瀝青混凝土路面早期損壞的防治

田云海

(衡水公路工程總公司)

1 概 況

瀝青路面使用到設計年限的 1/4～1/3的時候,由于行車作用,使各個層次經受了外界的、內在的種種考驗,特別是多次的車輪碾壓,對路面的各種指標得到了初步驗證,使設計、材料、施工等存在的質量隱患暴露出來,產生各種各樣的病害,降低了油路的服務水平,這就是瀝青路面的早期損壞。

2 早期損壞的種類及其產生原因

2.1 早期損壞的病害種類

主要是裂縫類、松散類、變形類三種。裂縫類包括龜裂、不規則裂縫、縱橫向裂縫。松散類包括坑槽、啃邊、松散、剝落等。變形類包括車轍、擁包、波浪、沉陷等。

2.2 由于設計上的缺陷造成路面的早期損壞

設計的標準偏低,對于交通量測算的較小。如對大型車和超載車折成的標準軸載偏小,造成路厚度不足,使用材料不佳,在大型車和超載車的作用下,實際通過的當量軸次超過了設計的當量軸次,荷載對基層底部產生的拉應力超過了材料本身的抗拉強度,材料達到疲勞程度,所以造成結構的破壞,出現龜裂和不規則裂縫。

結構設計的不合理,也易產生早期破壞,例如瀝青路面、基層設計的是二灰土或是石灰土,就非常容易產生裂紋。由于設計時對舊路加寬部分沒有認真考慮防止縱向裂縫的措施,使新舊路的沉降不一,收縮不一,就會產生縱向裂縫。瀝青路面的綜合設計時,對路基的設計考慮不周,使路基處于潮濕狀態,一是路基強度不足,路面出現不均勻下沉;二是到冬季時產生收縮裂縫。

2.3 由施工缺陷造成路面早期損壞

(1)基層拌和不均勻,易造成坑槽和嚴重龜裂?；鶎泳植康氖摇⑺嗟饶z結材不足和各種材料的不均勻,嚴重時石灰土出現素土灰層,造成局部的強度不足,形不成板體,承載能力很低,在行車的反復作用下,再加水的入浸、沖刷,輕者出現龜裂,重者是坑槽。

(2)二灰碎石和水穩碎石等半剛性基層的碾壓成活后,沒有及時灑水養生,或是不及時,不能在 7d內保持基層處于濕潤狀態,使基層的表層出現軟層,在行車作用下,出現不規則裂縫,降雨后出現唧漿。

(3)瀝青混凝土路面施工時,油石拌和不均勻,特別是瀝青偏少的路塊,礦料與礦料之間不能膠結成一個整體,在行車作用下,出現松散、坑槽、啃邊等病害。相反在瀝青偏多的路塊就出現油包、波浪等。

(4)路基施工時,由于局部達不到《規范》要求。一是填料不當,如使用重粘土,其具有可塑性,水穩性差,浸水后路基變軟,失去承載能力,產生局部下沉;二是填料在塑指數上相差很大,最佳含水量也不一致,所以碾壓時局部達不到密實度,行車后下沉;三是橋頭、涵頂填土,由于工程量較小,施工重視程度不夠,不易達到要求的密實度,造成下沉。以上路基的局部下沉,隨之帶來的是路面的局部下沉,嚴重時出現坑槽。

2.4 材料質量不佳造成路面的早期損壞

(1)瀝青路面的礦料選擇不當,如礦料的硬度不足和粒料的規格不符合要求,在行車作用下,礦料壓碎,導致路面破壞,出現泛油。

(2)瀝青材料不合格造成的損壞。

要求瀝青路面具有低溫抗裂性,高溫抗車轍能力(高溫穩定性)。瀝青路面要根據公路的等級,交通量級成、氣候等條件選擇瀝青的標號。瀝青的粘度和稠度是最重要的指標,需要高溫穩定性時要選用高稠度和高粘度的瀝青,需要低溫抗裂時要選用較低稠度瀝青,當選用不當時就會出現病害。

(3)基層材料的選擇不當出現的病害。

瀝青路面要求基層有路夠的強度和剛度,足夠的水穩性和冰凍穩定性,足夠的抗沖刷能力,同時要求干縮和溫縮小的特性。為滿足以上要求公認的是使用水穩碎石和二灰碎石最理想,但是當二灰碎石的毛骨料偏小時,小料和粉料又偏多時,造成含水量增大,這種情況下最易產生干縮裂縫,反射到路面造成病害。同時粉料多后二灰碎石的表面形成一個粉料層,如果養生不及時,就變成軟 層,在行車作用下,油面產生裂縫、滲水、沖刷和唧漿。

3 瀝青混凝土路面病害防治

3.1 合理的設計

(1)路基設計。根據《瀝青路面設計規范》提出的綜合設計要求首先對路基進行設計,路基必須密實、均勻、穩定。填方路基處理應符合《公路路基設計規范》的規定,一是要求頂部處于干燥狀態,防止水份浸入,在當前地下水位嚴重下降的情況,重點是考慮排除各種降水,排除的辦法是保證一定深度的邊溝,并建好平交道口的涵洞,一旦有水流入邊溝能及時排走,不致浸蝕路基,使路基處于干燥狀態。再是路基的填料,要選擇級配較好的粗粒土或是透水性較好的砂質土,尤其是路床下的 80cm填料必須保證質量,一旦浸入能及時排出路基以外。

