瀝青路面病害的形成原因及防治措施

趙　紅　謝曉利

摘要:本文簡述了瀝青路面常見的病害形式,分析了道路病害產生的原因。從設計、施工和路面養護等三個方面,提出了根治瀝青路面病害的措施。

關鍵詞:瀝青路面;路面病害;施工質量控制

1 瀝青路面常見病害

瀝青混凝土作為一種路用結合料,在世界各國得到了廣泛的應用,從鄉村道路到城市道路,從三級路到高速公路,從路面底基層到路面面層,均普遍采用,成為道路建設長久使用的一種材料,但由于瀝青混凝土材質本身的差異,以及受設計和施工水平的影響,瀝青路面常常出現開裂、泛油、松散、坑槽等病害。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。

2 瀝青路面病害形成原因

2.1 設計規范存在的問題

目前,柔性路面國家設計規范仍然采用彎沉值控制,路面設計以軸載100kN的雙輪組單軸為標準軸載;對瀝青混凝土面層應采用容許回彈彎沉、彎拉應力和剪應力三項指標設計;在交通量小的支路上鋪筑瀝青時,可僅用容許彎沉值設計;對瀝青碎石面層采用容許回彈彎沉和剪應力兩項指標設計。設計年限內標準軸載累計數和折合成標準軸載累計數作為控制指標。

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。

2.2 氣候的影響

低溫裂縫。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。

溫度疲勞裂縫。這種裂縫主要發生在日溫差大的地區。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。

3 路面病害的防治措施

3.1 設計方案的措施

從目前的設計規范來看,結構層的設計偏薄,路面基層、底基層滿足不了行車荷載的作用,通過路面結構設計可以滿足瀝青路面強度和承載能力要求,特別是應考慮特大車輛荷載對路基路面所產生的影響。a.在進行半剛性路面設計時,首先應選用抗沖刷性能好、干縮系數和濕縮系數小、抗拉強度高的半剛性材料做基層。b.選用松弛性能好的優質瀝青做瀝青面層。在缺少優質瀝青的情況下,應采取改善瀝青性質的措施。c.在穩定度滿足要求的前提下,優先選用針人度較大的瀝青做瀝青面層。d.瀝青面層采用密實型瀝青混凝土。e.采用合適的瀝青面層厚度,確保半剛性基層在使用期問一般不會產生干縮裂縫和溫縮裂縫。

3.2 路面結構層施工措施

3.2.1 底基層、基層

為了縮短半剛性基層混合料從拌和到碾壓成型的時間和確保拌和、攤鋪、碾壓的質量,基層必須采用固定式拌和機攪拌、攤鋪機攤鋪等,以確保底基層、基層的分層流水連續作業,優質、高效、快速施工,基層施工取締路拌施工工藝。

底基層、基層混合料的組成材料質量應符合要求,尤其是石灰應提前充分消解人工全部過篩,避免混合料成型后有未消解灰的“放炮”現象。拌和混合料的各種材料用量配合比應正確,拌和必須充分、均勻、色澤基本一致。底基層采用路拌法施工時,應保證含水量均勻,特別是上下一致,拌合深度內不允許留有“素土”夾層。整個拌和過程中應不斷加強對石灰、水泥劑量、含水量的檢測,施工含水量應大于最佳含水量的1%～1.5%。

攤鋪基層必須采用混合料攤鋪機全幅攤鋪,確保表面平整無拉槽、離析現象。底基層采用灰土拌和機路拌法施工、平地機整平時,應重視縱、橫向接縫處拌和質量及平整度,碾壓成型后嚴禁薄層貼補找平。

3.2.2 透層瀝青、下封層、粘層

透層瀝青:澆灑透層瀝青前應對基層的平整度、橫坡度強度等各項指標嚴格檢驗,符合要求后再清除基層頂面的調料和粉塵,清除必須徹底,透層瀝青用量應嚴格控制在瀝青路面施工及驗收規范低限。

下封層:可采用層鋪法或拌和法施工。為便于砂料或瀝青混凝土攤鋪機作業,鋪筑厚度宜控制在1.5～2cm。砂粒料式瀝青混凝土空隙率宜小于2%。

粘層:瀝青中、下面層不能連續施工時,應對表面被污染部分刷粘層油。瀝青中、上面層宜連續施工。

3.2.3 瀝青混凝土面層

瀝青混合料拌和。嚴格按規范要求控制瀝青和集料的加熱溫度,瀝青混合料的出廠溫度應與天氣溫度變化、風速大小、運輸時間長短等各種因素進行適當調整,不合格料不允許出廠。

嚴格控制油石油比和礦料級配,每臺拌合樓每天上、下午必須做一次馬歇爾試驗和抽提篩分試驗,當發現瀝青混合料油石比或級配超過允許偏差值時應及時調整。油石比的控制應考慮到粘層油的影響。

瀝青混合料運輸應覆蓋保溫,裝車及運輸需防混合料離析。

瀝青混合料攤鋪應確保連續不間斷地攤鋪作業,必須保證攤鋪溫度,嚴格控制基準線,調整燙平板的振級使初始壓實度控制在85% 以上。確保厚度、平整度,攤鋪的瀝青混凝土層表面應粗、細均勻、致密、無明顯接縫。

瀝青混凝土面層的碾壓。碾壓是保證瀝青混合料耐久性的最重要的一項工序,在壓路機輪前混合料不產生推移、壓后路面無裂紋的前提下趁熱早壓。碾壓以驅動輪在前為易,用輕型鋼輪壓路機初壓,從橫斷面上低的一側逐步向高的一側碾壓,后用輪胎式壓路機復壓至穩定和無輪跡,最后再用輕型壓路機終壓。

3.3 道路的養護

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延續。

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,但它是一種費用一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,說明重視預防性養護的經濟意義。

結束語

瀝青路面質量好與壞,不僅是施工單位單一的質量控制,還涉及到設計水平和政府行為,因此,要消除瀝青路面的常見病害,需要各部門齊心協力,堅決杜絕今年竣工明年返工的現象。