浅谈沥青路面的常见病害、成因及防治、维修措施

2010-08-15 00:48袁树君
科学之友 2010年19期
关键词:车辙面层集料

袁树君

(山西省城乡规划设计研究院,山西 太原 030001)

现代城市中道路路面基本上以水泥混凝土路面和沥青路面为主,与水泥混凝土路面相比,沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨性好、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点,城市道路由于交通尽快开放性及市民对乘车舒适性要求较高等特点,因而获得越来越广泛的应用。

沥青路面是由沥青材料作为结合料黏结矿料而修筑的面层与各类基层和垫层所组成的路面结构,沥青路面可分为沥青表面处置路面、沥青贯入式路面、沥青碎石路面、沥青混凝土路面、乳化沥青碎石混合料、沥青玛碲脂碎石路面及开级配沥青磨耗层几种类型。在车辆荷载及自然因素(如水分和温度等)作用下,沥青路面经常出现裂缝、车辙、波浪、沉陷拥抱、隆起、坑槽、松散等路面病害,降低了路面的使用功能和行车的安全性、影响了行车速度和行车的舒适性,加大了汽车磨损,降低了沥青路面的使用寿命。

1 沥青路面常见病害及原因

1.1 裂缝类

1.1.1 横向裂缝

横向裂缝不是行车荷载引起的,裂缝通常与道路中心线基本垂直,有时伴有少量支缝。形成横向裂缝的原因大致有沥青路面的低温收缩;半刚性基层收缩裂缝的反射;路面施工缝未处理好、结合不良、接缝不紧密;桥梁、涵洞或通道两侧压实度不够产生不均匀沉降。

1.1.2 纵向裂缝

纵向裂缝是与道路中心线基本平行的裂缝,有时伴有少量支缝,裂缝长度和宽度不一。形成纵向裂缝的主要原因是城市道路下各种管线(如雨水管线、污水管线、供热管线等)沟槽回填土压实度不够引起的沉陷;半填半挖路基或路面加宽处压实不够出现不均匀沉降产生裂缝;混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好;旧混凝土面层纵向接缝的反射作用出现的裂缝。

1.1.3 龟裂

龟裂是行车荷载反复作用的结果,裂缝相互交错,形成一系列多边形小块组成的网。龟裂是沥青路面的结构性损坏类型,反映出沥青路面结构的强度不足,不能承受行车荷载的作用,超载多的路段表现的更加明显。

1.1.4 块状裂缝

纵向和横向裂缝交错而使路面分裂成多边形大块。块状裂缝的产生同荷载的作用关系不大,它主要由于面层材料的低温收缩和沥青的老化以及砂砾基层的不均匀性所引起,出现在整个路面范围内。

1.2 变形类

1.2.1 车辙

车辙是指路表面沿轮迹的纵向凹陷。车辙是沥青路面在高温天气下产生的主要破坏现象,它除了影响行车舒适外,还对交通安全有直接影响。沥青路面的车辙有结构性车辙、失稳性车辙和磨损性车辙3种类型。产生车辙的原因是在一定的高温环境下,因荷载的反复作用,沥青混合料黏塑性变形积累的结果,也是外因(包括荷载、环境)与内因(包括材料、工艺与结构等多因素)相互作用综合的结果;由于施工质量差,混合料压实不够,使混合料的稳定性不足,轮迹带处的路面材料和路基,在重复荷载反复作用下,出现固结变形和侧向剪切位移。

1.2.2 波浪

波浪是路面上形成的有规则的的低洼和突起变形,产生波浪的主要原因是路面材料组成设计差,施工质量差,使面层材料不足以抵抗车轮水平力的作用,或者旧路面已有搓板,而加铺沥青面层时未予妥善处理,也会产生波浪。

1.2.3 沉陷

沉陷指道路路面表面的局部凹陷。沉陷由于路基沉降引起,或者由于局部开挖后回填土压实不足而造成的。

1.2.4 隆起

路面的局部隆起是指冻胀、盐胀、膨胀土胀起。路面材料推移拥起等都可能造成隆起,隆起处有时拌有路面裂缝。

1.3 表面类

1.3.1 泛油

泛油是路面混合料中的沥青向上迁移到路表面,形成一层有光泽的沥青膜。泛油形成的原因主要是路面混合料中的沥青含量过多,混合料空隙率过小,沥青的高温稳定性差。

1.3.2 松散

松散是指路面材料逐渐从路面脱开并散失,松散大多发生在路面使用的初期。松散的原因主要是混合料沥青偏少,沥青稠度偏低,黏结力减少;沥青与集料间黏结差;或者由于沥青老化而变硬;使用的矿料过湿、铺撒不匀;所有嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。

1.3.3 露骨

露骨指沥青黏附性不足而从集料表面剥落,使越来越多的集料外露。

1.3.4 坑槽

坑槽是指路面中出现的坑洞。产生坑槽的主要原因是路面面层的网裂、松散、龟裂未及时养护过量的水分渗入这些损坏处后,一些碎裂的小块面层或基层材料被驶过的车轮带走,而逐渐形成坑槽,并不断扩大。

