沥青混凝土路面质量的影响因素与病害成因分析和防治论文_张向元

沥青混凝土路面质量的影响因素与病害成因分析和防治论文_张向元

摘要:本文阐述了沥青混凝土原材料质量、气候、配合比设计、沥青混凝土拌合温度的控制、摊铺?、碾压、施工过程中平行交叉作业等因素对沥青路面质量的影响,列举了沥青混凝土路面常见病害的类型、表现形式,对沥青混凝土路面常见的病害类型产生的原因进行了系统地分析,针对各类路面病害及产生的原因,结合实际提出了相应的预防和治理措施,从而提高沥青路面的正常使用性能,延长其使用寿命。并从设计、施工和路面养护三个方面提出了根治路面病害的措施。

关键词:沥青路面、路面病害、影响因素、质量控制、沥青混凝土路面病害成因分析、预防措施、处理措施

引言

与水泥混凝土路面相比,沥青路面具有对路基、地基变形或不均匀沉降的适应性强、表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、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,因而被广泛用于高速公路和城市道路。

在沥青公路通车后,因行车荷载作用,外界环境影响以及设计、施工存在的不足,沥青路面会逐步出现多种病害,沥青公路一出现路面病害,就应及时分析病害成因,根据路面的结构类型、设计使用年限、维修季节、气温等实际情况及时采取有效措施进行处治,否则不仅会降低道路的使用性能,影响行车的安全、舒适、快捷、畅通,而且会因处理不及时或措施不当导致道路结构性破坏。本文就几种常见病害的成因进行分析并结合实际提出相应的防治措施。沥青路面破坏的现象有:裂缝、坑槽、松散、沉陷、车辙、推移、拥包、波浪、泛油等。这些病害具有普遍性和严重性,为公路工程质量通病。

1沥青混凝土路面质量的影响因素

1.1沥青质量问题

我国用于高等级公路沥青混凝土路面的沥青主要为道路石油沥青。沥青是高分子化合物,其质量主要取决于沥青的组成及胶体结构。高树脂、低石蜡的石油沥青延伸性较好,与矿料的粘接性较好,热稳定性也较好,但当含蜡量达到10%~20%时,沥青延伸度就会较小,与石料粘接性、热稳定性较差,将直接影响路面的质量,缩短路面的使用寿命。我国目前许多厂家生产的沥青15℃的延伸度能达到要求,但含蜡量未能完全达到要求。由于近年来国家城市基础设施建设多、城市道路开工项目多而建设资金又有限,因此,在道路结构层的厚度设计、材料的使用上本着经济的原则,为减少进口,充分利用国产沥青,在某些情况下将含蜡量指标放宽至4%~5%,即使如此在沥青的使用上有时控制还不甚严格,存在含蜡量指标不达标仍在使用的情况。这是影响沥青路面质量的一个重要因素。

1.2矿料的质量问题

1.2.1碎石的强度和耐磨性能

碎石直接承担车辆的荷载和冲击,若强度达不到要求,在荷载的作用下,碎石破裂导致路面结构破坏,而耐磨性达不到要求容易磨损而产生车辙及使路面摩擦系数降低,对行车安全造成威胁。

1.2.2碎石的颗粒形状及与沥青的粘附性能

碎石中扁平、针片状颗粒过多,影响碎石的整体强度,而碎石亲水憎油性强影响碎石与沥青的粘附,从而往往造成脱粒、松散等病害。

目前,在碎石的选用上有重视不够或有时重视也存在无可奈何的现象,因为生产碎石的厂家多为一些小的私营主,没有良好的的配套碎石设备,生产的碎石时好时坏,即便有好设备的厂家,其规模也较小,产量难以满足要求,所以碎石质量难以长期稳定,同时也就对碎石质量的控制存在一定的忽视。?

