淺析瀝青路面的病害成因與防治

趙 英

建國以來,隨著我國公路與城市道路建設(shè)的蓬勃發(fā)展,路面工程科學(xué)技術(shù)水平也相應(yīng)得到很快提高。而這其中,瀝青混凝土路面因其具有表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動小、噪聲低、施工期短、養(yǎng)護維修簡便、適宜于分期修建等優(yōu)點在我國的公路和城市道路施工中,占了很大的比重。而在路面的使用過程中,一方面汽車在路面上行駛,除了克服各種阻力外,還會通過車輪把垂直力和水平力傳給路面,在這種外力的綜合作用下,路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部會產(chǎn)生不同大小的壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。如果這些應(yīng)力超過路面結(jié)構(gòu)整體或某一部分的強度,就會使路面產(chǎn)生不同程度的斷裂、沉陷、波浪和磨損等損壞。另一方面,路面結(jié)構(gòu)坦露于大氣之中,經(jīng)常受到溫度和水分變化的影響,其力學(xué)性能也就隨著不斷發(fā)生變化,強度和剛度不穩(wěn)定,路況時好時壞。這些不僅僅影響道路的使用質(zhì)量,還嚴重影響著正常的交通秩序。為此,在不斷更新施工機具、施工工藝、嚴控施工質(zhì)量及加強養(yǎng)護的基礎(chǔ)上,如何對已出現(xiàn)的路面病害進行有效的防治就成了一項刻不容緩的問題,現(xiàn)就瀝青路面的病害及其防治作一淺析。

1 瀝青路面的破壞

路面的破壞大體上可分為兩類:一類是結(jié)構(gòu)性破壞,它是路面結(jié)構(gòu)的整體或其某一個或幾個組成部分的破壞,嚴重時可能達到不能支承車輛的荷載;另一類是功能性破壞,即由于路面的不平整,使其不再具有預(yù)期的功能。這兩類破壞不一定同時發(fā)生,但都是逐漸積累起來的。對于功能性破壞,可以通過修整、養(yǎng)護來恢復(fù)路面的平整性,以滿足行車使用要求。但對結(jié)構(gòu)性破壞,一般均需進行徹底的翻修。瀝青路面所用的礦類質(zhì)軟和粒徑規(guī)格不符合要求時,往往由于強度不足和劈裂作用使礦料壓碎導(dǎo)致路面破壞。夏季高溫時,瀝青材料粘滯度降低,在荷載作用下,可能使路面表面造成泛油。也可能是瀝青材料與礦料一起被擠動而引起面層車轍、推擠、波浪等變形損壞。在冬季低溫下,瀝青材料會由于收縮作用而產(chǎn)生脆裂破壞。在水分和溫度作用下,瀝青材料與礦料間的粘結(jié)力降低,瀝青面層就會出現(xiàn)松散、剝落等破壞。

2 瀝青路面病害及其防治

2.1 泛油

2.1.1 成因

1)瀝青混合料配合比設(shè)計的擊實功不夠。我國在設(shè)計瀝青混合料配合比時通常采用馬歇爾試驗方法。當(dāng)初在開發(fā)和確定馬歇爾試驗方法時,選定室內(nèi)試驗的壓實功是要使室內(nèi)產(chǎn)生的密度等于路面在行車荷載作用下最終達到的密度。但目前由于各種原因室內(nèi)試驗所得到的密度遠遠低于使用過程中所達到的最終密度,這使現(xiàn)場施工中產(chǎn)生瀝青用量過大。2)施工控制不嚴和管理不善。有些施工單位在生產(chǎn)過程中私自改變配合比、瀝青混合料拌和不均都是造成瀝青混凝土路面局部瀝青用量偏大的主觀原因。3)少數(shù)施工單位習(xí)慣于使用瀝青用量過大的混合料。有些人認為瀝青用量越大,裹覆礦料的瀝青膜越厚,瀝青混合料的粘結(jié)力就越大。但實際情況恰恰相反。

2.1.2 防治

泛油往往是瀝青用量過大造成的,所以在配合比設(shè)計階段必須嚴格按照試驗規(guī)程選定最佳油石比;在施工過程中嚴格按照工程師批準的配合比進行施工,任何人不得隨意改變生產(chǎn)配合比。

2.2 推移、壅包、波浪

2.2.1 成因

1)在行車水平力作用下,瀝青面層材料的抗剪強度不足易產(chǎn)生推擠、壅包。2)波浪是在路面上形成有規(guī)則的低洼和凸起變形。

2.2.2 處治

1)加強路面基層施工質(zhì)量,提高基層平整度是有效防治病害的條件之一。同時,瀝青面層鋪筑前透層油的灑布尤為重要。2)有效阻止超載車輛。隨著油價上漲等原因,近年來超載車輛越來越多,與設(shè)計荷載相比超載十分嚴重。在重荷載重復(fù)作用下,特別在車輛啟動或剎車頻繁的交叉路口及轉(zhuǎn)彎處瀝青路面很快產(chǎn)生破壞,推移、裂縫尤為常見。3)壅包一般只能采取鏟平的辦法來處治。4)波浪變形處治頗為困難,輕微的波浪可在熱季采用強行壓平的方法處治,嚴重的波浪則需用熱拌瀝青混合料填平。

