淺談瀝青路面常見的病害與裂縫出現的原因及其預防措施

劉麗波

(哈同高等級公路管理處)

1 常見瀝青路面病害

1.1 瀝青路面的裂縫

瀝青路面建成后,都會產生各種形式的裂縫。初期產生的裂縫對瀝青路面的使用性能基本上沒有影響,但隨著表面雨水的侵入,導致路面強度下降,在大量行車荷載作用下,使瀝青路面產生結構性破壞。瀝青路面裂縫的形式是多種多樣的,裂縫從表現形式可分為橫向裂縫、縱向裂縫和網狀裂縫三種。影響裂縫的主要因素有:瀝青的品種和等級、瀝青混合料的組成、面層的厚度、基層材料的收縮性、土基和氣候條件等。

1.2 瀝青路面的車轍

車轍是路面結構層及土基在行車重復荷載作用下的補充壓實,以致結構層材料的側向位移所產生的累積永久變形。影響瀝青路面車轍深度的主要因素是瀝青路面結構和瀝青混凝土本身的內在因素,以及氣候和交通量及交通組成等的外界因素。車轍產生的主要原因有:(1)瀝青混合料油石比過大;(2)表面磨損過度:(3)雨水侵入瀝青混凝土內部;(4)由于基層含不穩定夾層而導致路面橫向推擠形成波形車轍。

1.3 瀝青路面的松散

松散是直接影響行車安全的路面病害,松散可能出現在整個路面表面。也可能在局部區域出現,但由于行車作用,一般在輪跡帶比較嚴重。其產生的主要原因有:(1)局部路基和基層不均勻沉降引起路面破壞;(2)碎石中含有風化顆粒,水侵入后引起瀝青剝離;(3)隨著使用時間的增多,瀝青結合料本身的粘結性能降低,促使面層與輪胎接觸部分的瀝青磨耗,造成瀝青含量減少,細集料散失;(4)機械損害或油污染。

1.4 瀝青路面的水損害

瀝青路面在存在水分的條件下,經受交通荷載和溫度漲縮的反復作用,一方面水分逐步侵入到瀝青與集料的界面上,同時由于水動力的作用。瀝青膜漸漸地從集料表面剝離,并導致集料之間的粘結力喪失而發生路面破壞。瀝青路面產生水損害的原因主要有材料、設計、施工、土基和基層、超載車輛等原因。

1.5 瀝青路面的凍脹和翻漿

瀝青路面產生凍脹和翻漿主要是在凍融時期,因為水的侵入和路基土的水穩定性能差,由于冰凍的作用,路基上層積聚的水分凍結后引起路面脹起并開裂。道路翻漿是水、土質、溫度、路面和行車荷載五個主要因素綜合作用的結果。其中水、土、溫度構成翻漿的三個自然因素,缺少任何一個因素都不可能形成翻漿。

1.6 瀝青路面的沉陷

沉陷是路面變形中最普遍的一種,特點是面積大,涉及的結構層次深,主要出現在挖方段和填挖交界處。其產生的主要原因是:(1)土質路塹排水不暢,路床下部路基過濕潤而產生不均勻沉降,引起路面局部下沉;(2)路面強度不能適應日益增長的交通量,易發生疲勞破壞;(3)路基或基層強度不足或填挖路基強度不一致,在車輛荷載作用下,路基或基層結構遭破壞而引起沉陷;(4)橋頭路面沉降不均勻而引起沉陷并與橋面發生錯位。

2 瀝青路面出現裂縫的原因分析及其預防措施

2.1 原因分析

(1)非荷載型裂縫

非荷載型裂縫主要是溫度裂縫,也有因施工不當、材料選取不當等引起的裂縫。其產生的原因有以下幾方面。

①瀝青材料在較高溫度條件下,具有良好的應力松弛性能,溫度升降產生的變形不至于產生過高的溫度應力。但在冬季氣溫驟降時,土基和路面基層由于受溫度變化,冬季冰凍產生的膨脹,導致路基和基層產生裂縫并反射到瀝青面層,瀝青混合料的應力松弛趕不上溫度應力的增長,同時勁度急劇增大,超過混合料的極限強度或極限拉伸應變,便會產生開裂。此外,隨著溫度反復升降,溫度應力使混合料的極限拉伸應變變小,又加上瀝青的老化使瀝青勁度增高,應力松弛性能降低,故可能在比一次性降溫開裂溫度更高的溫度下開裂,同時裂縫是隨著路齡的增加而不斷增加。

