吳祖樟,熊 麗
(南昌市市政工程開發有限公司,江西 南昌 330006)
瀝青路面屬柔性路面,因其行車平穩、舒適、養護方便等優點而被廣泛采用,但瀝青路面的破壞現象十分普遍,常見的有沉陷、車轍、裂縫、推移、泛油、松散和坑槽等,因而降低了路面的使用壽命,影響道路的使用性能。
沉陷是指路面在車輪荷載作用下,其表面凹陷變形或同時凹陷兩側伴有隆起的現象,有大面積下陷和局部沉陷兩類。
引起大面積沉陷的原因可能是路基壓實度不夠所致的路基不均勻沉降,或地基土質不良且水文條件差土基濕軟下陷;局部小面積沉陷一般是由于局部承載力不足,不能承受通過路面傳給路基的輪載應力,路面發生龜裂,當水滲入后損壞的基層進一步軟化,產生較大的豎直變形導致沉陷和開裂,在一些高填方、半填半挖路段以及構造物兩端較為常見。
車轍是指瀝青路面在汽車荷載重復作用下沿著縱向產生的帶狀凹陷或伴以縱向為主的裂縫。
產生車轍的原因是在行車荷載多次重復作用下,路基路面各層豎直方向永久變形和塑性流動而逐漸形成。由于瀝青混合料具有一定的蠕變和應力松弛現象,在行車載荷作用下,當瀝青混合料的受力超過其彈性極限和屈服點,就可能產生塑性變形,不斷積累形成車轍。特別是在高溫季節,瀝青面層蠕變累積的永久變形量較大。車轍的出現,在后期常常伴隨有裂縫產生,而有裂縫的路面其車轍形成的速率也會迅速地加快。
根據車轍形成原因的不同,可大致將其分為3類:
(1)失穩型車轍。多發于輪跡處,主要是由于瀝青混合料的高溫蠕變累積,是瀝青路面車轍的主要形式。
(2)結構型車轍。這種車轍主要是由于路基變形累積所導致的面層永久變形。
(3)磨耗型車轍。主要是由于瀝青路面材料在車輪磨耗和自然環境因素作用下逐漸破損剝離而形成。
推移是瀝青路面材料沿行車方向發生剪切或拉裂破壞而出現推擠和擁起的現象。
當瀝青路面受到較大的水平荷載作用時,車輛荷載引起的豎直力和水平力的綜合作用使結構層內的剪應力或拉應力超過材料的抗剪或抗拉強度即會產生推移。推移的產生與瀝青混合料配合比、各結構層的施工質量、超載等因素有關。當瀝青混合料含油量過大時,其中過多的瀝青在高溫時便成為混合料中的潤滑劑,導致瀝青面層在行車水平力作用下因抗剪強度不足而發生推移。在鋪筑瀝青混凝土路面前,基層表面清掃不干凈、透油層灑布不均等都會造成面層和基層黏結不良,建成運營后在大量行車荷載作用下即容易產生推移、擁包,甚至出現嚴重裂縫。推移、擁包破壞了路面的平整度,加劇了車輛沖擊對路面的破壞。
路面開裂屬于較為常見的路面損壞現象,在車輪荷載反復作用下,瀝青結構層底面產生的拉應力超過材料的疲勞強度,底面便發生開裂,并逐漸擴展到表面。
開裂的種類和原因有很多種。裂縫一般分為龜裂、縱、橫裂縫。龜裂通常是由于路面的整體強度不夠或瀝青老化引起的網狀裂紋。縱向裂縫主要是由基層的不均勻沉降引起的,在新舊路面或施工交界、路基半填半挖等處較為常見。橫向裂縫則大多屬于反射裂縫或溫度收縮裂縫,是由于溫度、濕度變化導致的面層裂縫或基層反射裂縫。
松散是瀝青路面表面的集料松動、散離現象;而坑槽是松散材料散失后形成的凹坑。
當面層材料組合不當或施工質量差,結合料含量太少或黏結力不足時,使面層混合料中的集料失去黏結而成片散開,形成松散。若松散材料被車輪后的真空吸力以及風和雨水帶離路面,或是面層網裂、龜裂的進一步發展,使松動碎塊脫離面層,便形成大小不等的坑槽。
泛油是指過量的瀝青在高溫作用下膨脹,當膨脹至充滿混凝土中空隙后溢出到路表的現象。高溫時軟化的瀝青在荷載作用下極易被擠壓溢出,造成泛油。
瀝青混凝土配比不當,瀝青用量過大是產生泛油的最主要原因。其次,施工控制不嚴、管理不善,在生產過程中擅自改變配合比以及瀝青混合料拌和不均都是造成路面局部泛油的主觀原因。另有一種泛油情形僅限于輪跡帶上,主要原因是車輛的長期荷載使骨料發生錯動而擠壓瀝青上泛。
在嚴重泛油路段,瀝青面層表面發光發亮,摩擦系數小,表面構造深度淺,抗滑性能達不到行車要求,易造成交通事故。
設計不合理是造成現階段瀝青路面破壞較多的原因之一。如結構層設計厚度偏薄,路面基層、底基層滿足不了設計年限內行車荷載增長的需求,導致路面在使用中后期因承載力不足而發生破壞。其次,在路面結構層次設計還應滿足不滲水的要求,因為水滲入后會造成基層、底基層及路基的破壞繼而影響面層結構。所以在瀝青混合料配合比設計時,在技術和工藝許可的條件下應優先選用連續密級配混合料,減少空隙率,提高瀝青路面的防滲性能。若選用開級配或半開級配瀝青碎石的瀝青路面,則應在瀝青面層下設下封層,防止雨水的滲入。
原材料的質量對瀝青混合料的性能影響較大,應有嚴格的標準。首先瀝青的選用十分關鍵,要挑選質量較優的瀝青,特別是針入度、延度、軟化點這三大指標必須符合規范要求。目前,瀝青市場魚龍混雜,一些瀝青不達標,影響了瀝青路面的壽命。其次,集料檢驗也至關重要。對于粗集料要注重顆粒尺寸、形狀、耐磨硬度和黏附性指標;細集料應注重砂當量和黏附性等指標,進場后及時搭棚防雨、防曬。此外,礦物摻合料如礦粉、粉煤灰等的質量也應把好關。
首先,拌制質量應予以保證。攪拌樓的生產能力應與工程規模相匹配,攪拌樓必須實現全過程自動控制,能夠分析數據、核定生產量,進行拌和質量分析,最好具備二級除塵裝置。在生產中做好生產配合比的設計,保證目標配合比在拌和中得以實現,杜絕瀝青混合料質量先天不足的問題;在拌制工藝上應保證瀝青混合料質量,保證各種材料用量準確,嚴抓拌和溫度及時間的控制,保證瀝青、集料及混合料拌和、儲存、出場溫度及拌和均勻性,并隨時抽查,以便發現問題并及時糾正。
其次,要注意攤鋪、碾壓、養護質量。攤鋪、碾壓均應按規范操作,保證足夠的壓實度,且應待路面自然冷卻至規定溫度方可開放交通,并應控制開放交通后重載車輛的通行。
路面病害已是道路的主要危害之一,產生病害的原因是多方面的,應引起足夠的重視。應根據病害的成因從設計、原材料到施工采取有針對性的預防和改善措施。在優化設計的同時,要加強施工管理、規范施工,提高施工質量和瀝青路面的使用性能,延長使用壽命,提高投資效益。
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