。相关部门需要根据沥青路面的承载能力设置汽车最高荷载量,严格的控制超载违规现象给路面带来的影响,对于违反规定者给予严格的惩罚,通过这种措施来有效的制止人为因素的影响。
结束语:近年来,我国的交通运输业获得了飞速的发展,人们对于交通通达度和路面质量的要求也越来越严格,施工者和相关者需要采取恰当的措施进行管理,避免沥青路面病害现象的发生,创造良好的交通运输环境。本文以此为中心,通过分析沥青路面病害成因,指出了防治病害的三点举措,希望通过本文的论述能够对今后的病害防治工作提供一定的帮助,进一步提升沥青路面的质量,创造良好的交通运输环境。
参考文献:
[1] 梁法强 陈柳江 丁林祥 浅谈沥青路面病害的原因及其根治方法 价值工程,2010年第9期
[2] 管建军 浅谈沥青混凝土路面病害产生原因和防治方法 山西建筑,2007年第24期
[3] 李卫平 沥青路面病害形成原因分析及建议 科技与生活,2010年第12期
[关键词]沥青路面;水损害;防治
Abstract: Early water damage problems in asphalt pavement has become a focus problems needing to solve urgently. This kind of damage is early, wide and serious, causing great losses to the road of China. Considering the analysis of the causes,this paper puts forward the prevention and control measures for asphalt pavement.
Key words: asphalt pavement; water damage; prevention and control
中图分类号:TU57+1文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
沥青路面的水损害问题已越来越引起道路工作者的重视,我国许多公路,尤其是处于多雨潮湿地区的,水损害已成为公路通车后最引人注目的早期损坏,普遍将之排在我国公路沥青路面早期损坏模式中的第一位。
水损坏是公路沥青路面的主要破坏形式之一。水损坏是路面在水及车辆荷载的作用下发生的唧浆、坑槽、松散、龟裂等破坏,一般主要发生在行车道上,无论表面层沥青混凝土是密实式的还是半开式的,都曾产生过这类面层水破坏。
一、 水损害的主要类型
水的存在是沥青路面水损害的内因和先决条件,交通荷载是其损害的外部条件。一般把水损害分为两种类型:一种是自上而下局限于表面的水损坏,另一种是自下而上的水损坏。
1、自上而下局限于表面的水损坏
大多数初期的水损坏是从上往下发生的,且往往局限于在表面层发生松散和坑槽。雨水首先渗入并滞留在表面层沥青混凝土的孔隙中,在大量高速行车的作用下,反复产生的动水压力逐渐使沥青从集料表面剥离,局部沥青混凝土变成松散,碎石被车轮甩出,路面产生坑槽。这种水损坏是国际上通称的经典的水损坏。
2、自下而上的水损坏
当半刚性基层沥青路面的沥青层较薄时,沥青路面的水损坏经常是自下而上发展的。因此,这种类型的水损坏基本上是这样一个过程:
(1)表面的水从裂缝和孔隙较大的裂隙中进入路面。
(2)由于半刚性基层过分致密,不能迅速将水排除时,将滞留在沥青层和基层的界面上;
(3)在汽车荷载的作用下,下面层沥青混合料的粗集料对基层造成损坏,并形成灰浆。
(4)这些灰浆又从上下连通的孔隙中被荷载挤出,成为唧浆。
(5)与此同时,沥青层和基层的界面条件恶化,可能很快转变为滑动的界面条件,沥青层底部承受很大的拉应力,反复荷载的疲劳作用同时发生,并发生拉应变最终导致极限而开裂;
(6)下面层粒径较大,离析也较严重,水集中在孔隙较大的部位,受高速汽车荷载的抽吸作用,沥青从集料表面剥离,沥青膜逐渐被水乳化而丧失,集料松散,这种情况逐渐向上发展,最后顶破表面,一下子成为坑槽。
从上述可以了解到,如果这两种类型的水损害结合起来一起作用,像唧浆、网裂、松散、坑槽就会一一的在沥青路面上显现出来。不仅减小道路的使用性能,还会降低道路的景观效果。
二、沥青路面水损坏的防治措施
造成沥青路面早期水损坏破坏的原因很多,应该从材料、施工、设计、养护、外因等各个方面分析,采取措施。主要是从混合料空隙率、路面渗水、排水设施、压实度、沥青混合料抗水损坏能力、路面厚度等几方面进行总结,从路面结构型式去解决。
1、材料
选择与沥青粘附性好的粗细集料,应该尽可能选择碱值高的与沥青粘附性好的集料,并要求集料干燥、洁净;采用改性沥青,加强与集料的粘结;大力推广掺加消石灰作为抗剥落剂。
2、沥青混合料的配合比设计
空隙率是沥青路面使用性能最重要的指标。一般情况为3%~5%,对重载交通是4%~6%。沥青混合料的残余空隙率大是引起渗水和路面水损坏的最主要的原因之一,与配合比设计、压实不足、混合料的离析等多方面有关。另外路面空隙率大也加速了沥青混合料老化,也会导致路面损坏。因此施工过程中加强渗水性检验,提高密水性。
3、施工
