沥青混凝土路面病害与防治

2019-08-06刘松阳

建材发展导向 2019年2期

关键词：矿粉面层集料

刘松阳

（贵阳市建筑管理处，贵州贵阳 550000）

1 沥青混凝土路面的病害及其分类

路面的使用性能可分为功能和结构两大类，使用过程中路面的使用性能（平整度、抗滑能力、结构损坏和承载能力）会随行车荷载和环境因素的作用而逐年变化。

1.1 损坏类型

路面产生损坏的原因是多方面的（车辆荷载、气候与环境、施工与管理、养护等），结构损坏所表现出的形态和特征也是多种多样的。依据损坏的形态、特征和原因，对损坏进行分类。

（1）裂缝或断裂类--路面结构的整体性因裂缝或断裂而受到破坏；

（2）永久变形类--路面结构虽仍保持整体性，但在各种因素的作用下外形产生较大的变化；

（3）表面损坏类--路面表层部分出现的局部缺陷，如材料的散失磨损等；

1.2 损坏分级

各种路面损坏都有一个产生和发展的过程。不同程度的损坏，对于路面使用性能有不同程度的影响。

对于裂缝或断裂类损坏，分级时主要考虑对结构整体性影响的程度，可采用缝隙宽度、边缘碎裂程度、裂缝发展情况等指标表征。对于变形类损坏，主要考虑对行车舒适性的影响程度，可采用平整度作为指标进行分级。对于表面损坏类，往往可以不分级。下表给出了路面损坏类型及对应的分级。

2 沥青混凝土路面破坏的预防与处理

2.1 基层对沥青路面病害形成的影响分析

2.1.1 基层反射裂缝

半刚性基层沥青路面最大的缺陷之一是随着长久的温度与湿度的变化容易产生收缩裂缝，然后自基层向上扩展到沥青表面形成反射裂缝。裂缝的出现往往是沥青路面损坏加剧的开始，导致雨水沿裂缝下渗，软化半刚性基层造成基层强度不足而形成唧浆、沉陷、啃边等病害。

沥青路面破损分类分级

2.1.2 基层厚度对病害形成的影响分析

基层的厚度一般按照设计计算同时结合经验确定，应该不会对路面早期病害的形成构成多大的影响。然而由于目前施工水平、施工设备、施工管理等的限制，以及市政工程重视工期、忽视质量等的特点，很容易造成施工缺陷而引发路面病害的形成。基层缺陷是诱发沥青路面龟裂唧浆的主要原因，主要体现在基层厚度、分层施工中上下基层的分层厚度以及上下基层分层施工的时间间隔等三方面。

2.1.3 基层强度对路面病害形成的影响分析

有些路段不存在分层施工的情况仍存在路面唧浆，究其原因，主要是基层局部强度不足所造成。在施工过程中，由于基层局部拌和不均、压实不足和粗细集料离析而造成半刚性基层未形成整体强度，开放交通后基层的局部缺陷引起面层开裂，雨水沿着裂缝浸入后产生唧浆，将基层的细集料和胶结材料随泥浆一起向上涌出，基层整体强度进一步下降而使得面层状况恶化，形成网裂和局部沉陷。

在城市道路中沥青路面结构半刚性基层应用较多的是具有强度高、刚度大、稳定性好、耐久性好特点的水泥稳定碎石层。但在实际施工程中，由于材料设计组成不合理（如水泥剂量过大、细集料过多等），或施工不当（含水量过大、拌和不均匀、养生不好等），产生干缩裂缝；在其上铺筑面层后，在行车和温缩应力的共同作用下，使面层在基层开裂处产生由下而上扩展的反射裂缝。

2 沥青面层对沥青路面病害形成的影响分析

沥青路面的耐久性也主要依赖于沥青与集料之间的粘附程度，虽然施工方法、交通条件、环境因素以及混合料的性质对沥青路面的性能有影响，但水和矿料的作用是影响沥青路面耐久性的主要因素之一。无论在冰冻地区还是南方多雨地区，水损害都可能发生。水害发生后使得沥青与集料脱离从而使路面出现松散、剥落、坑洞等病害，严重危害道路的使用性能。水对沥青路面的冲刷导致的唧浆，加速路面不规则裂缝、坑槽的形成与发展，并导致路面下陷，是路面早期破损的主要原因之一，另外原材料和施工工艺存在某些不足是导致沥青路面病害产生的原因之一。具体主要体现在以下几个方面。