②瀝青的品種和等級也是影響瀝青路面開裂的重要因素。在長期的實踐經驗中,選用高粘度、低稠度的瀝青,其溫度敏感性較低,能延遲溫度裂縫的產生;瀝青未達到適合本地區氣候條件和使用要求的質量標準,低溫抗變形能力較差,致使瀝青面層在低溫下產生收縮開裂。

③地基處理不當,路基碾壓不均勻,造成路基沉降不均勻;舊路拓寬時,新舊路基搭接部位沒有嚴格按照臺階式分層壓實處理,以及下部基層比較軟弱,或地基處理不徹底等。

④鋪筑瀝青面層采用分幅攤鋪時,接縫處理不當,結合不良,對接縫處碾壓不密實,造成路面滲水或面層壓實未達到要求,在行車作用下形成裂縫。

(2)荷載型裂縫

荷載型裂縫即主要由于行車荷載作用而產生的裂縫,其產生的原因有。

①隨著交通運輸的高速發展。原有的路面強度日趨不足,路面滿足不了交通量迅速增長和汽車載重明顯增大的需求,瀝青路面過早產生疲勞破壞,瀝青路面很快開裂。

②原結構設計不合理,未充分考慮到各種不利因素,施工質量不好,瀝青路面面層厚度不足,瀝青路面原材料的品質不符合設計規范要求,路面強度明顯不能滿足行車要求。在行車作用下,特別是超大噸位車輛的頻繁碾壓,瀝青路面很快開裂。

2.2 防止措施

(1)材料方面

合理確定瀝青路面結構,瀝青面層的裂縫主要由瀝青面層本身的低溫收縮引起的。選用低溫勁度小、延度大、溫度敏感性差、含蠟量低的優質瀝青,精選礦料,準確級配瀝青面層的礦料和合理配置瀝青混合料配合比。配制出性能優良的瀝青混合料,控制瀝青用量,保證瀝青混合料性能優良,均可有效減少裂縫。

(2)設計方面

精心設計,對地形復雜地段做好地質調查工作。要特別注意加固地基,防止因地基軟弱而出現不均勻沉降,使用合格填料填筑路基,或對填料進行處理后再填筑路基,確保路基有足夠的強度和穩定性,以保證路面具有穩定的基礎:選用抗沖刷性能好、干縮系數和溫縮系數小及抗拉強度高的半剛性材料做基層:選用優質瀝青做瀝青面層;在穩定度滿足要求的前提下,應該選用針入度較大的瀝青做瀝青面層。

(3)施工方面

精心施工,選擇先進施工工藝和機械設備,制定完善的施工方案,確保壓實度達到規范要求,嚴格按設計要求進行軟基處理,提高軟基處理的施工質量,嚴格控制半剛性基層施工碾壓時的含水量,混合料的含水量不能超過壓實需要的最佳含水量或控制在施工規范容許的范圍內;半剛性基層碾壓完成后。要及時養生,防止其產生裂縫反射到表面層,保護混合料的含水量不受損失;養生結束后,應立即噴灑透層油,并盡快鋪筑瀝青面層。

(4)養護方面

嚴格養護管理,加強路面保潔,確保排水性能良好。及時對裂縫的進行科學的處理,避免病害的進一步擴展。

(5)加強交通管理

加強交通管理,限制大型超載車通行;在夏季連續高溫時段,運營管理單位可將重車安排在夜間、凌晨路表氣溫較低時段通過:禁止帶釘輪胎對路面的過度磨損或者更加嚴厲地限制使用。

瀝青路面中的病害給道路交通帶來各種各樣的隱患,這是一個不容忽視的問題,但這些病害不是不可克服的,只要我們認真選材,精心設計,把握住各個施工環節,嚴格按照施工規范和操作規程進行施工,做好道路養護工作,加強變通管理,很多病害是可以避免或降低其破壞力的。