高速公路沥青路面病害的成因与处理

2012-08-15张海雷

山西建筑 2012年5期

张海雷

0 引言

沥青路面是指用沥青作结合料铺筑面层的路面的总称。沥青混凝土路面属于柔性路面结构，路面刚度小，在荷载作用下产生的弯沉变形大，路面本身抗弯拉强度低。沥青路面具有表面平整、无接缝、行车平稳、振动小、噪声低、施工期短、养护方便等优点，其缺点:对温度敏感性较强，夏季发软冬季开裂。在低温和雨季季节，热拌沥青混合料路面基本不能施工。种种原因造成沥青路面病害的种类有:裂缝、坑槽、车辙和推移、泛油、松散等。

1 高速公路沥青路面病害的成因

1.1 病害总成因

有设计和原材料、沥青混凝土配合比及混合料、施工质量、外界原因(荷载、气候水文地质条件)等方面的因素。

1.2 裂缝成因

1)纵向裂缝形成的主要原因有:地基、路基施工和水的渗透破坏等。

2)横向裂缝形成的主要原因有:材料收缩、沥青及混凝土的温缩、差异沉降等引起的横向裂缝。

3)网裂形成的主要原因有:路面结构设计不合理，路基路面压实度不足，路面材料配合不当或拌和不均匀等使沥青与石料粘结性差。路面出现横向、纵向裂缝后未及时封填，致使水分渗入下层，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，基层表面被逐步掏空，产生网裂。沥青老化和汽车严重超载，使基层产生疲劳破坏。

1.3 坑槽成因

1)水损害形成坑槽是沥青路面早期破坏最常见的现象之一。

2)车辆修理把油渗入路面，污染使沥青混合料松散，经行车碾压逐步形成坑槽。

3)地基影响。

1.4 车辙和推移成因

1)车辙形成的主要原因有:道路交通、气象条件、纵坡影响。2)推移形成的主要原因有:超限超载车辆的影响;路面基层强度、表面质量、透层油对面层的影响;沥青路面施工质量的影响。

1.5 泛油成因

混合料组成设计不当、混合料拌和控制不严、粘层油用量不当、施工质量差、水破坏。

1.6 松散成因

1)集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力使颗粒脱落。2)集料颗粒被粉尘包裹，使沥青膜粘结在粉尘上，没有粘结在集料颗粒上，表面的摩擦力磨掉沥青膜，并使集料颗粒脱落。3)表面离析处缺少大部分细集料，离析面上粗集料之间相接触，但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。4)沥青混凝土面层如果混合料密实度不够，集料就易脱落形成局部松散。5)沥青混合料拌和温度控制，石油沥青拌合出厂温度要求在120℃ ～165℃，有的沥青混凝土达到180℃，温度过高可能导致沥青变质，没有粘性使混合料松散。6)路面污染。

2 高速公路沥青路面病害的预防

2.1 裂缝

2.1.1 改进施工方法

路基施工过程中在路基拓宽地段、路桥(涵)衔接处严格控制填土厚度及填料均匀性，并保证压实度要求。沥青路面进行半幅摊铺时，采取合理措施处理纵向冷接缝。

2.1.2 试验预防

利用光弹试验对高速公路沥青路面早期裂缝进行预防，面层和基层均无裂缝的情况下，表面降温30℃在面层中产生温度应力分布;有裂缝时试验得到温度应力分布状况。

2.1.3 严把施工质量

严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范允许的范围内。碾压完成后要及时养生，在养生结束后立即用乳化沥青做透层或封层，之后尽快铺筑沥青面层。

2.1.4 确保沥青混合料配比合理

采用优质沥青会减少温度裂缝。采用较稀(针入度大)沥青有利于减少温度裂缝。

2.1.5 加强养护

沥青面层常因基层施工质量引起反射裂缝。因此，基层施工及时养护，良好的接头处理及整体强度是有效防治沥青面层反射裂缝的有效方法之一。

2.1.6 改良设计

半刚性路面设计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强度材料做基层。选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在稳定度满足要求的前提下，优先选用针入度较大的沥青做沥青面层。沥青面层采用密实型沥青混凝土。

2.1.7 技术改进

1)沥青路面面层用沥青—橡胶(粘稠沥青75%+磨细硫化橡胶粉25%)混合料铺设一层厚约10 mm的薄层。构成应力吸收薄膜，以提高路面的抗拉强度和减小温度对路面开裂的影响。2)路面面层与基层之间，采取沥青—橡胶混合料铺设一层应力吸收薄膜夹层，也能有效地防止路面的反射开裂。