1）面层结构的粗集料的压碎值达不到规定的要求。有些粗集料因有明显的裂痕，或粗集料中含有风化石，以及较多的细长扁平软质集料的存在，在行车荷载和环境等因素的反复作用下被压碎，而使得粗集料偏低。

2）对于填料应采用石灰岩或岩浆中的强基性岩石（憎水性石料）经磨细得到的矿粉，而实际在施工过程中有的矿粉并非用碱性石灰岩研磨而成。拌和机回收的矿粉按规范可用作填料的一部分，但用量不能超过总量的50%，且不得含有杂质，掺有回收矿粉的填料的塑性指数不得大于4%等要求，而事实上有的路段全部采用回收矿粉作为填料使用，也未进行必要的试验研究，回收矿粉最大的隐患就是本身含泥量过高，必将影响沥青与集料的粘结。此外增加了矿粉的用量，由于矿粉偏多，沥青被矿粉吸走造成沥青用量偏低，就很容易造成沥青路面早期松散剥落，最终发展成为坑槽等病害。

3）沥青面层空隙率的分析

（1）、路面压实度不足是导致路面空隙率过大的主要原因之一。

（2）、本身的集料级配组成可能不合理是导致路面空隙率过大的根本原因。

（3）、面层施工时出现粗细集料的离析，造成不均匀性。由于空隙率过大，特别在潮湿多雨地区，连续下雨的季节其面层结构实际上长期处在饱水状态，在车轮荷载的作用下部分路面结构的水变成了有压水，特别是夏季沥青路面温度高达50~60℃，导致面层内的水温升高加剧了集料上的沥青薄膜的剥离，造成路面松散脱落，最终形成麻面、松散、坑槽、唧浆等病害。

4）面层压实度的分析

沥青混合料的压实度越高，其空隙率就越小，其稳定度、抗拉强度就越大，其疲劳寿命就越长，在使用过程中产生的压缩变形也就越小（抗车辙能力就越强），从而使沥青面层的初期良好平整度和其他优良品质能维持较长的时间，具有优良的耐久性。

5）沥青路面的水损害

沥青路面的水损害来源于沥青膜从集料表面的剥落，其条件是水分浸入到沥青与集料的界面，改变了沥青--集料--水分之间的关系所造成的。那么预防与减少水损害的关键就要通过两个途径来实现：

（1）防止或减少水分浸入沥青混合料内部和沥青与集料的界面中去；

减少空隙率，沥青混合料的级配是最主要因素。空隙水在长期的交通荷载作用下产生动水压力破坏沥青膜与集料的粘附性，造成沥青膜从集料表面剥离，与此同时剥落了的沥青膜在动水压力的作用下向上挤出表面形成泛油，下面层形成松散，减少混合料的空隙率，从而提高面层的整体水稳性。此外提高面层的压实度也是减少空隙率的技术途径之一。

（2）提高沥青与集料的粘附性，提高集料之间的粘结力。

集料方面主要措施是采用亲油性的碱性集料、保证集料表面洁净、对集料进行预处理以交换集料表面易被水移动的离子等；沥青方面主要是提高沥青本身的粘度以增强其抗剥落性能，主要可采用橡胶或树脂改性沥青，

3 其他方面对沥青路面病害形成的影响分析

3.1 排水设计对沥青路面病害形成的影响分析

中央分隔带采用凸形而使得大部分降水排到路面，但仍有小部分水渗入中央分隔带内，特别是在凹曲线段；在设计上尽管采取了一系列的措施，如设置雨水箅子，及横向排水管，但横向排水管埋设后，在路基碾压时容易把其压坏，同时容易导致压实度不足，在底基层中形成薄弱点，最终影响到基层的强度；此外检查井井壁用砖砌筑，密封性不好，容易产生渗漏。

3.2 沥青下封层的分析

下封层是为了防止水分浸入基层而铺筑在面层下面的沥青混合料薄层，它是把已浸入沥青面层中的水分与基层隔离而设置的最后一道屏障，特别在多雨地区，设置下封层对有效防止基层唧浆显得尤为重要。目前常用的方法是透层油+封层或透层油+乳化沥青稀浆封层的方法，但由于施工单位对质量认识不深，下封层在施工时粘轮起皮，失去封层应有的功能；再者下封层被现场垃圾、灰尘污染而削弱层间结合。因此下封层不理想或无下封层而使得浸入下面层的水分无法与基层隔离开来是诱发沥青路面产生早期唧浆的重要原因之一。