瀝青路面常見病害成因分析及防治措施研究

賀侯平

摘要:瀝青路面在施工以及使用的過程當中,由于遭受種種不同的原因出現各種類型的病害,文章通過對瀝青路面常見病害的原因進行分析,針對不通類型的病害提出了各種不同的防治措施。

關鍵詞:瀝青路面;病害;成因分析;防治措施

瀝青混凝土路面具有良好的力學性能和較好的耐久性及行車舒適性,從三級路到高速公路均普遍采用,成為道路建設長久使用的一種材料,我國絕大部分公路都采用瀝青混凝土路面。但是,隨著一條條瀝青路面公路的建成并投入運營,瀝青路面早期病害現象也越來越引起業內人士的普遍關注。目前,我國瀝青混凝土路面最常見的早期病害現象有:裂縫、坑槽、松散、泛油、擁包、波浪、滑溜、沉陷等,這些病害基本上也是公路工程質量的通病,對新建公路的正常使用形成了嚴重的威脅,對公路維護提出了更嚴峻的挑戰。這些病害的出現嚴重影響了行車速度、行車安全,加大了汽車磨損,縮短了瀝青路面使用壽命。本文針對這些病害進行原因分析,旨在提出可行的防治措施。

1 病害出現原因分析

瀝青路面各種病害的成因比較復雜,由于環境、地點、氣候條件的不同,病害的情況不一。目前,在路面設計中,一方面交通車輛調查資料,是為通行能力服務的,沒有考慮到超載的問題,使得設計中得不到準確軸載,造成設計年限內累計標準軸載出現與事實不相符的情況。這樣,對于一些道路而言,從一開始就降低了累計標準軸的數量,使得設計彎沉值偏大,基層、低基層的拉應力偏小,造成路面整體剛度不足,導致路面提前破壞。另外,由于受經濟利益的驅動,載貨車輛中,80%有超載現象,正是這部分超載車輛加速了路面的破損,促使路面開裂、推擁,甚至局部下陷。

1.1 氣候的影響

瀝青材料在較高溫度條件下具有良好的應力松弛性能,溫度升降產生的變形不至于產生過大的溫度應力,但當氣溫大幅度下降時,瀝青材料逐漸發硬并開始收縮。此時半剛性基層的底部將產生拉應力,當拉應力瀝青混合料的應力松弛趕不上溫度應力增長,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,面層中產生的收縮拉應力或拉應變一旦超過瀝青混合料的抗拉強度,瀝青面層就會開裂,產生裂縫。由于瀝青路面寬度有限,收縮路面結構的相互約束小,所以低溫裂縫主要是橫向的。在日溫差大的地區,由于溫度反復升降導致瀝青面層溫度應力疲勞,使瀝青混合料的極限拉伸應變(或勁度模量)變小,加上瀝青的老化使瀝青勁度增高,應力松弛性能降低,最終達到極限抗拉強度使路面產生裂縫。瀝青路面具有高溫軟化特性,盡管設計及施工中盡可能降低油石比,最大限度地利用骨料級配增大高溫穩定性,但在車輛長期作用下仍要產生車轍。泛油一般出現在高溫天氣,由于氣溫升高而導致瀝青軟化點的不適應。

1.2 瀝青混凝土配合比

瀝青混凝土配合比設計按規范要求應經過四個階段,即目標配合比設計階段、生產配合比設計階段及驗證階段和試拌試鋪階段,各階段對要達到的目的都有明確的要求,在施工時,有的單位壓縮兩至三個階段,有的干脆憑經驗進行施工。因此,從理論和實踐來講存在較大的偏差,從而導致瀝青混凝土內在質量存在先天不足。另一方面,由于現狀所致,政績工程工期較短,加上低價中標,碎石料場不規范,大多地材都由個體企業承擔,料場分散,設備落后,材料的均質性、穩定性均有較大的差別。雖然大部分單位在開工前都作了篩分分析符合要求,在施工過程中也檢測并予以調整配合比,但由于差異性大,不可能做到十分準確,導致路面出現一些常見病害。

1.3 瀝青混凝土拌合溫度

石油瀝青拌合出場溫度要求在120～165℃, 但是在拌合溫度控制方面時高時低很不穩定。溫度過高可能導致瀝青變質,沒有黏性使瀝青混凝土松散;溫度過低,瀝青混和料拌合不勻,影響級配,這些也是導致瀝青路面有時局部松散或其他病害的原因。在瀝青混合料拌制完成后,從拌合廠向攤鋪現場運輸的過程中,空氣與混合料之間的溫差一般大于120℃。加上因速度形成的相對風速較高,會導致混合料溫度在到達現場前有較大的下降。降溫幅度由表及里逐漸減少,最嚴重的降溫區發生在料堆表面和馬槽的接觸面。降溫嚴重程度取決于運輸時間、速度、氣溫、保溫措施等因素。