1)、首先要控制离析。加强材料、集料的均匀性;加强材料运输、摊铺过程中离析的防范措施;摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,不得随意变换速度或中途停顿,均可起到减少混合料离析的效果。
2)加强沥青路面的压实
沥青路面施工中最重要的一个环节是压实。优先推荐胶轮压路机搓揉碾压,提高密水性,采用胶轮压路机进行搓揉碾压对降低路面的渗水系数特别有效。
3)杜绝施工沥青层层间污染
沥青层层间污染使各层不能成为一个整体,将导致沥青路面的早期破坏。因此公路沥青路面施工技术规范中强调沥青面层和基层宜在同一年内连续施工,避免与可能污染沥青层的其他工序交叉干扰,以杜绝施工和运输污染,确保沥青层成为整体。因此一定要合理的安排沥青路面施工工序,防止施工交叉干扰。
4、沥青路面的排水设计
目前主要做法是设置路边纵向排水盲沟。深度达到包括沥青层及基层,宽度通常为25~30cm,每隔25m左右设置一根横向盲沟,将路面内部水排出路外。另外也有做基层设横向排水管的做法。都取得了较好的使用效果。
5、封水措施
如果能够将雨水封闭在进入沥青路面之前,肯定会大大减轻水损坏的程度,近年来各种各样的上封层和下封层开始应用于沥青路面。一是在沥青路面的基层上喷洒透层油以后再作下封层;二是在表面层下设置封层,大部分是改性乳化沥青的封层,即作为粘层油,又起到封闭作用。另外,表面层作微表处封层,在新铺路面上做一层微表处,既起到封水作用,又起到抗滑磨耗层的作用。
6、沥青路面的结构设计
在沥青路面结构设计方面,主要有以下几方面建议和措施:
1)积极采用柔性基层或组合式基层的沥青路面结构。
2)设置级配碎石过渡层作为排水层
3)强调最大集料粒径与沥青面层压实层厚度匹配性,一般沥青混合料公称最大粒径与厚度的关系宜为2.5~3倍。
4)适当降低半刚性基层的设计强度,水泥稳定碎石的7天抗压强度在3~4Mpa为宜。
5)适当增加沥青层的厚度,可有效地减少水渗入沥青层的危害。
三、结束语
我国公路沥青路面早期水损害除了材料、设计、施工管理等方面的原因外,还与我国沥青路面的结构形式有一定关系。合理选择沥青路面的结构形式,是防止公路路面早期水损害,提高路面耐久性,延长使用寿命的重要措施之一。为确保公路沥青路面实现更安全、更耐久、更舒适、更经济的建设目标,我们要进一步提高我国公路沥青路面建设质量,防止路面早期破损。
参考文献
[1]《重交沥青路面设计施工新理念》同济大学 孙立军
[2]《沥青路面早期损害与结构设计的关系》孟书涛2004.10。
[3]《沥青路面技术发展探讨》 江苏省交通科学研究院 符冠华
[4]交通部公路科学研究所 高速公路早期病害预防措施的研究。
[5]沈金安主编. 沥青及沥青混合料路用性能[M]. 北京:人民交通出版社,2001.
[6]《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)
【关键词】沥青路面 病害 解决方案
沥青路面具有表面平整,坚实、无接缝、施工工期短、养护维修简便和有良好的减振性等优点,使行车平稳、舒适而低噪声。但由于受到交通量增长、重载超载车辆的增多、温度变化、湿度变化,冰冻功能、设计、施工、采用材料和养护管理等因素的影响,出现了多种沥青路面病害,如沥青路面的裂缝、车辙和水损害等。根据我们这几年来对我省沥青路面的实际损坏情况的调查,谈谈沥青路面常见的问题和裂缝出现的原因及其预防办法。
一、沥青路面常见问题
沥青路面的损坏所表现出的形式和特征是多种多样的。经总结分析,主要有以下几种常见问题。
1.沥青路面的裂缝
沥青路面建成后,都会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响,但随着表面雨水的侵入,导致路面强度下降,在大量行车荷载功能下,使沥青路面产生结构性破坏。沥青路面裂缝的形式是多种多样的,裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。影响裂缝的主要因素有:沥青的品种和等级、沥青混合料的组成、面层的厚度、基层材料的收缩性、土基和气候条件等。
2、沥青路面的松散
松散是直接影响行车平安的路面病害,松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现,但由于行车功能,一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有:(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏;(2)碎石中含有风化颗粒,水侵入后引起沥青剥离;(3)随着使用时间的增多,沥青结合料本身的粘结性能降低,促使面层和轮胎接触部分的沥青磨耗,造成沥青含量减少,细集料散失;(4)机械损害或油污染。
3、沥青路面的水损害
沥青路面在存在水分的条件下,经受交通荷载和温度涨缩的反复功能,一方面水分逐步侵入到沥青和集料的界面上,同时由于水动力的功能。沥青膜渐渐地从集料表面剥离,并导致集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏。沥青路面产生水损害的原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。