1.2.3砂的质量

砂是组成沥青混凝土连续级配的重要材料,适宜的砂含量可以改善沥青混凝土的均匀性及和易性,并能促使沥青混凝土压实过程中形成最有利的结构,保证沥青混凝土的整体密实度。砂的颗粒组成应是不均匀的粗砂,砂质洁净,没有杂质。若砂中含泥量过大,而泥不能与沥青良好粘接,在车辆的冲击和雨水的冲刷下,路面将形成坑洞。另外,有些地方用石屑代替部分砂,其实这种做法十分不利,因为石屑大部分为石料破碎过程中剥落或撞下的棱角,强度较低且扁平状含量较大,在使用过程中很容易进一步破碎。

1.2.4矿粉的质量

矿粉的作用主要有两个:一是使液化的沥青变成薄膜状态,使集料同沥青相互作用的表面积增加,在此状态下沥青的粘度和强度都有所提高;二是填充颗粒之间的细小孔隙,进一步改善沥青混凝土的密实度,选用矿粉时应特别注意矿粉的细度(0.075mm筛孔通过率为70%~100%)、抗剥离性能、憎水亲油性能,这些性能都是决定矿粉能否和沥青良好粘结的主要因素。

1.3气候的影响

(1)低温裂缝。沥青材料在较高温度条件下具有良好的抵抗拉力的性能,一定范围内温度降低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。此时沥青混合料的表层收缩,在沥青混合料的内部产生拉应力,当沥青混合料的抵抗拉力的性能赶不上温度拉应力增长时,路面的表层就会出现裂缝。由于沥青面层在路面中是受到约束的,但沥青路面宽度有限,收缩路面结构的相互约束小,所以低温裂缝主要是横向的。?

(2)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,加上沥青的老化使沥青混合料抵抗拉力的性能降低,最终在拉应力不是很大的情况下就使路面产生裂缝。

(3)高温泛油与车辙:泛油一般出现在高温天气,是由于气温升高而导致沥青软化点的不适应。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,但在高温、车辆长期作用下仍会产生车辙。

1.4沥青混凝土配合比设计存在的问题

沥青混凝土配合比设计是一项非常重要的工作,按规范要求应经过三个阶段,即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段,各阶段对要达到的目的都有明确的要求,必须认真对待。草率的设计将使矿料、沥青用量不适当,从而影响马歇尔试验的各项技术指标,使铺筑出的路面质量不满意,影响路面使用性能。在施工时,有的单位压缩至两个阶段,有的干脆凭经验进行施工。因此,从理论和实践来讲存在较大的偏差,从而导致沥青混凝土内在质量存在先天不足。比如:沥青用量对沥青混凝土质量的影响,因为沥青混凝土的强度取决于沥青混合料的粘结力和内摩擦角,沥青含量超过最佳值,粘结力就降低。 用油量过小则无法使沥青完全包裹矿料,使混合料拌和不均匀,出现花白、干散等现象;用油量偏大,则使沥青混合料出现结团、流动性大等现象,路面成型后易产生光面、泛油、油包等。因此在进行沥青混凝土配合比设计时应严格控制沥青含量,施工中定量做抽提试验,不断调整沥青用量,使沥青混凝土达到各项技术指标要求。

另外,由于现状所致,碎石料场不规范,大多材料都由个体企业承担,料场分散,设备落后,材料的均质性、稳定性均有较大的差别。虽然大部分单位在开工前都做了筛分分析符合要求,在施工过程中也检测并予以调整配合比,但由于差异性大,不可能做到十分准确,导致路面?出现一些常见病害。

1.5沥青混凝土拌合温度的控制

石油沥青拌合料出场温度要求在140℃~165℃之间,而实际上有些施工单位由于设备和人员素质等原因,在拌合温度控制方面时高时低很不稳定。温度过高可能导致沥青质变老化、没有粘性、使沥青混凝土松散;温度过低,沥青混合料拌和不均匀,沥青和矿料粘结效果不佳,影响级配,压实效果差,这些也是导致沥青路面有时局部松散或致使沥青混凝土强度和路面平整度差、路面透水性加大等病害的原因。在沥青混合料拌制完成后,从拌合厂向摊铺现场运输过程中,空气与混合料之间的温差一般大于120℃。加上因速度形成的相对风速较高,会导致混合料温度在到达现场前有较大的下降。降温幅度由表及里逐渐减少,最严重的降温区发生在堆料表面和马槽的接触面。降温严重程度取决于运输时间、速度、气温、保温措施等因素。

1.6沥青混凝土的摊铺

(1)在摊铺设备断面加宽的情况下,沥青混合料从中间通过螺旋摊铺器输送到两侧,由于距离大,必然产生离析,这种离析改变了沥青混凝土生产配合比;其次,由于熨平板从机心向两侧悬臂较长,随着摊铺次数的增加,产生变形,对路面横坡的控制也有较大的影响。?

