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关键词:沥青混凝土路面 早期病害 成因分析 预防措施
1、前言
近年来,随着国家对基础设施建设投资力度的加大,我国的公路工程建设十分迅速。但是,随着一条条道路的建成并投入运营,沥青路面早期病害现象也越来越引起业内人士的普遍关注。目前,我国沥青混凝土路面最常见的早期病害现象有:裂缝、水破坏、松散、泛油、推移等,这些病害基本上也是道路工程质量的通病,对新建道路的正常使用形成了严重的威胁,对道路维护提出了更严峻的挑战。现就其原因及对策作出详细的分析。
2、沥青混凝土路面早期病害成因分析
城市道路沥青路面的设计使用寿命一般为10~15年,如果通车1~3年内就发生严重病害和较大面积损坏,可视为早期破坏。造成沥青混凝土路面早期病害的因素很多,但综合起来主要有路面结构设计不合理、现场施工质量控制不严、投入运营后超载车辆管理不严、气候条件影响、沥青路面出现的早收缩和半刚性基层的干缩引起、路基压实度不足等几个方面。下面就几种最常见的沥青混凝土路面早期病害成因逐一进行分析:
2.1 裂缝
2.1.1 裂缝是路面早期破损最常见的病害之一,它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化,导致路面承载能力下降,加速路面破坏。
2.1.2 纵向裂缝一种情况是由于路基压实度不均匀,路面不均匀沉陷而引起的。另一种情况是沥青面层分幅摊铺时,两幅接茬未处理好,在行车载荷作用下,易形成纵缝。
2.1.3 横裂缝横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。
2.2 水破坏
2.2.1 所谓水破坏即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象,它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水破坏的主要破坏形式有:网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。
2.2.2 由于水渗入表面层后滞留在表面层的下部和下层的交界面上,因此在长期行车荷载作用下,沥青膜开始从面层的底部剥落并逐渐向上扩展,随着下部大量碎石上沥青的剥落,沥青混凝土也就失去了强度从而产生网裂和形变。
2.2.3 在行车荷载作用下,特别在降雨过程中和雨后行车道上的局部网裂会逐渐松散,松散的石料被车轮甩出形成坑洞。
2.2.4 当水透入沥青面层并滞留在半刚性基层顶面时,在大量高速行车作用下,自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料形成灰浆,灰浆又被行车压唧,通过各种形状不一的裂缝(纵、横、斜裂缝及网裂)到路表面形成唧浆。
2.2.5 自由水进入面层后,使沥青与碎石的粘结力减弱。
2.2.6 形成水破坏的原因除沥青混合料不均匀、空隙率过大有关外,还与沥青和碎石间的粘结性能或有无抗剥落剂、交通量大小、重载车比重及公路沿线降雨量等因素有关。
2.3 松散
松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落,从表面向下发展的渐进过程。
2.3.1 集料颗粒被足够厚的粉尘包裹,使沥青膜粘结在粉尘上,而不是粘结在集料颗粒上,表面的摩擦力磨掉沥青膜,并使集料颗粒脱落。
2.3.2 表面离析处往往缺少大部分细集料,离析面上粗集料与粗集料相接触,但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。
2.3.3 沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力,如果混合料密实度不够,集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。
2.4 泛油
沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动,使表面有过多沥青的现象称作泛油。
2.4.1 沥青混合料配合比设计的击实功不够。我国在设计沥青混合料配合比时通常采用马歇尔试验方法。
2.4.2 施工控制不严和管理不善。
2.4.3 少数施工单位习惯于使用沥青用量过大的混合料。
2.5 推移
推移的产生一般与基层施工质量、透油层洒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。
3、沥青混凝土路面早期病害预防措施
沥青混凝土路面早期病害不能彻底消除,但是可以通过优化设计、加强施工管理、提高现场施工质量等措施去预防,将其危害降到最低,从而延长沥青混凝土路面的使用寿命。
3.1 裂缝
3.1.1 众所周知,沥青混凝土路面裂缝是不可避免的。
3.1.2 由于温度变化引起的温度裂缝,沥青往往随着时间增长而老化,沥青面层的抗裂缝能力会逐年降低,所以采用优质沥青会明显减少温度裂缝。试验证明,在其它条件相同的情况下,采用较稀(针入度大)的沥青有利于减少温度裂缝。
3.1.3 沥青面层常有因基层施工质量不高而引起的反射裂缝。
3.2 水破坏
由于水破坏的产生数量及速度与沥青混凝土密实性及空隙率大小、沥青与粗集料的粘结力大小或有无抗剥落剂、交通量大小及重(超)载车辆的多少有关。所以,有效防治水破坏发生,应从以下几点着手:
3.2.1 选择合适的沥青混凝土类型。沥青面层各层应尽量使用空隙率≯5%的密实型沥青混凝土。
3.2.2 使用优质沥青及抗剥落剂以增强沥青与碎石的粘附性。
3.2.3 提高施工质量。施工前原材料的选用必须规格、均匀、合理,配合比设计必须严密。
3.2.4 严格控制超载车辆。公路管理部门应该按照《公路法》及交通部《超限运输车辆行驶公路规定》的要求对超载车辆进行强制卸载,并在入口处设卡不得让超载车辆进入高速公路。
3.2.5 优化设计。沥青面层层间应使用防水材料,无论是何种沥青混合料,必然有一定的空隙率存在,就会遭受一定的水破坏。
3.3 松散
松散的产生往往是由于沥青混凝土面层强度不足、压实度过小、面层内部空隙率过大而造成的。所以为有效预防松散现象的产生,应该做到:
3.3.1 选用合格的原材料,特别严格控制细集料含泥量及矿粉掺量以增强沥青混合料的粘结力。
3.3.2 严格控制施工温度及压实效果。沥青混合料施工温度过高会导致沥青老化,降低与矿料的粘附性;温度过低会导致混合料压实困难,造成混合料内部空隙率过大。
3.3.3 严格控制沥青混合料均匀性,防止混合料离析。
3.4 泛油
由于泛油往往是沥青用量过大造成的,所以在配合比设计阶段必须严格按照试验规程进行最佳油石比的选定;在施工过程中严格按照工程师批准的配合比进行施工,任何人不得随意改变生产配合比。
3.5 推移、壅包、波浪
推移、壅包、波浪往往产生在行车道上,特别是沥青面层只有一层时,由于长期荷载作用下,因基层与沥青面层粘结力较差而产生推移,推移严重时会产生壅包、波浪等破坏。所以有效防治推移等病害必须注意以下几点:
3.5.1 加强路面基层施工质量,提高基层平整度是有效防治病害的条件之一。再者,沥青面层铺筑前透层油的洒布尤为重要,透层油洒布前首先必须认真清扫基层表面浮土及杂物并且保证透层油洒布的均匀性和设计用量,提高基层与面层的粘结力。
3.5.2 有效阻止超载车辆。随着油价上涨等原因,近年来超载车辆越来越多,与设计荷载相比超载十分严重。在重荷载重复作用下,特别在车辆启动或刹车频繁的叉路口及转弯处沥青路面很快产生破坏,推移、裂缝尤为常见。
结束语
鉴于目前沥青混凝土路面病害早期化的特点,在优化设计的同时,更为重要的是应该加强施工管理、提高现场施工质量,规范施工,尽量在提高沥青路面使用性能的同时,延长使用寿命,提高投资效益。
参考文献