市政道路沥青路面早期病害原因分析及防治措施

2023-01-13张永刚

建筑与装饰 2022年6期

张永刚

上海建工四建集团有限公司上海 200126

引言

沥青路面早期病害，是指沥青道路受交通荷载及自然环境等多种因素影响，路面过早产生的影响道路使用功能和稳定性能的各类常见质量通病及危害。实践证明，在市政道路施工及养护过程中及时采取有针对性的病害防治措施，能有效预防和治理沥青路面过早产生常见的质量病害，既能提升行车舒适度和交通安全度，又能延长道路使用期限。

1 市政道路沥青路面早期主要病害类型

现阶段，市政道路沥青路面的早期常见病害主要有裂缝类、变形类、松散类、缺损类等几种类型。

1.1 裂缝类病害

裂缝类病害，是指沥青道路在投入使用期间面层产生的不规则裂纹和缝隙，表现形式有横向裂缝、纵向裂缝、反射裂缝、龟纹裂缝及网状裂缝等形式。这类病害的基本特征是绝大多数发生在冬季，裂缝的形状往往是不规则的，表现形式也呈多样性。沥青路面一旦出现此类病害，如果不及时进行治理，裂缝会逐渐蔓延和扩展，使道路面层破坏加重，严重影响道路整体质量和使用年限。

1.2 变形类病害

变形类病害，是指沥青道路面层结构受气候变化和荷载因素影响产生的不同程度的形态改变，直接影响路面的平整度和美观度。这类病害大多出现在夏季高温时期，车辙和涌包鼓堆是这类病害的典型代表。

车辙是沥青道路在频繁的交通荷载作用下，沥青路面在车辆行驶轨迹带部位产生的纵向凹槽形压痕变形，如果不及时治理变形会呈累加趋势，车辙会越来越严重。

涌包鼓堆是沥青路面在重交通荷载作用下，表面层油料顺轮胎挤推力方向产生的涌动隆起变形现象。这种变形多数出现在车辆制动较频繁的路口处。

1.3 松散类病害

松散类病害是道路面层局部呈现出的枯料、离析泛油、构筑物处翘边等不坚实状态。其症状为沥青混合料粗细集料离析明显，粗骨料较集中，骨料间黏结不紧密，表面呈松散不坚实状。沥青路面局部出现花白枯料、离析泛油是这类病害的典型代表，其显著特点是面层粗糙松散，表面微坑较多，路面外观质量差，容易破碎，行车胎噪声较大等。

1.4 缺损类病害

缺损类病害是道路面层出现的各种缺失破损的统称，主要表现为路面出现坑洼洞槽、烂井口、啃边缺损等现象。这类病害是由于路面在车辆动载及外部环境等多重因素的作用下，面层结构局部出现破损脱落、剥离缺失而形成的坑洼洞槽、烂井口及啃边缺损病害。缺损类病害对道路造成的危害最为严重，直接影响道路的稳定耐久性和交通安全性[1]。

2 市政道路沥青路面早期病害成因

2.1 裂缝类病害成因

2.1.1 横向裂缝成因：各种横穿道路的暗埋市政管道及管线较多是市政道路的一大特点，这些管道及缆线大多都采用直埋的方式铺设在道路面层之下的基层材料中。由于管道下沉引起基层材料的不均匀沉降以及基层材料干缩开裂，导致沥青面层产生与管道走向及基层开裂方向一致的裂缝。

2.1.2 纵向裂缝成因：高填方路基或填挖结合路基填筑施工难免会用到不同性能指标的路基填料。由于不同性能的路基材料压实系数和沉降系数的差异，以及新旧路基材料填筑施工在接茬部位处理不到位产生不同程度的沉降，导致道路沥青面层产生与基层沉降位移方向一致的裂缝。

2.1.3 反射裂缝成因：这类裂缝主要是由于道路面层之下的刚性基层产生各种开裂破坏导致的。当道路基层产生开裂破坏后，在其承受荷载时失去了有效抵抗拉应力的作用，便将这种拉应力自开裂位置逆向传递到面层，导致面层结构在裂缝处的拉应力过于集中，一旦这种拉应力超过了面层结构自身的极限强度值后，面层就会被拉开裂。