(2)在混合料从运输车向摊铺机喂料斗卸料到刮料板输料的过程中,接触面表层料,特别是两侧车厢接触面的表层料,在每车料中最后被刮料板送到螺旋布料器,即每一车料降温幅度最大的表层“冷”料是集中被铺出的,表面料降温幅度最大,在正常的碾压过程中压实度难以达到要求,会引起路面发生松散、坑槽和渗水等病害。?

1.7沥青混凝土的碾压

密实度对沥青混凝土面层稳定性和防腐蚀、抗老化的影响很大,对路面结构层的强度影响也很大,碾压达到最佳密度时孔隙率最小,沥青混凝土的强度最高;反之孔隙率大,路面渗透较多水分,最终导致沥青膜剥落,造成脱粒,降低路面强度。沥青混合料的压实过程分为初压、复压、终压。这个过程应在混合料温度允许范围内进行,碾压时应先从外侧向中心进行,相邻碾压带应重叠1/3~1/2轮宽,最后碾压中心部分。(1)初压。采用轻型钢筒式压路机或关闭振动装置的振动压路机慢速均匀碾压2遍;复压紧接着初压进行,宜采用重型轮胎压路机和双轮双振压路机综合碾压4~6遍;终压紧接着复压进行,可选用双轮钢筒式压路机或关闭振动装置的压路机碾压不少于2遍。(2)碾压时应注意事宜:混合料粘轮时,可向碾轮洒少量水或加洗衣粉的水,压路机不得在未碾压成型或未冷却的路段上转向、调头或停车等待。压路机未能碾压到的死角,应采用振动夯实。(3)碾压终了,路面摊铺层自然冷却低于50℃,才能开放交通。

1.8平行交叉作业对路面质量的影响

城市道路施工过程中涉及的单位多,如自来水、雨污水、供热、煤气、电信、电力、有线电缆、道路照明等地下管线。由于平行交叉作业,加上工期较紧,对路面质量产生影响,如在土基碾压成型以后,管线单位又挖沟下管,管线单位对回填土的压实质量普遍不重视,因此造成局部不均匀沉降;又如沥青混凝土摊铺底面层、中面层时,道路照明施工单位要进行灯杆和电缆的铺设,而且不能封闭交通,导致路面污染严重,从而使路面层与层之间的粘结受到影响,特别是当沥青面层较薄时,在车辆高速行驶载荷作用下,沥青路面产生脱落、推拥、扭曲、裂缝等现象。

2常见病害出现类型及产生原因

2.1裂缝

2.1.1横向裂缝

裂缝与路中心线基本垂直,线宽不一,缝长有的贯穿整幅路面,有的部分路面开裂。其产生原因是:(1)沥青质量没有达到本地区施工气候要求或者没有达到相关技术标准,致使沥青混凝土面层温度收缩或温度疲劳应力大于沥青混凝土的抗拉强度,产生横向裂缝。(2)施工缝处理不当,接缝不紧密,造成不同部位结合不良,从而产生横向裂缝(3)半刚性基层由于水泥剂量、施工质量等综合因素产生的路面收缩裂缝,通过横向裂缝形式表现出来。(4)桥梁、涵洞等结构物回填部位没有按照要求进行施工,或处理不得当,从而产生不均匀沉降,导致路面产生横向裂缝。

2.1.2纵向裂缝

裂缝走向基本与路线走向平行,裂缝长度和宽度不一。其产生原因是:(1)路基填筑使用了不合格材料,路基吸水膨胀引起路面开裂。(2)纵向加宽没有按照要求进行施工,或者碾压没有达到要求,从而造成加宽部位沉降,产生纵向裂缝;(3)路基边坡度小于设计值,路基边坡压实度不足产生滑坡。(4)路基压实度不足,产生不均匀沉陷或冻胀作用造成。如城市道路管沟附近的纵向裂缝就是因为回填土压实度不足造成的。(5)基层或底基层的反射裂缝。

2.1.3龟裂

裂缝纵横交错,将面层分隔成若干多边形的小块。其产生原因:(1)?路基填料性质不均匀所造成的沉降导致路面龟裂。(2)?路基填土层不按规范填筑成型造成的沉降导致路面龟裂破损。(3)由于路基压实密度不达标引起路面的龟裂破损。(4)?路面材料级配的不合理或配合比不严格使孔隙率增大引起的路面龟裂破损。(5)?沥青路面面层压实不够而使路面龟裂破损。