1.3.5 磨光

磨光指集料棱角被磨成圆滑或平滑状。一般是由于所采用的集料不耐磨和车轮反复作用所造成。

1.4 沥青路面的水损坏

沥青路面的水损坏是指沥青路面在存在水分的条件下,经受交通荷载和温度胀缩的反复作用,一方面水分逐步侵入使沥青的黏结力丧失而发生的路面破坏过程。水破坏的主要形式有网裂、坑槽、唧浆、辙槽等。坑槽的形成过程为在开始阶段,水分侵入沥青与集料的界面,以水膜或水汽的形式存在,影响沥青与集料的黏附性(黏附性是指沥青对集料的附着性能);在反复荷载的作用下,沥青膜与集料开始剥离;渐渐地,集料开始松散、掉粒;最后形成坑槽。唧浆为水透过沥青层滞留在半刚性基层顶面时,在行车荷载的反复作用下,自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料的细料形成灰浆,灰浆在车载的作用下通过各种形状的裂缝到路表面形成唧浆。

2 沥青路面病害的防治对策及维修

沥青路面的病害是多方面的原因造成的,为防治这些病害的产生或者推迟这些病害的产生时间需要有科学合理的设计、提高施工质量及加强路面的后期养生工作等多方面努力才能完成。首先在设计阶段应根据设计规范严格控制路面的各层厚度,合理选择路面材料,确定各种材料的最佳配合比、级配及沥青用量,使用新材料用以提高路面材料的性能,路面结构设计应以双圆均布垂直和水平荷载作用下的三层弹性体系理论为基础,采用路表容许回弹弯沉、容许弯拉应力及容许剪应力三项设计指标控制。施工过程应严格按有关施工规范控制施工的整个过程,确保工程质量,使路面满足使用的基本要求:足够的高温稳定性;良好的低温抗裂性;良好的耐久性;良好的水稳定性;足够的抗滑能力;良好的防渗水能力及良好的路面平整度。

2005年以后太原市道路的主干路及主要的交通性次干路路面结构均采用三面层,上面层采用SBS改性沥青混凝土,中面层沥青混凝土掺加Domix抗车辙剂,这些措施的采用大大提高了路面材料的低温及高温性能。SBS改性沥青混凝土运用多年,技术已成熟。Domix抗车辙剂近年来在太原市城市道路中逐渐采用,Domix的特性为显著提高抗车辙能力;改善低温抗裂性能;减轻因交通荷载所造成的路面疲劳破坏;提高沥青混合料力学性能指标;增强沥青和集料的黏结力,并减轻路面剥落病害的发生;改善沥青老化性能,尤其是因紫外线辐射所导致的老化,从已竣工的多条城市道路来看,效果是显著的。

2.1 防治沥青路面裂缝的措施及维修

根据沥青面层类型选用不同标号的沥青材料,同时考虑施工条件、气候条件、施工季节和矿料性质与尺寸等因素选择合理的沥青材料;选择沥青混凝土类型应考虑混合料在低温时应具有一定的抗弯能力;作为面层的沥青混合料应具有一定的防渗水性能;加强养护措施。

沥青路面裂缝常用的维修方法有灌油修补法;乳化沥青稀浆封层和沥青混合料罩面法。

2.2 预防车辙的措施及维修

合理的路面结构层次及粒料配合比设计,掺加先进的改性材料,正确的施工方法以及合理的养护都是预防车辙的有效措施。处理的方法主要是用平地机把隆起部分刮除,刮好后先用手扶振动压路机把表面压平,然后在上面用沥青砂填补空隙,再用轮胎压路机压实。

2.3 预防局部网裂龟裂松散措施

对严重龟裂,已出现松散脱落的油面层,可清除干净;如果基层没有多大变化,可适当处理基层后,重新恢复油面层。对其他龟裂,如果没有出现松散脱落,大面积可用洒油法,小面积可用刷油法,用油量一般为0.8 kg/m2左右,然后再撒一层砂,防止车轮将油带走。

2.4 沥青路面坑槽的修补

路面坑槽的的做法为把坑槽四周修成垂直面,然后用集中拌和好的热沥青混合料填平压实。

2.5 沥青路面的泛油、拥包、网裂处理

对轻度泛油可用撒石屑或细砂处理,在泛油严重,路面发黏,摩擦系数低或路面变形严重时,可用铣刨重铺上面层处理。

对沥青路面产生的严重拥包,可采用铣刨机进行铣刨或采用人工按削峰填充法,削去拥包的顶部,用拌和料填铺凹处。

对于路面的局部网裂,采用铣刨重铺上面层。若有必要,应先处理基础。

3 结束语

2005年后太原市城市道路新建重点工程如太原市滨河东西路、迎泽大街、龙城大道、新晋祠路、南内环街、新建南路等路面结构采用4 cm厚细粒式SBS改性沥青混凝土(AC-13),6 cm厚中粒式沥青混凝土(AC-20,掺加0.5%Domix抗车辙剂),8 cm厚粗粒式沥青混凝土(AC-25),基层为20 cm厚水泥稳定碎石(7 d的无侧限抗压强度为3.5 MPa),底基层为36 cm厚水泥稳定碎石(7 d的无侧限抗压强度为2.5 MPa),基层上设1 cm厚下封层。

通过几年的运营情况看,路面的强度及刚度满足要求,高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性等均较以前道路有较大的改善,路面的各种路面病害均为控制范围之内,经过正常的养护均能正常运营,说明采取的措施是科学和合理的。

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