2.2 坑槽

选用粘附性和抗老化性强的沥青，混合料合理级配;严格控制混合料出厂、摊铺、碾压及终了温度，确保压实度、厚度和平整度达到规定要求;确保路表排水畅通，对裂缝、小面积松散、沉陷等作用及时维修，避免发展为坑槽。

2.3 车辙、推移

2.3.1 车辙预防

1)材料选择:a.集料:采用坚硬、粗糙、形状接近立方体、棱角性好、与沥青粘附性强的粗、细集料;控制天然砂用量不超过10%;改善集料加工工艺，减少针片状颗粒含量，控制破碎里氏破碎面比例。b.沥青:选用粘度较高、针入度较小、软化点较高和含蜡量较低的沥青;重载交通路段上面层、中面层、爬坡路段沥青路面下面层采用外掺剂进行改性。按照纵坡坡度和坡长，提高沥青的PG等级1级～2级，以提高劲度模量，抵抗车辙。

2)沥青混合料配合比设计:优化矿料级配;控制沥青用量;合理调整配合比设计;采用GTM方法、SUPERPAVE方法设计混合料，加大其成型压力，增加马歇尔击实次数，在规定条件下进行车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验、弯曲试验等，以检验沥青混合料的各项路用性能。

3)沥青面层结构设计:按照各结构层功能分别设计。上面层具有抗车辙、抗老化、低温和抗磨耗能力。中间层具有较高模量。下面层具有抗疲劳和抗水损坏能力。基层控制层底压应变，具有高柔性、良好的水稳定性和抗疲劳性能。

4)施工过程质量控制:采用合理碾压工艺提高压实度，控制残余空隙率。减少混合料离析，缩小沥青用量允许误差的范围，将允许误差±0.3%缩小至±0.2%，并做全程监控。调整施工工序，尽量使面层连续摊铺，减少污染，层间洒布乳化沥青粘层，做好下封层，减小施工变异性。

5)交通与环境控制:夏季高温封闭重载交通，做好路面洒水降温工作。

2.3.2 推移预防

加强路面基层施工质量提高基层平整度。透层油洒布前，认真清扫表面浮土及杂物并且保证透层油洒布均匀和设计用量，提高基层与面层的粘结力。

2.4 泛油预防

提高混合料压实后的内在稳定性，适度降低沥青和细集料含量，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。配合比设计必须严格按照试验规程进行最佳油石比的选定。

2.5 松散预防

选用合格原材料，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。严格控制沥青混合料均匀性、施工温度及压实效果，防止混合料离析。

3 高速公路沥青路面病害的处理

3.1 裂缝处理

裂缝产生后及时选用适宜、经济可行的处理方法进行维修控制，以防止路面破坏。常见处理方法有灌油修补法、乳化沥青稀浆封层、沥青混合料罩面法。

3.2 坑槽处理

处理应快速修补不中断交通，根据路面综合修补使用的设备其修补方法分为两种:冷补法，热补法。

3.3 泛油处理

1)路表轻微泛油，表面石子外露，可不作处理或撒3 mm～5 mm粒径的石屑或粗砂，并碾压。2)因局部施工质量引起水损坏且出现坑槽，可先撒5 mm～10 mm粒径的碎石碾压。待稳定后，再撒3 mm～5 mm粒径的石屑或粗砂，并碾压或按坑槽修补方法处治。3)大段泛油严重，摩擦系数降低较多，影响行车安全，可先撒10 mm～15 mm粒径(或更大的)碎石碾压，待稳定后，再分次撒上5 mm～10 mm粒径的碎石，并碾压成型或将含油量过高的软层铣刨清除后，重作面层，采用碎石压入法处治或铣刨原路面重新摊铺面层。4)面层与基层粘结不良而脱皮先清除松动部分，喷洒粘层沥青重新铺面层;属于面层本身颗粒重叠，油料分布不均而脱皮将面层翻修;面层与封层粘结不良脱皮的，先清除脱皮松动部分，喷洒粘层沥青重新封层。

3.4 车辙、推移处理

1)车辙处理:路表有明显车辙且深度不小于15 mm，采用铣刨中上面层重新铺筑的方案;车辙深度不小于30 mm采用铣刨面层重新铺筑方案;车辙不大于15 mm结合其附近路面情况考虑治理方案，如果没有其他病害，暂不治理或结合以后的罩面设计进行。2)推移处治:沥青面层磨损、横向推移应清除不稳定层，用铣刨机拉毛重铺面层;基层或土基不稳定应进行补强处理后再修复面层;因基层施工质量引起的车辙、推移，在重新摊铺面层前先处理好软弱基层。