2.2水破坏

所谓水破坏即降水透入路面结构层后使路面产生破坏的现象,它是目前沥青混凝土路面病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水破坏的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等导致的沥青路面空隙率过大所造成的。

2.3坑槽

沥青路面坑槽的产生往往都有一个形成的时间过程,开始时是局部裂缝进而龟裂松散,在行车荷载和雨水等因素下逐步形成坑槽。常见原因主要有以下几种:(1)路面厚度与压实度不够引起的坑槽,由于温度及压实工艺不满足要求而引起的面层压实度不足,造成面层内部孔隙率较大,使得沥青混合料粘结力、防水性能下降;或者由于?路面下基层局部标高控制不严,导致沥青上面层个别地方厚度不够,在行车作用下,该处首先破损,形成坑槽;

(2)粘结层不牢坑槽,由于混合料拌和摊铺时,下层表面含有泥、灰等杂物,使上下层不能有效粘结,而形成坑槽?;(3)水损害性坑槽,由于水分进入沥青路面,滞留在中面层,长时间作用使集料与沥青膜剥离,集料在荷载的作用下,对基层产生了力的作用,基层的局部松落形成灰浆,从路面的缝隙向上挤出来,在沥青路面上形成白色的唧浆。如此循环不断,形成了水损害性坑槽??;(4)运营期间车辆造成的坑槽,由于柴油、机油滴漏在路表面上,沥青被稀释后,粘结力降低,集料散失形成坑槽;或钢圈刮撞形成的坑槽;千斤顶顶出的坑槽以及火烧形成的坑槽??;(5)?基层、底基层损坏产生翻浆形成的坑槽。

2.4松散

松散的产生往往是由于沥青用量偏少、低气温施工、油温过高、沥青与酸性石料间的粘附性不良而造成的。

2.5沉陷

沉陷是路面在荷载作用下,其表面产生的较大的凹陷变形,有时凹陷两侧伴有隆起现象。其成因主要是道路在使用阶段由于路基遇水湿软和压实度不足引起路基不均匀沉降,导致路基不能承受通过路面传来的轮载应力,于是产生较大的竖直变形,最终导致路面沉陷。另外,交通量急增和车辆超限、超载也是引起路面沉陷的另一重要原因。

2.6车辙

沥青面层在荷载的反复作用下,在车轮常行驶处形成的带状凹槽。其产生原因:(1)大流量、大轴载的车辆是形成车辙的一个主要原因。随着轴载质量的增加,沥青混合料的动稳定度随之下降,变形也越来越大,致使路面的车辙的深度和数量增加;(2)炎热的夏季加速车辙的发展和泛滥,高温作用下,沥青容易软化,随着温度的升高沥青的粘度随之降低,在荷载的作用下,小颗粒的沥青混凝土被挤向下部和车轮的两侧,形成车辙;(3)沥青及沥青混合料的性能对车辙的影响也非常大,沥青的针入度越大,粘度就越低,路面的抗车辙能力就越低。沥青的温度敏感性对车辙的形成影响也非常大。温度敏感性越大,温度变化越大,路面的抗车辙能力就越小。(4)施工过程中,沥青混合料出现离析现象,造成路面强度分布不均匀,形成车辙。

2.7路面推移、拥包、波浪

推移往往产生在行车道上,特别是沥青面层只有一层时,由于长期荷载作用下,因基层与沥青面层粘结力较差而产生推移,推移严重时会产生拥包、波浪等破坏。当沥青路面受到较大的车轮水平荷载作用时,路面表面可能出现推移和拥起。造成这种破坏的原因是:车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用,使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度;同时也与行驶车轮的冲击、振动有关。推移的产生一般与基层施工质量、透层油撒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。在沥青混凝土路面铺筑前,由于基层(调平层或旧路面)表面清扫不干净、透层油撒布不均等都容易造成沥青面层和基层粘结不良。沥青面层建成运营后在大量行车荷载(超载车辆)作用下,由于与基层粘结不良特别在沥青面层施工接缝处开始产生推移,随着时间增长,轮迹带两侧会产生拥包,甚至会出现由于推移而造成的严重裂缝。

