公路沥青混凝土病害及应对措施

王 茏

(安徽省黄山市公路管理局歙县分局)

1 裂 缝

1.1 裂缝的型式及原因分析

裂缝病害是沥青路面病害的一种主要型式,一般为横向、纵向、不规则裂缝和龟裂等。虽然说裂缝形式和产生原因是多种多样的,但就主要原因而论基本可分为两大类:荷载型裂缝和非荷载型裂缝。(1)荷载型裂缝,主要是由于行车荷载作用而产生的裂缝。路面结构设计不合理或厚度不足,交通量大,施工质量不好,无机结合料稳定土类基层没有拌和到底,底部留有素土夹层都会发生裂缝。(2)非荷载型裂缝。非荷载型裂缝主要是指温度裂缝和反射裂缝。另外,路基不均匀沉降裂缝、路基冻胀裂缝以及沥青老化裂缝也属于非荷载裂缝的范畴。

1.2 裂缝防治措施

(1)对于横缝。首先是基层养生。主要采取对基层进行及时养生、及时铺筑沥青面层或浇洒透油层等防裂措施,减少前期开裂、裸露时间及基层横向干缩开裂。其次,连续进行摊铺作业,减少冷接缝。最后注意充分压实横向接缝。对半刚性基层材料进行合理设计。例如采取调整结合料用量与比例,增加粗骨料含量并严格设计级配,以尽可能的减小其温缩和干缩系数,增加半刚性基层材料的抗裂性能。

(2)纵缝。采取分层填筑、压实沟槽回填土,压实度要符合相应的规定。当压实存在困难或者不容易获得符合质量要求的回填土时,应采取特殊处理,如采用黄砂、砾石等。

合理进行沥青混合料设计首先应适当控制混合料中集料最大粒径,一般说来,集料的最大粒径愈大,愈容易离析。通常的观点认为,最大粒径不应大于摊铺层压实厚度的 1/3。沥青面层各层应保证最小施工厚度,确保上下的良好连接;及时采取措施清除雨后结构层内积水。

(3)反射裂缝。增加沥青面层的厚度;对半刚性基层材料进行合理设计。例如采取调整结合料用量与比例,增加粗骨料含量并严格设计级配,以尽可能的减小其温缩和干缩系数,增加半刚性基层材料的抗裂性能。

2 坑 槽

2.1 坑槽类型及成因分析

(1)交通荷载。调查发现:安徽省某干线公路中超载车辆行驶越多,路面破坏越严重。如果超载车辆轴载为标准轴载的两倍时,超载车通过路面一次就相当于标准轴载车辆通过 18.5次。(2)养护因素。龟裂、网裂普遍存在,集中在行车道,分布范围广,破坏严重,部分路段为全路幅均匀分布,由于资金不足或者养护方案优先顺序安排不当,路面出现裂缝后没有及时处治,导致路面水极易下渗而影响整体强度,同时导致路面结构松散,出现大量坑槽。(3)排水设施。在调查中发现一些干线公路由于排水不畅而导致路面破坏的情况时有发生。在挖方路段、桥面更为严重,这与路面排水设计不完善,表面排水不畅,路面积水或水分滞留时间太长使水分渗入路面结构内部有一定关系。

2.2 预防坑槽的应对措施

(1)减小空隙率,尤其对于沥青路面面层混合料的空隙率较大,抗滑表层及底面层均有较大的空隙率,减小其空隙率是关键。(2)提高沥青与矿料的粘结力。在选用集料时,孔隙率小、表面粗糙的非亲水性碱性集料应优先考虑。(3)及时处治裂缝。(4)设置良好的路面内部排水系统。如有些路段的旧路改造就采用了多孔隙水稳碎层。设计为将原水泥砼路面碎石化技术破碎后,将其做为改建路面的基层,加宽部分基层为新建路面的基层,新建基层采用 3×15 cm水泥稳定碎石,为了满足路面排水要求,加宽部分基层中间一层采用多孔隙水泥稳定碎石。(5)防排水设计。在沥青混凝土路面的基层上喷洒透层油后再做下封层,以封闭从路基下上来的地下水、裂隙水;在表面层下设置封层,大部分是改性乳化沥青的封层,以封闭从路面上渗入的水。中央分隔带防水。为了防止水分的渗入,近年来采取了一些措施来封水,如分隔带底部和周边铺设土工布等。路表排水。为了能使路面水迅速排出,应设置路拱并确保路面平整度,从而最大限度的减少可能渗入路面内部的水。挡水式路缘石有可能使水滞留在路面上,建议做成平的或取消,采用漫流排水的方式。这就提高了对路肩和边坡的抗冲刷要求,应采取措施提高其抗冲刷能力。层间排水。当沥青层下有排水式的沥青碎石或者级配碎石时,一般都具有较好的排水性能,进入路面的水能很快排走。当沥青层直接铺筑在半刚性基层上时,排水就比较困难,这种情况下路面边缘的排水就非常重要。

3 车 辙

3.1 车辙的成因分析

(1)超载现象必然导致荷载超过路面设计使用要求,如我国路面设计压强为 0.7MPa,而据我们对部分公路的重载车轮胎接地压强的测试,很多超载车轮胎接地压强值已远远超出 0.7MPa。多数货车的轮胎充气压力从 0.7MPa增加到 1.0 MPa,一些超过 1.0MPa,甚至高达 1.2MPa,汽车超载现象是导致路面车辙的一个重要原因。(2)沥青含量。沥青用量过多不仅会降低沥青混凝土的内摩擦力,还会显著降低其粘结力,必然导致大幅度降低沥青混凝土的抗车辙能力。