(2)路面設計。

在使用年限內要滿足各級公路相應的承載能力、耐久性、舒適性、安全性。路面的設計關鍵是路面結構設計,選擇什么樣的路面結構組成,然后認真調查交通量,交通量的調查抓好兩個關鍵性的調查:一是車輛的組成,大型車和超載車情況,有的大型超載掛車一輛就等于近百個BZZ-100標準軸載,決不可輕視超載車對當量軸次的影響系數;二是年增長率系數,要根據國民經濟的增長情況,確定年增長系數,再是區域經濟發展對某段公路交通能量的影響,總之交通量的年增長率盡量符合實際情況。準確地計算出了使用未期一個車道上當量軸次,即可根據結構組成計算出了路面的厚度。這樣計算出來的路面厚度安全能滿足各種車型的需要。不致因超載車和交通量大造成對路面的損壞。

3.2 瀝青路面材料的選擇

(1)瀝青材料選擇。

為給汽車提供安全、快速、舒適的行車條件,瀝青路面要具有堅實、平整、抗滑、耐久,同時還應有高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗水害,以及防止雨水滲入基層。為滿足以上要求,瀝青材料起著重要的作用,所以首先要選擇瀝青材料。根據公路等級、車輛組成、氣候等選擇。高速、一級和重交通量的路線要選用符合“重交通道路石油瀝青技術要求”的瀝青。經過論證試驗也可選用行之有效的改性瀝青。二級和二級以下的路面,采用符合“中輕交通道路石油瀝青技術要求”的瀝青或改性瀝青。從而保證了瀝青路面高溫穩定性、低溫抗裂性。防止擁包、搓板形成。

關于抗滑性的問題,除瀝青外,主要是石料的抗滑性能,高等級的高速、一級公路可選用玄武巖、安山巖等。

(2)基層材料的選擇。

路面要求基層具有路夠的強度和穩定性及收縮(溫縮和干縮)較小,還有抗沖刷能力。為滿足以上要求也要根據公路的等級及交通量確定什么樣的基層及底基層材料。目前我國路面基層的設計和施工也日趨更科學化。一般多采水穩碎石、二灰碎石、水泥穩定其他粒料作為基層,因為它們的板體強度高、穩定性好,收縮性和抗沖刷能力都較好,施工也比較方便。便于機械化施工,能滿足瀝青路面對基層要求的各項指標。水泥穩定細粒土和二灰穩定細粒土,雖然強度很高,但干縮和溫縮裂紋比較嚴重,只能做次高級路面的基層。

3.3 加強施工管理,提高工程質量

(1)路基的施工。

首先要使施工人員認識到路基在路面工程中的重要性,引起施工人員的重視,施工中加強檢查,滿足要求的檢查頻率,在密實度上滿足規范要求,而且要均勻一致。

為保證路基的整體強度,要用回彈彎沉儀檢測。兩側要挖出邊溝,保證排水,使路基長期處于干燥狀態。

(2)提高基層材料的均勻性。基層是路面的承重層,必須保證足夠的強度和均勻性。凡是基層材料都應進行場拌。攤鋪完成后要及時養生,保證表面濕潤,嚴防表面失養后形成軟層。有的用塑料薄膜覆蓋水穩碎石效果很好。

為防止二灰碎石表面粉料軟層,可在攤鋪好的二灰碎石上噴灑水泥漿,水泥的用量約1.5kg/m2,通過振壓后水泥與粉料混合形成一個 0.5～1cm的硬殼,再噴灑中凝 200#瀝青,撒石屑,還起到加強層間結合的作用,使行車作用力能迅速傳入基層,不易產生唧漿了。

半剛性基層濕潤養生 7d后立即鋪筑油面,防止基層在太陽下暴曬,使基層材料溫度變化比較緩慢,有利于基層材料中溫度應力的松弛,而防止基層的溫縮裂縫。

(3)加強面層質量管理,提高材料配比的均勻性,為保證瀝青混凝土面層材料的均勻性,要選擇好的拌和設備,還要保證一定的拌和時間,一般瀝青混合料拌和時間不少于30s,改性瀝青混合料拌合時間不少于30s,改性瀝青混合料拌和時間不少于 45s,控制攤鋪機的攤鋪寬度,防止石料離析,要提倡利用嵌擠型的石料級配,防止天熱時路面變軟,出現油包、搓板等。

4 結束語

瀝青路面的早期損壞原因是多方面的,是復雜的,設計標準偏低,材料不佳是一個方面,但主要的還是施工質量造成的,特別是各種材料的均勻性,沒有達到《規范》要求。由于材料的不均勻,大大消弱了路面抵抗各種病害的能力,所以造成了早期損壞。