在基层平整度较差、面层厚度较薄的地段往往由于施工质量等原因,基层不平整会反映到沥青路面上,在车辆荷载作用下面层不平整会愈加明显,形成拥包、波浪等。

2.8泛油

沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动,使表面有过多沥青的现象称作泛油。新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节,特别在连续多天高温后,在大量行车特别是在重载车辆作用下进一步压实,易导致沥青混凝土内部过多的自由沥青向上移动,产生泛油现象。油石比偏大地段表现得尤为明显。高温季节雨水侵入沥青混凝土内部后,如沥青与矿料的粘结力不足,沥青很快会从集料表面剥落并向上移动,产生更严重的泛油现象。? 在绝大多数情况下,泛油仅产生在行车道上,而且是间断式的片状分布。沥青用量过大是产生沥青面层泛油的最主要原因。

3?沥青路面病害类型的预防及处理

3.1?裂缝预防、处理措施?

3.1.1?裂缝预防措施?

(1)按照《公路沥青路面施工技术规范》中的相关要求,结合本地区的气候条件和公路等级、交通条件、施工方法、结合当地的施工经验选用符合要求的沥青种类,以减少或消除沥青面层的温缩裂缝。施工中所采用的沥青应该到本地区相关试验检测机构进行试验检测,验证其是否符合相关技术标准。

(2)合理组织施工。摊铺作业尽可能连续,尽量避免冷接缝。如不能避免,冷接缝应按照要求先将已压实的摊铺带边缘切割整齐,清除浮料,用新的热混合料敷贴到接缝部位,使冷料部位预热软化,清除敷贴料,向接缝壁涂刷0.3~0.6 g/m的粘层沥青,再摊铺新的沥青混合料。?

(3)充分压实横向接缝。碾压时,压路机先在横向接缝已压实的路幅上,钢轮伸入新摊铺部位l?5cm左右,然后每压一遍向新铺层移动15~20cm,直到压路机完全进入新摊铺层,然后再转入纵向碾压。

(4)在路面半刚性基层施工中,严格控制水泥剂量,保证压实质量和养护质量,以减少和杜绝基层收缩裂缝向面层反射。

(5)桥梁、涵洞等结构物回填部位选用合格材料,严格按照分层回填、分层压实的要求进行施工,避免产生不均匀沉降。

(6)路基填筑一定要使用合格的填料,强膨胀土不得用作路基填料,以避免路面开裂。

(7)纵向加宽要严格按照设计要求进行施工,保证路基碾压质量,以避免加宽部位沉降而产生纵向裂缝。

(8)保证路基边坡填筑宽度和压实度,保证边坡度满足规范要求,以避免路基滑坡。

(9)切实保证市政管线周边以及管线上方填土的压实度,以避免路基管线上方的纵向裂缝。

(10)保证路基填料均匀、压实度达标,避免路基不均匀沉降导致的路面龟裂。

(11)保证路面材料级配合理、孔隙率满足规范要求,避免路面龟裂破损。

(12)保证沥青路面的压实度,以避免路面龟裂。

3.1.2裂缝的处理措施

沥青路面裂缝产生后,应及时予以处理,防止水等有害物质侵入,影响道路使用寿命。

(1)对于细裂缝(2~5mm),先清除缝中杂物及尘土,将稠度较低的热沥青(缝内潮湿时应采用乳化沥青)灌入缝内深度约为缝深的2/3,再填入干净石屑或中砂并捣实,然后将溢出缝外的沥青及石屑、砂清除;

(2)对于大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如SBS改性沥青)进行灌缝处理,灌缝前,必须清除缝内、缝边碎料、垃圾等,并保证缝内干燥,灌缝后,表面应洒布粗砂或3~5mm的石屑;因沥青性能不好或路面使用年限较长、油层老化等原因出现的大面积裂缝,若基层强度尚好时,可选用下列方法处理:①乳化沥青稀浆封层,封层厚度宜为3~6mm。②加铺沥青混合料上封层,或先铺设土工合成材料后,再在其上加铺沥青混合料上封层。③改性沥青薄层罩面。④单层沥青表处;

(3)由于路基、基层强度不足等原因引起的严重龟裂,应先处置好基层后再重作面层。

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3.2防治水破坏发生的措施

(1)选择合适的沥青混凝土类型。沥青面层各层应尽量使用空隙率小的密实型沥青混凝土。从当前的技术水平看,密实式粗集料断级配沥青混凝土既具有良好的不透水性,又具有明显优于连续级配沥青混凝土(如AC—16I、AC一20?I、AC一25?I)的高温抗永久性形变能力,用前者作为表面层时,还具有良好的抗滑性能。SMA路面的广泛应用是最好的例证。

? (2)使用优质沥青及抗剥落剂以增强沥青与碎石的粘附性。一般情况下,酸性石料(如花岗岩等)与沥青的粘附性较差,所以在高等级公路中,宜首选碱性石料,否则,宜使用针入度较小的沥青并采用抗剥落剂。严格控制细集料含泥量也是提高沥青与碎石的粘附性的有力措施。?

