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浅谈沥青混凝土路面病害分析及处治

2014-08-30梁俊涛王颖如

科技视界 2014年23期
关键词:面层集料沥青路面

梁俊涛 王颖如

(濮阳县公路管理局,河南 濮阳 457100)

沥青路面因具有地质条件适应性强、行车舒适、维护方便等优点而被广泛用于我国公路建设。但是,随着一条条公路的建成并投入运营,沥青路面病害现象也越来越引起业内人士的普遍关注。

1 沥青混凝土路面病害成因分析

1.1 裂缝

沥青混凝土路面裂缝主要有纵向裂缝和横向裂缝两种。

(1)纵向裂缝的产生主要是由于地基和填土在横向不可避免的不均匀性所造成的,特别是在旧路基拓宽地段,由于土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度控制不严,尤其在有表面水渗入的情况下,这些地段往往是纵向裂缝的高发区。

(2)横向裂缝的产生往往是由于温度应力的作用而产生的疲劳裂缝。这种温度裂缝往往起始于温度变化率最大的表面并很快向下延伸,并随着时间增长造成沥青老化,沥青面层的抗裂缝能力逐年降低,温度裂缝也随之增加。面层裂缝一旦发生冲刷、唧浆就会产生以缝为中心的下陷形变,同时引起裂缝两侧产生新裂缝甚至碎裂破坏。

1.2 变形(以网裂、沉陷为例)

沥青混凝土路面常能发生网裂、沉陷病害,且在网裂、沉陷处常伴有唧浆现象。如网裂、沉陷不及时处理,在雨后极易形成坑槽。沥青路面网裂、沉陷的形成主要有以下几方面原因。

网裂:由于水渗入表面层后滞留在表面层的下部和下层的交界面上,因此在长期行车荷载作用下,沥青膜开始从面层的底部剥落并逐渐向上扩展,随着下部大量碎石上沥青的剥落,沥青混凝土也就失去了强度从而产生网裂和形变。

坑洞:在行车荷载作用下,特别在降雨过程中和雨后行车道上的局部网裂会逐渐松散,松散的石料被车轮甩出形成坑洞。由于沥青混凝土的不均匀性,坑洞总是先在沥青混凝土空隙率较大处产生,随着时间推移,将会造成路面大面积破损。

唧浆:当水透入沥青面层并滞留在半刚性基层顶面时,在大量高速行车作用下,自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料形成灰浆,灰浆又被行车压唧,通过各种形状不一的裂缝(纵、横、斜裂缝及网裂)到路表面形成唧浆。在灰浆数量大的情况下,可能很快形成更为严重的裂缝,在数量小的情况下,可使路面形成网裂或形变。某处一旦有灰浆唧出,该处很快就会产生网裂和形变,随后的降水就更容易透入,并形成恶性循环,最终导致路面严重破坏。

1.3 松散

松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落,从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的主要原因。可能导致松散的情况还有:

(1)集料颗粒被足够厚的粉尘包裹,使沥青膜粘结在粉尘上,而不是粘结在集料颗粒上,表面的摩擦力磨掉沥青膜,并使集料颗粒脱落。这种情况的产生主要是由于集料含泥量超标所造成的。

(2)表面离析处往往缺少大部分细集料,离析面上粗集料与粗集料相接触,但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。随时间增长,沥青会老化,沥青膜剥落会使沥青与集料的粘结力减弱,孔隙中的水冻结会破坏粘结力,或足够大的摩擦力会破坏离析面上的集料颗粒而产生松散。

(3)沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力,如果混合料密实度不够,集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。

1.4 其他(以泛油为例)

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。在严重泛油路段,沥青面层表面发光发亮,以摩擦系数和表面构造深度表征的抗滑性能达不到行车要求时往往会造成交通事故。沥青用量过大是产生沥青面层泛油的最主要原因。

(1)沥青混合料配合比设计的击实功不够。我国在设计沥青混合料配合比时通常采用马歇尔试验方法。目前由于各种原因室内试验所得到的密度远远低于使用过程中所达到的最终密度,这使现场施工中产生沥青用量过大。

(2)施工控制不严和管理不善。

(3)少数施工单位习惯于使用沥青用量过大的混合料。有些人认为沥青用量越大,裹覆矿料的沥青膜越厚,沥青混合料的粘结力就越大,但实际情况恰恰相反。

2 沥青混凝土路面早期病害预防措施

2.1 裂缝

(1)在路基施工过程中特别在路基拓宽地段、路桥(涵)衔接处严格控制填土厚度及填料的均匀性,并保证达到规范要求的压实度,可有效防止裂缝的形成。

(2)沥青往往随着时间增长而老化,沥青面层的抗裂缝能力会逐年降低,所以采用优质沥青会明显减少温度裂缝。试验证明,在其它条件相同的情况下,采用较稀(针入度大)的沥青有利于减少温度裂缝。

(3)沥青面层常有因基层施工质量不高而引起的反射裂缝。因此,在基层施工中,及时的养护、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。

2.2 坑槽

路面坑槽应在不中断交通的情况下快速修补好,这需要先进的路面综合修补设备作保证。目前路面坑槽的修补方法根据使用的路面综合修补设备分为两种,一种为冷补法;一种为热补法。这两种修补方法现已广泛应用于高速公路沥青路面坑槽修补中,但各有优缺点。冷补法可适用于不同深度的坑槽修补,但坑槽修补后存在明显的接缝,如处理不好易渗水,使接缝处出现唧浆,造成新的破坏,修补所需时间较长,雨天及寒冷季节施工质量不能保证;热补法可基本适于全天候修补坑槽,坑槽修补后无接缝,修补所需时间短,废料可以重新利用,但对于较深的坑槽修补效果不易保证。

对于已发生唧浆的地方,修补的方法同路面坑槽修补方法,但应将松软的基层挖掉,将坑槽烘干,并采用与基层材料相同的材料或直接采用沥青混合料先将坑槽填补至基层顶面标高,然后再按路面坑槽修补方法修补。

2.3 路面沉陷及变形

路面沉陷及变形的发展是一个渐变的过程,路面沉陷及变形积累到一定量时对行车的平整舒适有明显的影响,此时,无论沉陷及变形是否稳定都必须进行处治。因此,应加强观测,以确定沉陷及变形处治的合理时间。据现场观测,当车辆以100km/h 速度行驶通过纵向10m 范围内沉降量大于3cm 的段落时,将有明显的跳车感觉。因此,以此指标为原则确定是否处治,处治的方法主要为铣刨沉降段路面,进行重新摊铺。

(1)测定标高 确定铣刨范围

(2)铣刨原路面

(3)喷洒粘层油

(4)挂线调标高

(5)碾压成型

对于基层和土基结构破坏而引起的沉陷,必须先将基层和土基处治好,然后才可修复面层。

2.4 泛油

(1)对于路表轻微泛油,表面石子仍外露的路段,可不作处理。

(2)对于因局部施工质量差引起水损坏且出现坑槽等破坏的,宜按坑槽修补方法处治。

(3)对于大段泛油严重,摩擦系数降低较多,影响行车安全的,可采用碎石压入法处治或铣刨原路面重新摊铺面层。

路面破损已成为沥青路面的主要危害之一,各级交通管理部门都应引起足够的重视,并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工,有针对性采取一系列预防和改善措施。同时,必须建立健全质量保证体系,从管理部门、设计部门到施工部门,层层重视、层层控制、层层落实。只有这样,才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的发生,使城市道路建设质量全面提高,更上新台阶。

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