1.4 瀝青混凝土的攤鋪

現在攤鋪設備斷面加寬,瀝青混合料從中間通過膠輪輸送到兩側,由于距離大,必然產生離析,這種離析改變了瀝青混凝土生產配合比;其次,由于燙平板從機心向兩側懸臂較長,隨著攤鋪次數的增加,產生變形,對路面橫坡的控制也有較大影響。另外,在混合料從運輸車向攤鋪機喂料斗卸料到刮料板輸料的過程中,接觸面表層料,特別是兩側車廂接觸面的表層料, 在每車料中最后被刮料板送到螺旋布料器,即每一車料降溫幅度最大的表層“冷”料是集中被鋪出的,表面料降溫幅度較大、在正常的碾壓過程中壓實度難以達到要求,是路面發生松散、坑槽和滲水破壞的原因。

2 防治措施

瀝青路面常見病害的根治應從設計,施工和路面維護三個方面著手,只解決一個方面的問題是不夠的。

2.1 從設計方面提出的措施

從目前的設計規范來看,在車輛荷載對路基路面所產生的影響,其換算關系不是簡單的倍數關系,在這方面要應引進部分省市科研機構的科研成果或引進國外科研機構提供的一些參數進行修定。

2.2 施工方面采用的措施

對于只有輕微泛油的路段,可撒3-5mm粒徑的石屑或粗砂,并用壓路機或控制行車碾壓;對于泛油較嚴重的路段,可先撒5-10mm粒徑的碎石,用壓路機碾壓,待穩定后,再撒3-5mm粒徑的石屑或粗砂,并用壓路機或控制行車碾壓。對于路面基層完好,僅面層出現坑槽病害時,將坑槽范圍挖成矩形,槽壁應垂直,其深度不得小于原坑槽的最大深度,清除槽底、槽壁的松動部分及粉塵、雜物,并在四周涂刷瀝青后,用瀝青混合料填補并整平,并予以夯實。對于因基層局部強度不足等使基層破壞而形成的坑槽,則應將面層和基層完全挖除,如土基中含有淤泥,還應將淤泥全部挖除,換填新料并夯實。在地下水位較高的潮濕路段,應采取措施引出地下水并在基層下面加鋪一層水穩性好的材料,最后重做路面面層。因面層瀝青用量過多或細集料集中而產生較嚴重擁包,或路面連續多次出現擁包且面積較大,但路面基層仍屬穩定,則應用機械或人工將擁包全部除去,并低于路表面約10mm,掃凈碎屑、雜物及粉塵后用熱瀝青混合料重做面層。

對于較小的縱縫和橫縫,一般用灌入熱瀝青材料加以封閉處理。對于較大的裂縫,則用填塞瀝青石屑混合料方法處理;對于大面積的龜裂、塊狀裂縫,通常采用加鋪封層或瀝青表面處治;塊狀裂縫、龜裂嚴重的路段,則應進行補強或徹底翻修。因路面邊緣瀝青面層破損而形成啃邊應將破損的瀝青面層挖除,在接茬處涂刷適量的粘結瀝青,用瀝青混合料進行填補,再整平壓實,修補啃邊后的路面邊緣應與原路面邊緣齊順;對于基層松軟、沉陷而形成的啃邊,應先對路面邊緣基層局部加強后再恢復面層。因路基不均勻沉降引起的下沉,基層已穩定的可直接修補面層;基層或土基仍不穩定的須先進行換填或注漿加固處理,然后再修補面層。

2.3 路面維護方面的措施

圍繞建設與養護、維修與預防的關系,隨著路網的不斷完善,只有長期保持良好的路面使用性能,道路建設的巨額投資才能充分發揮其投資效益,而長期保持路面良好的技術狀況必須有一個強有力的養護維修支持系統來保障。從這一意義上來說,養護維修實際上是道路建設的一種繼續。在路面養護和維修的關系上,長期以來人們總是習慣于等到路面開始出現損壞后,才想起要對它進行維修,而對于路面還處于良好狀態下進行預防性養護的意義則往往認識不足。預防性養護實質上是一種周期性的強制保養措施,并不考慮路面是否已經有了某種損壞。預防性養護最佳實施時機應該是在路面尚處于良好狀況、或者只有某些病害先兆時進行。雖然預防性養護需要投入某些費用,但它是一種費用-效益比非常良好的養護措施。當路面剛出現病害先兆時,及時對路面進行養護要比發生大的病害后處理簡單節省費用。這也從另一側面說明了重視預防性養護的經濟意義。

綜上所述瀝青路面質量好與壞, 不單是施工單位單一的質量控制, 還涉及到設計水平, 政府行為等多種因素。

3 結束語

瀝青路面早期破壞,不僅與設計、施工等路面形成前的環節有關,而且與路面形成后的使用、養護和管理聯系緊密。因此,各級交通管理部門都應引起足夠的重視,并根據其成因需要設計、施工、養護管理各方主體各負其責,分頭把關,有針對性的采取一系列預防和改善措施,只有這樣,才能從根本上減少瀝青路面的早期破損現象的發生,使公路建設質量全面提高,更上新臺階。

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