(3)提高施工质量。

(4)优化设计。沥青面层层间应使用防水材料,无论是何种沥青混合料,必然有一定的空隙率存在,就会遭受一定的水破坏。在沥青面层表面涂上防水材料,形成一种不透水的薄膜封层。能使沥青面层中因降雨而聚集的水大大减少。

3.3坑槽的预防、处理措施??

??3.3.1坑槽的预防措施

(1)严格控制沥青混合料质量?:选取具有具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质沥青;骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料;?选择合理的混合料级配,混合料级配是沥青混合料的高温稳定性和抗疲劳性能、低温抗裂性,路面表面特性和耐久性的保障;??严格控制沥青混合料的拌和质量,拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理;

(2)建立健全有效的质量保证体系,严格控制每道工序的质量。

?3.3.2坑槽的处理措施

路面基层完好,仅面层有坑槽时的处理:(1)按照“原洞方补,斜洞正补”的原则,划出需修补坑槽的轮廓线。(2)沿线开凿至坑底稳定部分,深度不得小于原坑底的最大深度。 (3)清除坑槽底及侧壁松动及杂物、粉尘,并涂刷粘层沥青。(4)填入沥青混合料(低温、潮湿季节宜用乳化沥青拌制)并整平。(5)用小型压实机具或铁手夯将填补好的部分压实。如果坑槽较深(大于7cm),应分2-3次夯实。(6)热补法修补。采用热修补养护车,用加热板加热坑槽处路面,翻松被加热软化铺装层,喷洒乳化沥青,加入新的沥青混合料,然后搅拌摊铺,压路机压实成型。若因基层局部强度不足等使基层破坏而形成坑槽,应先处治基层,再修复面层。

3.4松散的预防措施、处理措施

3.4.1松散的预防措施

(1)选用合格的原材料,粗集料尽量选用碱性石料(若选用酸性石料应在混合料中增加抗剥离剂),特别严格控制细集料含泥量及矿粉掺量以增强沥青混合料的粘结力。

(2)严格控制施工温度及压实效果。沥青混合料施工温度过高会导致沥青老化,降低与矿料的粘附性,温度过低会导致混合料压实困难,造成混合料内部空隙率过大。?

(3)严格控制沥青用量及混合料均匀性,防止混合料离析。

3.4.2松散的处理措施

(1)因沥青用量偏少或低气温施工造成的沥青面层松散,应先将已松动的矿料收集起来,在气温升至15°C以上时,按0.8~1.0kg/m2的用量喷洒沥青,再均匀洒上3~6mm的石屑或粗砂(5~8m3/1000m2)。然后用轻型压路机压实。对松散路面处理后,再作稀浆封层。

(2)对于因油温过高,沥青老化失去粘结性而造成的松散和沥青与酸性石料间的粘附性不良而造成路面松散,应将松散部分全部挖除后,重作面层。

(3)由于基层或土基软化变形而造成的路面松散,应先处理好基层后,再重做面层。

3.5沉陷的预防、处理措施?

3.5.1沉陷的预防措施?

(1)路基施工时,严格按现行公路路基施工技术规范要求进行,确保路基压实度。

(2)严格控制路基填料,保证相同土质填料层厚度不得小于50公分。

(3)合理安排不同土质的层位。

(4)完善路基路面排水系统。

(5)做好软基处理以及桥涵结构物回填部分的施工。

3.5.2沉陷的处理措施?

(1)因路基不均匀沉降而引起的局部路面沉陷,若土基和基层已经密实稳定,不再继续下沉,可只修补面层:1)路面略有下沉,无破损或仅有少量轻微裂缝,可在沉陷处喷洒或涂刷粘层沥青,再用沥青混合料将沉陷部分填补,并压实平整。2)因路基沉陷导致路面破损严重,矿料已松动、脱落形成坑槽的,可按坑槽的处理措施处理。

(2)因土基和基层结构遭到破坏而引起路面沉陷,应先处置好基层后再重作面层。

(3)桥涵台背因填土不实出现不均匀沉降,可根据情况采取以下处理措施:

1)挖除沥青面层,在沉陷的部分加铺基层后重作面层。

2)台背填土压实度不足的,应重新压实处理。

3)若存在软基,应做换填处理。

4)采用注浆加固处理。

3.6车辙的预防、处理措施?

