沥青混凝土路面早期损坏的防治

田云海

(衡水公路工程总公司)

1 概 况

沥青路面使用到设计年限的 1/4～1/3的时候,由于行车作用,使各个层次经受了外界的、内在的种种考验,特别是多次的车轮碾压,对路面的各种指标得到了初步验证,使设计、材料、施工等存在的质量隐患暴露出来,产生各种各样的病害,降低了油路的服务水平,这就是沥青路面的早期损坏。

2 早期损坏的种类及其产生原因

2.1 早期损坏的病害种类

主要是裂缝类、松散类、变形类三种。裂缝类包括龟裂、不规则裂缝、纵横向裂缝。松散类包括坑槽、啃边、松散、剥落等。变形类包括车辙、拥包、波浪、沉陷等。

2.2 由于设计上的缺陷造成路面的早期损坏

设计的标准偏低,对于交通量测算的较小。如对大型车和超载车折成的标准轴载偏小,造成路厚度不足,使用材料不佳,在大型车和超载车的作用下,实际通过的当量轴次超过了设计的当量轴次,荷载对基层底部产生的拉应力超过了材料本身的抗拉强度,材料达到疲劳程度,所以造成结构的破坏,出现龟裂和不规则裂缝。

结构设计的不合理,也易产生早期破坏,例如沥青路面、基层设计的是二灰土或是石灰土,就非常容易产生裂纹。由于设计时对旧路加宽部分没有认真考虑防止纵向裂缝的措施,使新旧路的沉降不一,收缩不一,就会产生纵向裂缝。沥青路面的综合设计时,对路基的设计考虑不周,使路基处于潮湿状态,一是路基强度不足,路面出现不均匀下沉;二是到冬季时产生收缩裂缝。

2.3 由施工缺陷造成路面早期损坏

(1)基层拌和不均匀,易造成坑槽和严重龟裂。基层局部的石灰、水泥等胶结材不足和各种材料的不均匀,严重时石灰土出现素土灰层,造成局部的强度不足,形不成板体,承载能力很低,在行车的反复作用下,再加水的入浸、冲刷,轻者出现龟裂,重者是坑槽。

(2)二灰碎石和水稳碎石等半刚性基层的碾压成活后,没有及时洒水养生,或是不及时,不能在 7d内保持基层处于湿润状态,使基层的表层出现软层,在行车作用下,出现不规则裂缝,降雨后出现唧浆。

(3)沥青混凝土路面施工时,油石拌和不均匀,特别是沥青偏少的路块,矿料与矿料之间不能胶结成一个整体,在行车作用下,出现松散、坑槽、啃边等病害。相反在沥青偏多的路块就出现油包、波浪等。

(4)路基施工时,由于局部达不到《规范》要求。一是填料不当,如使用重粘土,其具有可塑性,水稳性差,浸水后路基变软,失去承载能力,产生局部下沉;二是填料在塑指数上相差很大,最佳含水量也不一致,所以碾压时局部达不到密实度,行车后下沉;三是桥头、涵顶填土,由于工程量较小,施工重视程度不够,不易达到要求的密实度,造成下沉。以上路基的局部下沉,随之带来的是路面的局部下沉,严重时出现坑槽。

2.4 材料质量不佳造成路面的早期损坏

(1)沥青路面的矿料选择不当,如矿料的硬度不足和粒料的规格不符合要求,在行车作用下,矿料压碎,导致路面破坏,出现泛油。

(2)沥青材料不合格造成的损坏。

要求沥青路面具有低温抗裂性,高温抗车辙能力(高温稳定性)。沥青路面要根据公路的等级,交通量级成、气候等条件选择沥青的标号。沥青的粘度和稠度是最重要的指标,需要高温稳定性时要选用高稠度和高粘度的沥青,需要低温抗裂时要选用较低稠度沥青,当选用不当时就会出现病害。

(3)基层材料的选择不当出现的病害。

沥青路面要求基层有路够的强度和刚度,足够的水稳性和冰冻稳定性,足够的抗冲刷能力,同时要求干缩和温缩小的特性。为满足以上要求公认的是使用水稳碎石和二灰碎石最理想,但是当二灰碎石的毛骨料偏小时,小料和粉料又偏多时,造成含水量增大,这种情况下最易产生干缩裂缝,反射到路面造成病害。同时粉料多后二灰碎石的表面形成一个粉料层,如果养生不及时,就变成软 层,在行车作用下,油面产生裂缝、渗水、冲刷和唧浆。