2.3 滑溜

1)成因:瀝青路面滑溜主要是由于行車作用造成,礦料磨光,瀝青面層中多余的瀝青在行車荷載重復(fù)作用下泛油,也易形成表面滑溜。2)處治:這類病害通常多采用加鋪防滑封面來處治。

2.4 裂縫

2.4.1 成因

1)縱向裂縫:瀝青路面沿路線縱向產(chǎn)生開裂的原因,一種是因填土未壓實,路基產(chǎn)生不均勻沉陷或凍脹作用所造成;另一種是瀝青混合料攤鋪時間過長,或接縫處理不當(dāng),接縫處壓實未達到要求,在行車作用下形成縱向裂縫。2)橫縫:橫向裂縫的產(chǎn)生往往是由于溫度應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的疲勞裂縫。冬季氣溫下降,瀝青路面或基層收縮而成的裂縫,一般為與道路中線垂直的橫縫。土基干縮或凍縮產(chǎn)生的裂縫,亦以橫縫居多。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,瀝青面層的抗裂縫能力逐年降低,溫度裂縫也隨之增加。3)龜裂、網(wǎng)裂:路面整體強度不足,瀝青面層老化,容易形成閉合圖形的龜裂、網(wǎng)裂。

2.4.2 處治

1)對較小的縱縫和橫縫,一般宜采用灌入熱瀝青材料加以封閉處理。2)對較大的裂縫,則用填塞瀝青石屑混合料的方法處理。3)對于大面積的龜裂、網(wǎng)裂,通常采用加鋪封層或瀝青表面處治。網(wǎng)裂、龜裂嚴重的路段,則應(yīng)在補強基層后再重新翻修。

2.5 坑槽

1)成因:坑槽是瀝青路面面層的龜裂、網(wǎng)裂未及時養(yǎng)護而形成的。基層局部強度不足,在行車作用下也易產(chǎn)生坑槽。2)處治:坑槽在處治時需將坑槽范圍挖成矩形,槽壁應(yīng)垂直,在四周涂刷熱瀝青后,從基層到面層逐層用與原結(jié)構(gòu)相同的材料填補夯實。

2.6 松散

2.6.1 成因

松散大多發(fā)生在瀝青路面使用的初期。松散是由于瀝青混凝土表面層中的集料顆粒脫落,從表面向下發(fā)展的漸進過程。集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失粘結(jié)力、瀝青稠度偏低是顆粒脫落的主要原因;或所用的礦料過濕、鋪撒不勻;或所用的嵌縫料不合規(guī)格而未能被瀝青粘牢。基層濕軟,與面層粘結(jié)不良,均易產(chǎn)生松散。

2.6.2 處治

1)選用合格的原材料,特別要嚴格控制細集料含泥量及礦粉摻量以增強瀝青混合料的粘結(jié)力。2)嚴格控制施工溫度及壓實效果。瀝青混合料施工溫度過高會導(dǎo)致瀝青老化,降低與礦料的粘附性;溫度過低會導(dǎo)致混合料壓實困難,造成混合料內(nèi)部空隙率過大。3)嚴格控制瀝青混合料均勻性,防止混合料離析。

2.7 啃邊

1)成因:在行車作用和自然因素影響下,瀝青路面邊緣不斷缺損,參差不齊,路面寬度減小,從而形成啃邊。一方面是由于路面過窄,行車壓到路面邊緣而造成缺損;另一方面是邊緣強度不足,路肩太高或太低,雨水沖刷路面邊緣造成啃邊。

2)處治:對啃邊病害的處治:設(shè)置路緣石、加寬路面、加固路肩。有條件時設(shè)法加寬路面基層到面層寬度外20 cm～30 cm。

2.8 水破壞

2.8.1 成因

所謂水破壞即降水透入路面結(jié)構(gòu)層后使路面產(chǎn)生早期破壞的現(xiàn)象,它是目前瀝青混凝土路面早期病害中最常見也是破壞力最大的一種病害。主要破壞形式有:網(wǎng)裂、坑洞、唧漿、轍槽等。

2.8.2 處治

1)選擇合適的混凝土類型。2)使用優(yōu)質(zhì)瀝青及抗剝落劑以增強瀝青與碎石的粘附性。3)提高施工質(zhì)量。4)嚴格控制超載車輛。5)優(yōu)化設(shè)計。

3 結(jié)語

要提高路面的使用壽命,一方面只有在路面施工中,不斷提高路面施工質(zhì)量,提高科技含量,采用精細的施工工藝,因地制宜,從提高路面強度和剛度、穩(wěn)定性、耐久性、表面平整度、表面抗滑性上下功夫;另一方面,對于瀝青路面一旦產(chǎn)生破壞,需采取行之有效的措施,及時處治,從而延長路面使用壽命。

[1] 姚天鵬.瀝青路面早期破損的成因及預(yù)防措施[J].山西建筑,2009,35(15):288-289.