3.6.1车辙的预防措施

(1)沥青混合料上、中、下面层最好采用密实—骨架型级配,具有较高的抗车辙能力和抗滑能力。

(2)细集料中的粉尘要经过除尘设备除尘且其中的砂当量一定不能超标,以提高沥青混合料的抗高温车辙性能。

(3)根据工程所在地气候条件,交通量情况,考虑选用高、低温性能良好的改性沥青。如采用基质沥青建议增加对沥青感温性指标针入度指数的检测等,?若采用改性沥青或改性沥青混凝土,严格控制沥青用量,尽可能提高沥青混合料的动稳定度,从而改善抗车辙能力。

(4)施工时尽量使三层面层连续摊铺,减少污染,加强层间连接。另外,粘(透)层油建议采用橡胶改性乳化沥青,沥青含量在60%左右最佳。?

(5)?严格控制压实度,适当减少空隙率。?

(6)严格控制沥青用量。

(7)改善碾压工艺,?严格控制石料不被压碎。

3.6.2车辙的处理措施

(1)车道表面因车辆行驶推移而产生的车辙,应将出现车辙的面层切削或铣刨清除,然后重铺沥青面层。高等级公路可采用沥青玛蹄脂混合料或SBS改性沥青混合料修补。

(2)路面受横向推挤形成的横向波形车辙,如果已经稳定,可将凸出的部分清除,在波谷部分喷洒或涂刷粘结沥青并填补沥青混合料,找平、压实。

(3)因面层与基层间有不稳定的夹层而形成的车辙,应将面层挖除,清除夹层后重作面层。

(4)由于基层强度不足、水稳性能不好,使基层局部下沉而造成的车辙,应先处治基层再作面层。

3.7推移、拥包、波浪预防、处理措施

3.7.1推移、拥包、波浪预防措施

(1)加强路面基层施工质量,提高基层平整度是有效防治该类病害的条件之一。提高混合料压实后的内在稳定性,适度降低沥青和细集料的含量,提高混合料中多角碎石颗粒的含量,施工摊铺时尽量避免搅拌不匀的现象,如出现时可采用人工局部挑出。另外运输途中绝不能出现颠簸严重、运输时间长的情况。再者,沥青面层铺筑前透层油的洒布尤为重要,透层油洒布前首先必须认真清扫基层表面浮土及杂物并且保证透层油洒布的均匀性和设计用量,提高基层与面层的粘结力。

(2)有效阻止超载车辆。随着油价上涨等原因,近年来超载车辆越来越多,与设计荷载相比超载十分严重。

3.7.2推移、拥包、波浪处理措施

(1)已趋于稳定的轻微拥包,应将拥包用机械或人工挖除,除包后,路表不平整,应予以处治。

(2)因面层沥青用量过多或细料集中而产生较严重拥包,或路面连续多次出现拥包且面积较大,但路面基层尚属稳定,则应除去拥包,并低于路表面约10mm。扫尽碎屑、杂物及粉尘后用热沥青混合料重做面层。

(3)因基层局部含水量过大,使面层与基层间结合不良而被推移变形造成的拥包,应把拥包连同面层挖除,将水分晾干,或用水稳定性较好的材料更换已变形的基层,再重作面层。

(4)由于基层局部强度不足或水稳性不好,使基层松软而导致的拥包,应将面层和基层完全挖除,若有软基还必须处理好软基后,重作基层和面层。

(5)面层原因形成的波浪的处理措施:1)路面仅有轻微波浪,可在波谷部分喷洒沥青,

并匀撒适当粒径的矿料,找平后压实。2)波浪的波峰与波谷高差起伏过大时,应顺行车方向将凸出部分铣刨削平,并低于路表面约10mm,削除部分喷洒热沥青,再匀撒一层粒径不大于10mm的矿料,扫匀,找平并压实。3)严重的、大面积波浪,应将面层全部挖除,然后重铺。