2.1.4 龟裂及网状裂缝成因：这类裂缝主要是由施工操作不当造成的路面局部密实度和强度不足、道路基层浸水软化、面层结构稳定性不佳等原因造成的。

2.2 变形类病害成因

2.2.1 车辙病害成因：沥青路面形成车辙病害的成因主要包括设计配比成因、材料性能成因、施工功效成因、疲劳磨耗成因。设计配比成因是因沥青混合料的配比不科学，粗细集料搭配不当，细集料占比偏高、油石比高等因素引起的混合料结构强度不足；材料性能成因，是源于混合料中使用的沥青材料温度稳定性能差，在高温季节沥青容易受热软化，导致路面承载后发生了蠕变位移；施工功效成因，是指在道路面层或基层施工时，因压质量控制偏差造成的局部压实度不足，致使路面在交通荷载作用下产生的塑性变形；疲劳磨耗成因主要是道路在特重交通量和频繁的超重荷载等多重因素作用下，面层产生的疲劳磨损消耗。

2.2.2 涌包鼓堆及波浪搓板病害成因：沥青路面产生这类早期病害主要是由于道路面层施工时操作不当，使表面层沥青用量偏多、面层结构层与层之间的结合不良，整体性欠佳、沥青材料稳定耐久性差，温感变形较大以及车辆超载等因素造成的。

2.3 松散类病害成因

2.3.1 枯料松散成因：导致沥青路面产生这类病害的因素可以概括为配比因素、材料因素、操作因素和环境因素等。

配比因素是指沥青混合料配比中的油石比低，沥青用量偏少，导致沥青与集料间的握裹不充分，粗细集料间的黏聚力不足，混合料嵌锁固结不够致密坚实。材料因素主要是指沥青混合料的原材料选择不当，使用了含酸性的粗集料以及含泥量超标的细集料，因油料与集料间粘附性差结合不紧密，导致摊铺后的混合料出现粗细集料各自成片集中形成的花白枯料现象；操作因素主要是指，沥青混合料在拌制过程中没有控制好加热温度，因沥青油温过高出现老化现象降低了其黏性和固结性，使摊铺后的混合料黏结不牢固形成的松散。环境因素主要是指，基层局部强度和水稳定性不足以及沥青混合料在冬季低温环境下摊铺施工无法充分压实，使压实度打了折扣，导致道路沥青面层结构松散不够坚实。

2.3.2 离析泛油成因：材料性能原因和操作不当原因是这类病害最主要的成因。

①材料性能原因是指沥青材料稠度低，针入度大、高温稳定性能差，因夏季高温面层沥青受热软化后在承受行车荷载时，骨料不断下挤、沥青逐渐上泛。②操作不当原因主要包括混合料中的油石比高、沥青用量偏大、透层与粘层油喷洒时操作不当；乳化沥青喷洒不均匀，使面层混合料中沥青含量超量；部分嵌缝石屑被施工机械轮胎黏走，导致层间结合性差。随着季节变化，气温升高，地面温度上升，沥青逐渐变软油化。

2.4 缺损类病害成因

2.4.1 坑洼洞槽成因：道路上产生各种坑洼洞槽缺损病害的原因比较复杂，其诱发因素比较多，有面层厚度不足引起的结构层破损；有路面渗水引起的水浸破损；有道路压实度不足引起的面层超前磨损；有松散类病害进一步扩展造成的剥离破损等。

2.4.2 烂井口及啃边缺损成因：受作用场地所限，施工功效降低是这种病害产生的最主要原因。沥青混合料面层摊铺压实施工时在靠近市政窨井、路缘石等构筑物边部因重型压实机械受障碍物影响无法靠近，压实不到位功效降低，导致沥青路面投入使用一段时间后，在井口周围出现破碎及路缘石外边出现啃边状缺损病害[2]。

3 沥青路面早期病害防治措施

3.1 裂缝类病害防治

3.1.1 防治措施。

3.1.1.1 预防措施：道路沥青混合料面层摊铺施工前，在不同路基材料交界处以及新旧路基填料结合部位顶面，沿道路纵向铺设抗裂防水粘结膜，既有效预防了基层的不均匀沉降，也提高了沥青道路面层的抗渗防潮性能，改善了其易开裂性。