4、沥青路面的冻胀和翻浆
沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期,因为水的侵入和路基土的水稳定性能差,由于冰冻的功能,路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合功能的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素,缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。
二、沥青路面出现裂缝的原因分析及其预防办法
1 原因分析
沥青路面出现裂缝的主要原因而可以分为两大类:一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,一般称之为非荷载型裂缝摘要:另一种是由于行车荷载的功能而产生的结构性破坏裂缝,一般称之为荷载型裂缝。
(1)非荷载型裂缝
非荷载型裂缝主要是温度裂缝,也有因施工不当、材料选取不当等引起的裂缝。其产生的原因有:
1)沥青材料在较高温度条件下,具有良好的应力松弛性能,温度升降产生的变形不至于产生过高的温度应力。但在冬季气温骤降时,土基和路面基层由于受温度变化,冬季冰冻产生的膨胀,导致路基和基层产生裂缝并反射到沥青面层,沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长,同时劲度急剧增大,超过混合料的极限强度或极限拉伸应变,便会产生开裂。此外,随着温度反复升降,温度应力使混合料的极限拉伸应变变小,又加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松弛性能降低,故可能在比一次性降温开裂温度更高的温度下开裂,同时裂缝是随着路龄的增加而不断增加。
2)沥青的品种和等级也是影响沥青路面开裂的重要因素。在长期的实践经验中,选用高粘度、低稠度的沥青,其温度敏感性较低,能延迟温度裂缝的产生;沥青未达到适合本地区气候条件和使用要求的质量标准,低温抗变形能力较差,致使沥青面层在低温下产生收缩开裂。
3)地基处理不当,路基碾压不均匀,造成路基沉降不均匀;旧路拓宽时,新旧路基搭接部位没有严格按照台阶式分层压实处理,以及下部基层比较软弱,或地基处理不彻底等。
(2)荷载型裂缝
荷载型裂缝即主要由于行车荷载功能而产生的裂缝,其产生的原因有:
1)随着交通运输的高速发展。原有的路面强度日趋不足,路面满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需求,沥青路面过早产生疲惫破坏,沥青路面很快开裂。
2)原结构设计不合理,未充分考虑到各种不利因素,施工质量不好,沥青路面面层厚度不足,沥青路面原材料的品质不符合设计规范要求,路面强度明显不能满足行车要求。在行车功能下,非凡是超大吨位车辆的频繁碾压,沥青路面很快开裂。
2 防止办法
针对以上分析的沥青路面病害的原因,主要从施工材料、设计、施工、养护和交通管理等5个方面采取相应的预防办法。
(1)材料方面
合理确定沥青路面结构,沥青面层的裂缝主要由沥青面层本身的低温收缩引起的。选用低温劲度小、延度大、温度敏感性差、含蜡量低的优质沥青,精选矿料,准确级配沥青面层的矿料和合理配置沥青混合料配合比。配制出性能优良的沥青混合料,控制沥青用量,保证沥青混合料性能优良,均可有效减少裂缝。
(2)设计方面
精心设计,对地形复杂地段做好地质调查工作。要非凡注重加固地基,防止因地基软弱而出现不均匀沉降,使用合格填料填筑路基,或对填料进行处理后再填筑路基,确保路基有足够的强度和稳定性,以保证路面具有稳定的基础。
(3)施工方面
精心施工,选择先进施工工艺和机械设备,制定完善的施工方案,确保压实度达到规范要求,严格按设计要求进行软基处理,提高软基处理的施工质量,严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内;半刚性基层碾压完成后。要及时养生,防止其产生裂缝反射到表面层,保护混合料的含水量不受损失;养生结束后,应立即喷洒透层油,并尽快铺筑沥青面层。
(4)养护方面
严格养护管理,加强路面保洁,确保排水性能良好。及时对裂缝的进行科学的处理,避免病害的进一步扩展。
(5)加强交通管理
加强交通管理,限制大型超载车通行;在夏季连续高温时段,运营管理单位可将重车布置在夜间、凌晨路表气温较低时段通过摘要:禁止带钉轮胎对路面的过度磨损或者更加严厉地限制使用。
三、结束语
沥青路面中的病害给道路交通带来各种各样的隐患,这是一个不容忽视的新问题,但这些病害不是不可克服的,只要我们认真选材,精心设计,把握住各个施工环节,严格按照施工规范和操作规程进行施工,做好道路养护工作,加强变通管理,很多病害是可以避免或降低其破坏力的。
【参考文献】
[1] 张登良, 沥青路面,北京, 人民交通出版社. 2010
[2] 郝培文, 沥青路面施工与维修技术, 北京,人民交通出版社, 2011