3 沥青混凝土路面病害防治

3.1 合理的设计

(1)路基设计。根据《沥青路面设计规范》提出的综合设计要求首先对路基进行设计,路基必须密实、均匀、稳定。填方路基处理应符合《公路路基设计规范》的规定,一是要求顶部处于干燥状态,防止水份浸入,在当前地下水位严重下降的情况,重点是考虑排除各种降水,排除的办法是保证一定深度的边沟,并建好平交道口的涵洞,一旦有水流入边沟能及时排走,不致浸蚀路基,使路基处于干燥状态。再是路基的填料,要选择级配较好的粗粒土或是透水性较好的砂质土,尤其是路床下的 80cm填料必须保证质量,一旦浸入能及时排出路基以外。

(2)路面设计。

在使用年限内要满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性。路面的设计关键是路面结构设计,选择什么样的路面结构组成,然后认真调查交通量,交通量的调查抓好两个关键性的调查:一是车辆的组成,大型车和超载车情况,有的大型超载挂车一辆就等于近百个BZZ-100标准轴载,决不可轻视超载车对当量轴次的影响系数;二是年增长率系数,要根据国民经济的增长情况,确定年增长系数,再是区域经济发展对某段公路交通能量的影响,总之交通量的年增长率尽量符合实际情况。准确地计算出了使用未期一个车道上当量轴次,即可根据结构组成计算出了路面的厚度。这样计算出来的路面厚度安全能满足各种车型的需要。不致因超载车和交通量大造成对路面的损坏。

3.2 沥青路面材料的选择

(1)沥青材料选择。

为给汽车提供安全、快速、舒适的行车条件,沥青路面要具有坚实、平整、抗滑、耐久,同时还应有高温抗车辙、低温抗开裂、抗水害,以及防止雨水渗入基层。为满足以上要求,沥青材料起着重要的作用,所以首先要选择沥青材料。根据公路等级、车辆组成、气候等选择。高速、一级和重交通量的路线要选用符合“重交通道路石油沥青技术要求”的沥青。经过论证试验也可选用行之有效的改性沥青。二级和二级以下的路面,采用符合“中轻交通道路石油沥青技术要求”的沥青或改性沥青。从而保证了沥青路面高温稳定性、低温抗裂性。防止拥包、搓板形成。

关于抗滑性的问题,除沥青外,主要是石料的抗滑性能,高等级的高速、一级公路可选用玄武岩、安山岩等。

(2)基层材料的选择。

路面要求基层具有路够的强度和稳定性及收缩(温缩和干缩)较小,还有抗冲刷能力。为满足以上要求也要根据公路的等级及交通量确定什么样的基层及底基层材料。目前我国路面基层的设计和施工也日趋更科学化。一般多采水稳碎石、二灰碎石、水泥稳定其他粒料作为基层,因为它们的板体强度高、稳定性好,收缩性和抗冲刷能力都较好,施工也比较方便。便于机械化施工,能满足沥青路面对基层要求的各项指标。水泥稳定细粒土和二灰稳定细粒土,虽然强度很高,但干缩和温缩裂纹比较严重,只能做次高级路面的基层。

3.3 加强施工管理,提高工程质量

(1)路基的施工。

首先要使施工人员认识到路基在路面工程中的重要性,引起施工人员的重视,施工中加强检查,满足要求的检查频率,在密实度上满足规范要求,而且要均匀一致。

为保证路基的整体强度,要用回弹弯沉仪检测。两侧要挖出边沟,保证排水,使路基长期处于干燥状态。

(2)提高基层材料的均匀性。基层是路面的承重层,必须保证足够的强度和均匀性。凡是基层材料都应进行场拌。摊铺完成后要及时养生,保证表面湿润,严防表面失养后形成软层。有的用塑料薄膜覆盖水稳碎石效果很好。

为防止二灰碎石表面粉料软层,可在摊铺好的二灰碎石上喷洒水泥浆,水泥的用量约1.5kg/m2,通过振压后水泥与粉料混合形成一个 0.5～1cm的硬壳,再喷洒中凝 200#沥青,撒石屑,还起到加强层间结合的作用,使行车作用力能迅速传入基层,不易产生唧浆了。

半刚性基层湿润养生 7d后立即铺筑油面,防止基层在太阳下暴晒,使基层材料温度变化比较缓慢,有利于基层材料中温度应力的松弛,而防止基层的温缩裂缝。

(3)加强面层质量管理,提高材料配比的均匀性,为保证沥青混凝土面层材料的均匀性,要选择好的拌和设备,还要保证一定的拌和时间,一般沥青混合料拌和时间不少于30s,改性沥青混合料拌合时间不少于30s,改性沥青混合料拌和时间不少于 45s,控制摊铺机的摊铺宽度,防止石料离析,要提倡利用嵌挤型的石料级配,防止天热时路面变软,出现油包、搓板等。

4 结束语

沥青路面的早期损坏原因是多方面的,是复杂的,设计标准偏低,材料不佳是一个方面,但主要的还是施工质量造成的,特别是各种材料的均匀性,没有达到《规范》要求。由于材料的不均匀,大大消弱了路面抵抗各种病害的能力,所以造成了早期损坏。