3.1.1.2 治理措施：根据缝隙的大小采取封闭表面缝隙或灌注裂缝的措施进行治理。对宽度小于5mm的缝隙可采用热乳化沥青进行滴注封闭表面缝隙，对宽度大于5mm的裂缝，先将缝隙内的杂物及灰尘全部吹净后，用掺中砂的乳化沥青进行灌注填充裂缝，确保缝内填充密实以制止其进一步发展；对于有明显沉降的较大断层开裂，可将断裂处面层结构全部铣刨至基层并补平基层后，再重新填筑沥青混合料并压实至与路面齐平。

3.2 变形类病害防治

3.2.1 预防措施：选用温度稳定性和耐久性高的沥青材料拌制混合料，并在面层沥青混合料中掺加一定比例的RA抗车辙剂以提高其稳定性和耐久性。RA即为树脂合金，它是由几种不同性质的高聚合物，通过物理或化学方法重新混合而成，以形成具有所需特定性能的高分子混合物新材料。在RA中，不同高分子的特性可以得到优化组合，用RA来将沥青混合料改性后，借助RA的优良性能，沥青混合料的高温抗车辙性能、抗水损坏性能、抗老化性能等均得到了全面的提升和改良，从而显著提高了沥青路面的抗车辙性能。

3.2.2 治理措施。

3.2.2.1 对于因沥青混合料中的细集料比例过大或沥青含量过高致使路面产生的涌动鼓包病害，可直接将鼓包部位的沥青面层用专用铣刨机铣刨至低于路面10～20mm的深度处，并清理干净废渣及粉尘后，重新铺筑压实热拌沥青混合料面层。

3.2.2.2 对于因基层局部强度不足，发生结构失稳导致的面层出现车辙病害，需将失稳受损的基层连同面层一起凿除干净后，重新铺筑基层和面层。

3.3 松散类病害防治

3.3.1 枯料松散及离析泛油病害防治。

3.3.1.1 预防措施：①道路面层摊铺时控制好透层、粘层油的喷洒量，同时做好层间结合措施，确保层间结合紧密。②沥青混合料面层摊铺施工时，单台摊铺机的最大摊铺宽度因控制在6m为宜，避免因单次摊铺幅度过大，混合料在搅拌输送过程中因输送路径过长，产生粗细集料离析分离现象，确保沥青面层摊铺均匀密实。

3.3.1.2 治理措施：①对因路面上的花白枯料病害可采取表面灌注改性热沥青进行封闭缝隙的方法修复面层；②对于路面上轻微的泛油，可采取先在病害处洒5～10mm粒径的碎石，用重型压路机将其强行压入面层，待基本稳定后，再洒3～5mm粒径的石屑或粗砂，并用光轮压路机反复碾压密实的方法处理，直至面层被完全碾平压实为止，但必须掌握好治理时期，应在夏季高温时期进行治理效果最佳。若面层软化明显出现较为严重的离析泛油现象时，应将软化部分的面层全部铣刨至坚硬基层并清扫干净基面后，用AC-13C型SBS改性沥青混凝土重新摊铺并压实，以提高路面的高温稳定性和耐久性。

3.4 缺损类病害防治

3.4.1 坑洞、烂井口及啃边防治。

3.4.1.1 预防措施：在道路面层施工时将市政窨井井盖处的沥青面层以井盖圆心为中心切成边长2000mm×2000mm的正方形窗口，改用特配的C35黑色钢纤维混凝土重新浇筑修复。这种特配混凝土是在C35混凝土配合比中按比例掺加了铁黑粉和钢纤维优化配比后的高强耐久混凝土，这种混凝土不仅早期强度高，而且耐久性极好，用它来浇筑市政道路上的井盖基座及周围加固区域后，不但颜色能和沥路面颜色保持一致，而且其不易被重载车辆压坏，能有效预防和遏制路面上的烂井口病害。

3.4.1.2 治理措施：对路面上的坑洞、烂井口及啃边等缺损病害可采用挖补修复措施进行治理，挖补治理应坚持“圆洞方补、斜洞正补”的原则。即将坑洞四周一定宽度范围的面层结构连同破损部分一起切割破除成规则的方形或矩形坑槽，将坑底碎末及粉尘彻底清理干净后，在基面涂刷乳化黏层沥青，再重新填入沥青混合料并及时进行整平、压实。沥青混合料的填补方式又分为热补和冷补两种工艺。热补填补材料为热拌沥青混合料，适合面积较大的坑槽填补；冷补为直接填补成品，冷补沥青混合料并分层压实，适合面积较小的坑槽填补[3]。