(6)若面层与基层之间存在不稳定的夹层,面层在行车荷载的作用下推移变形而形成波浪,应挖除面层,清除不稳定的夹层后,喷洒粘结沥青,重铺面层。

(7)因基层强度不足,或稳定性差等原因造成的波浪,应先对基层进行处治,再重作面层。

3.8泛油的预防、处理措施

3.8.1泛油的预防措施

在配合比设计阶段必须严格按照试验规程进行最佳油石比的选定;在施工过程中严格按照工程师批准的配合比进行施工,任何人不得随意改变生产配合比。

3.8.2泛油的处理措施

(1)只有轻微泛油的路段,可撒上3-5mm粒径的石屑或粗砂, 并用压路机或控制行车碾压。

(2)泛油较重的路段,可先撒5-10mm粒径的碎石,用压路机碾压。待稳定后,再撒3-5mm粒径的石屑或粗砂,并用压路机或控制行车碾压。

(3)面层含油量高,且已形成软层的严重泛油路段,可视情况采用下述方法之一进行处治:

1)先撒一层10-15mm粒径(或更大的)碎石,用压路机将其强行压入路面,待基本稳定后,再分次撒上5-10mm粒径的碎石,并碾压成型。

2)将含油量过高的软层铣刨清除后,重作面层。

4从设计、施工、道路养护简述路面病害的根治

4.1设计方面

从目前的设计来看,结构层的设计偏薄,路面基层、底基层满足不了行车载荷的要求,为满足沥青路面强度和承载能力要求,路面结构设计时就要特别考虑特大车辆载荷对路基路面所产生的影响。(1)在进行半刚性路面设计时,首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料作基层。(2)选用松弛性能好的优质沥青作沥青面层。在缺少优质沥青的情况下,应采取改善沥青性质的措施。(3)在稳定度满足要求的前提下,优先选用针入度较大的沥青作沥青面层。(4)沥青面层采用密实骨架型沥青混凝土。(5)采用合适的沥青面层厚度,确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。

4.2施工方面

优秀的设计、合理的工期是修筑高质量道路的基础,而科学施工则是高质量的保证。首先是对材料的选配,特别是集料场应固定,选择一个能保证施工进度的厂家拌料,使材料级配始终处于受控状态,不能偏离级配中线太远。在施工过程中从几方面进行控制:(1)严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,使混合料的含水量等于或略大于最佳含水量。(2)半刚性基层碾压完成后,要及时养生。(3)半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青作透层或封层。(4)透层或封层完成后,应尽快铺筑沥青面层。沥青的选用十分关键,要挑选符合各项规范要求的沥青,特别是沥青针人度、延度指标必须严格把关。在北方施工由于这些年的气候偏暖,因此沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青。此外,透层油、粘层油沥青应采用与沥青混凝土同一种沥青,特别是油石比的选择应考虑粘层油、透层油泛油时的影响。(5)沥青混凝土施工期间,交通管制必须有专人负责,禁止非施工车辆上路,防止上路机械漏油,保持路面干净整洁。

4.3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。在出现病害先兆后,及时对路面进行预防性养护要比发生了大的病害后再去处理简单,预防性养护是一种周期性的强制保养措施,可节省费用,具有重要的经济意义。

4结语

沥青混凝土路面病害的产生有多方面因素,无论设计方面还是施工方面都存在一些不足。鉴于目前沥青混凝土路面病害早期化的特点,在优化设计的同时,更为重要的是应该加强施工管理、提高现场施工质量,规范施工,尽量提高沥青路面的使用性能,延长使用寿命,提高投资效益。?同时应注重沥青公路管理及养护,采取积极有效措施,严格控制超载车辆上路,以减少超载车辆对路面的破坏。认真贯彻“预防为主、防治结合”的方针,加强科学研究,建立路面养护管理系统,对路况进行跟踪观测,及时采取预防措施,发现问题或隐患,应及时处治,以免进一步酿成大的病害。同时,应加强对路面病害处治方法的研究,以不断提高路面养护质量。

参考文献

[1]JTJ?073.2-2001.公路沥青路面养护技术规范.北京:人民交通出版社,2001.

[2] JTG F40—2004.公路沥青路面施工技术规范.北京:人民交通出版社,2004.

论文作者:张向元

论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第21期

论文发表时间:2019/12/16

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沥青混凝土路面质量的影响因素与病害成因分析和防治论文_张向元
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