3.2 车辙的预防

预防沥青路面的车辙损坏,主要从原材料、层间结合、掺加抗车辙剂以及施工控制等几个方面入手。(1)使用粘度高或者较稠的沥青,采用 SBS、SBR等改性沥青。(2)沥青用量。目前按马歇尔法进行配比设计,由于相对于重载和超载交通的压实功偏小,故沥青用量偏多。在有条件情况下,通过室内马歇尔试验和 GTM(或SGC)试验共同确定沥青混合料的沥青用量,尽可能采用较低的油石比。(3)交通与环境控制实行高温时段车辆管制措施,开辟超载超限运输车辆的通行时间段。(4)施工控制。①控制石料的压碎值。尽量在施工摊铺和碾压时减少压碎现象。一是施工中当看见石料被压碎时,尽可能使用轮胎压路机搓柔碾压,而不是用钢轮压路机振动碾压。二是最好挑选压碎值小、针片状含量小的石料。②合理提高压实度,适当减少空隙率将规范规定的压实度 96%提高为 98%,同时为减少实测空隙率,规定马歇尔设计孔隙率的范围为 3.0%～4.5%,路面的实测空隙率不超过 7%,一般应在 5%左右,在进行沥青路面实际孔隙率测定时,采用实测密度与理论密度双控,保证理论密度不低于 93%。(5)交通管制及养护。我国重载交通量大,甚至有严重的超载超限情况,要求路政管理人员对超载车辆要加大管制力度。养护方面非常重要,例如及时搞好路面排水,对于车辙内的积水、积雪及时清除,有利于防止车辙进一步扩大,可把车辙控制在最小程度。

4 水损坏

4.1 水损坏病害

沥青混凝土路面发生路面水损坏病害与施工管理有着紧密的必然因果关系,没有优质的施工质量就不可能有耐久的沥青路面。沥青混凝土路面直接与大气接触,除承受交通荷载外,还受自然因素的影响,在运营期间出现各种病害现象,致使服务性能降低,影响正常运营,造成经济和政治影响,追究其原因是各方面的,是多种因素的综合反映,除了与路面结构设计因素、外界因素影响外,还与施工因素的影响有关。在施工过程当中,由于路基压实度不足、原材料选择不佳、施工配合比控制不严、路面压实度不足等等因素都可以引起沥青路面的破坏,主要都以水损坏的形式出现。

4.2 水损坏病害的防治措施

(1)沥青混凝土路面各层尽量采用空隙小的沥青混合料类型密级配沥青混凝土,所用矿料的各种粒径颗粒级配连续,相互嵌挤严密,压实空隙率小,尤其是Ⅰ型密实型沥青混凝土,压实空隙率很小,一般在 5%以下,密水性好可有效阻止雨水侵渗。(2)沥青混凝土面层采用优质沥青材料,防止沥青面层产生料质性病害。选用优质矿粉。矿粉质量的好坏,对保证沥青混凝土路面使用品质和性能同样至关重要。(3)严格控制沥青混凝土的施工匀质性,防止沥青混凝土路面发生局部施工质量病害要控制沥青混凝土路面的施工匀质性,应该严格施工质量管理。(4)严格沥青混凝土面层施工过程中的压实度控制标准。尽量减少压实后的剩余空隙率。在碾压的三个阶段,必须以温度、速度、遍数等指标严格控制,根据压路机的不同型号,及线压力的不同制定速度、遍数。(5)设置下封层,阻止雨水下渗破坏基层。下封层可以按单层式沥青表面处理方法,采用拌和法和层铺法(洒布法、三油三料)也可以采用乳化沥青稀浆封层形式,起到防渗效果。(6)减少沥青混合料的离析。由于沥青混合料中集料的不均匀性,沥青混合料在搅拌、运输、摊铺的过程中难以避免的会出现离析现象,离析现象只能尽量减少,而不可能绝对避免。对沥青混合料在装载、运输、卸载过程中所产生的离析还没有很好的解决办法,只能尽量注意装、卸载的方式,减少途中运输时间,在运输途中平稳行驶。在路面摊铺过程中,摊铺机连续由中间向两端输送混合料,宽幅摊铺的话在摊铺宽度两端很容易产生离析现象。解决这一问题的方法,只能是尽量控制摊铺宽度,摊铺宽度 8m以下时采用单机摊铺,宽幅摊铺时使用两台同型号的摊铺机梯形摊铺。(7)及时治理路面裂缝。路面裂缝也是水进入路面结构内部的重要途径,路面裂缝也是一种沥青混凝土路面的主要病害,对路面裂缝应采取及时有效的治理措施,以防止裂缝与透水病害综合作用,对路面结构造成更大的破坏。

[1] 田建文,曹晓凤,钱镶等.沥青混凝上路面推移病害综合治理措施研究[J].公路,2006,(1).

[2] 曾庆金.沥青混凝土路面铺筑中的常见问题[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2006,(1).

[3] 郑海军.常见沥青路面病害维修对策[J].山西建筑,2007,(1).

[4] 沥青路面施工技术规范(JTJF40-2004).