沥青路面病害的形成原因及防治措施

赵　红　谢晓利

摘要:本文简述了沥青路面常见的病害形式,分析了道路病害产生的原因。从设计、施工和路面养护等三个方面,提出了根治沥青路面病害的措施。

关键词:沥青路面;路面病害;施工质量控制

1 沥青路面常见病害

沥青混凝土作为一种路用结合料,在世界各国得到了广泛的应用,从乡村道路到城市道路,从三级路到高速公路,从路面底基层到路面面层,均普遍采用,成为道路建设长久使用的一种材料,但由于沥青混凝土材质本身的差异,以及受设计和施工水平的影响,沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、坑槽等病害。这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全,加大了汽车磨损,缩短了沥青路面使用寿命。

2 沥青路面病害形成原因

2.1 设计规范存在的问题

目前,柔性路面国家设计规范仍然采用弯沉值控制,路面设计以轴载100kN的双轮组单轴为标准轴载;对沥青混凝土面层应采用容许回弹弯沉、弯拉应力和剪应力三项指标设计;在交通量小的支路上铺筑沥青时,可仅用容许弯沉值设计;对沥青碎石面层采用容许回弹弯沉和剪应力两项指标设计。设计年限内标准轴载累计数和折合成标准轴载累计数作为控制指标。

在路面设计中,一方面交通车辆调查资料,是为通行能力服务的,没有考虑到超载的问题,使得设计中得不到准确轴载,造成设计年限内累计标准轴载出现与事实不相符的情况。这样,对于一些道路而言,从一开始就降低了累计标准轴的数量,使得设计弯沉值偏大,基层、低基层的拉应力偏小,造成路面整体刚度不足,导致路面提前破坏。

2.2 气候的影响

低温裂缝。沥青材料在较高温度条件下具有良好的应力松弛性能,温度升降产生的变形不至于产生过大的温度应力,但当气温大幅度下降时,沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力,当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长,混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的,面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度,沥青面层就会开裂,产生裂缝。由于沥青路面宽度有限,收缩路面结构的相互约束小,所以低温裂缝主要是横向的。

温度疲劳裂缝。这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小,加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松弛性能降低,最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。

沥青路面具有高温软化特性,尽管设计及施工中尽可能降低油石比,最大限度地利用骨料级配增大高温稳定性,但在车辆长期作用下仍要产生车辙。泛油一般出现在高温天气,由于气温升高而导致沥青软化点的不适应。

3 路面病害的防治措施

3.1 设计方案的措施

从目前的设计规范来看,结构层的设计偏薄,路面基层、底基层满足不了行车荷载的作用,通过路面结构设计可以满足沥青路面强度和承载能力要求,特别是应考虑特大车辆荷载对路基路面所产生的影响。a.在进行半刚性路面设计时,首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和湿缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。b.选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下,应采取改善沥青性质的措施。c.在稳定度满足要求的前提下,优先选用针人度较大的沥青做沥青面层。d.沥青面层采用密实型沥青混凝土。e.采用合适的沥青面层厚度,确保半刚性基层在使用期问一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。

3.2 路面结构层施工措施

3.2.1 底基层、基层

为了缩短半刚性基层混合料从拌和到碾压成型的时间和确保拌和、摊铺、碾压的质量,基层必须采用固定式拌和机搅拌、摊铺机摊铺等,以确保底基层、基层的分层流水连续作业,优质、高效、快速施工,基层施工取缔路拌施工工艺。

底基层、基层混合料的组成材料质量应符合要求,尤其是石灰应提前充分消解人工全部过筛,避免混合料成型后有未消解灰的“放炮”现象。拌和混合料的各种材料用量配合比应正确,拌和必须充分、均匀、色泽基本一致。底基层采用路拌法施工时,应保证含水量均匀,特别是上下一致,拌合深度内不允许留有“素土”夹层。整个拌和过程中应不断加强对石灰、水泥剂量、含水量的检测,施工含水量应大于最佳含水量的1%～1.5%。

摊铺基层必须采用混合料摊铺机全幅摊铺,确保表面平整无拉槽、离析现象。底基层采用灰土拌和机路拌法施工、平地机整平时,应重视纵、横向接缝处拌和质量及平整度,碾压成型后严禁薄层贴补找平。

3.2.2 透层沥青、下封层、粘层

透层沥青:浇洒透层沥青前应对基层的平整度、横坡度强度等各项指标严格检验,符合要求后再清除基层顶面的调料和粉尘,清除必须彻底,透层沥青用量应严格控制在沥青路面施工及验收规范低限。

下封层:可采用层铺法或拌和法施工。为便于砂料或沥青混凝土摊铺机作业,铺筑厚度宜控制在1.5～2cm。砂粒料式沥青混凝土空隙率宜小于2%。

粘层:沥青中、下面层不能连续施工时,应对表面被污染部分刷粘层油。沥青中、上面层宜连续施工。

3.2.3 沥青混凝土面层

沥青混合料拌和。严格按规范要求控制沥青和集料的加热温度,沥青混合料的出厂温度应与天气温度变化、风速大小、运输时间长短等各种因素进行适当调整,不合格料不允许出厂。

严格控制油石油比和矿料级配,每台拌合楼每天上、下午必须做一次马歇尔试验和抽提筛分试验,当发现沥青混合料油石比或级配超过允许偏差值时应及时调整。油石比的控制应考虑到粘层油的影响。

沥青混合料运输应覆盖保温,装车及运输需防混合料离析。

沥青混合料摊铺应确保连续不间断地摊铺作业,必须保证摊铺温度,严格控制基准线,调整烫平板的振级使初始压实度控制在85% 以上。确保厚度、平整度,摊铺的沥青混凝土层表面应粗、细均匀、致密、无明显接缝。

沥青混凝土面层的碾压。碾压是保证沥青混合料耐久性的最重要的一项工序,在压路机轮前混合料不产生推移、压后路面无裂纹的前提下趁热早压。碾压以驱动轮在前为易,用轻型钢轮压路机初压,从横断面上低的一侧逐步向高的一侧碾压,后用轮胎式压路机复压至稳定和无轮迹,最后再用轻型压路机终压。

3.3 道路的养护

围绕建设与养护、维修与预防的关系,随着路网的不断完善,只有长期保持良好的路面使用性能,道路建设的巨额投资才能充分发挥其投资效益,而长期保持路面良好的技术状况必须有一个强有力的养护维修支持系统来保障。从这一意义上来说,养护维修实际上是道路建设的一种延续。

在路面养护和维修的关系上,长期以来人们总是习惯于等到路面开始出现损坏后,才对它进行维修,而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施,并不考虑路面是否已经有了某种损坏。

预防性养护最佳实施时机应该是在路面尚处于良好状况、或者只有某些病害先兆时进行。虽然预防性养护需要投入某些费用,但它是一种费用一效益比非常良好的养护措施。当路面刚出现病害先兆时,及时对路面进行养护要比发生大的病害后处理简单,节省费用,说明重视预防性养护的经济意義。

结束语

沥青路面质量好与坏,不仅是施工单位单一的质量控制,还涉及到设计水平和政府行为,因此,要消除沥青路面的常见病害,需要各部门齐心协力,坚决杜绝今年竣工明年返工的现象。