山區公路瀝青路面病害原因分析及防治措施

陳偉

（海南省公路管理局白沙公路分局,海南 白沙 572800）

山區公路瀝青路面病害原因分析及防治措施

陳偉

（海南省公路管理局白沙公路分局,海南 白沙 572800）

瀝青公路路面病害嚴重影響公路的正常通行,通過對山區瀝青路面常見病害與成因的分析,制定了瀝青路面病害有效的防治措施,為相關工作人員提供參考。

山區公路；瀝青路面；病害原因；防治措施

0 引言

近年來在社會經濟穩健增長的背景下,我國特別重視公路工程建設工程。其中山區公路在很大程度上影響著山區居民的日常生活及工作,為了推動山區的發展,做好山區公路的建設工作便顯得極為重要。由于山區溫暖濕潤、雨量充沛,具有春早夏長、秋雨連綿、多霧的特點,做好瀝青路面的養護工作又是一項重點工作及難點工作,在該項工作當中,需融合諸多技術。鑒于此,為了使山區公路建設工作更具完善性,本文主要對“山區公路瀝青路面病害原因分析及防治措施”進行分析與探究,具有較為深遠的重要意義。

1 山區瀝青路面病害的特點

瀝青路面在行車荷載與自然因素（如雨、溫度變化以及路基土質、水文狀況差異等）的反復作用下,將產生塑性變形積累、剪力彎拉應變和彈性疲勞等現象。隨著交通量的不斷增長,超載車輛不斷增多,瀝青路面使用期限延長,或基于設計、施工等方面造成質量缺陷,各種病害在日常養護和預防性養護過程中不及時處理,瀝青路面就會發生各種損壞或破壞。常見的瀝青路面損壞形式有車轍、裂縫、松散與坑槽、脫皮、沉陷、油包、泛油、翻漿、啃邊等。瀝青路面的病害通常分為早期病害和長期病害兩種形式,其破壞形成主要包括以下幾種:

（1）瀝青路面的縱、橫向的永久性變形,夏季高溫期在重載車輛作用下造成流動性車轍,造成路面平整度下降。

（2）路面的橫向開裂,包括溫縮裂縫及半剛性基層開裂或水泥混凝土路面接縫引起的反射裂縫,水從裂縫中進入路面內部,引起承載能力下降的破壞。

（3）水損害破壞。

在瀝青路面的破壞形式中,位于第一位的,即最普遍又最嚴重的就是水損害破壞。它使瀝青路面在很短時間內出現松散、坑槽,甚至導致全面崩潰,其破壞形式的直觀性會造成很大的社會負面影響。位于第二位的是高溫車轍。在通車后的不長時間,由于車轍而對行車道挖除重鋪的現象也很常見,這是瀝青路面病害的主要形式。

2 山區瀝青路面病害形成的原因

2.1 山區瀝青路面水損害的形成原因

瀝青路面的水損害是指瀝青路面在水的作用下,瀝青逐漸喪失與礦料之間的黏結力,從礦料表面剝落,在車輛的反復作用下瀝青面層呈松散狀態,以致礦料從路面脫落形成坑槽。其形成的原因主要有以下幾種情況。

2.1.1 礦料的選用

瀝青路面產生松散剝落的最大原因可能是由于瀝青與礦料之間的黏附性較差,或者是采用的抗剝落劑沒有達到預期的目的,在水或冰凍的作用下,瀝青從礦料表面剝落。

2.1.2 配合比設計

由于瀝青混合料的設計空隙率過大,礦料級配組成不合理,造成路面泌水性差,混合料穩定性不足。

2.1.3 施工

（1）原材料生產、運輸、堆放過程中造成原材料離析,以及瀝青混合料在裝料、運輸、攤鋪過程中造成的嚴重離析情況。

（2）在鋪筑瀝青混合料的過程中造成縱、橫接縫、路邊緣部位離析情況。

（3）在施工過程中由于過分追求表面平整度,不敢放開壓實,導致施工壓實度不足或壓實度數據不真實。

（4）施工時的嚴重污染造成各結構層層間黏結性不好,影響路面整體性。

2.2 山區瀝青路面車轍的形成原因

車轍除了影響行車舒適性外,還對交通安全有直接影響,在正常情況下,瀝青路面的車轍有以下幾種類型。

2.2.1 結構型車轍

形成原因是由于荷載作用超過路面各層的強度,使瀝青面層以下包括路基在內的各結構層產生永久性變形。這種車轍的寬度較大,兩側沒有隆起現象,橫斷面呈V形。一般不會發生在半剛性基層的路基中,因為半剛性基層有較大的強度和剛度,基層和基層以下的變形極小,除基層施工不良外,結構型車轍很少見。

2.2.2 流動性車轍

流動性車轍是在溫度較高的季節,經車輛碾壓的反復作用,荷載的剪應力超過瀝青混合料的抗剪強度,使路面形成永久變形和塑性流動變形。這種車轍的特點是在車輪作用處下凹而兩側伴有隆起現象,構成W形車轍,且內外側呈對稱形狀。瀝青路面的車轍基本都是屬于流動性車轍。

2.2.3 壓密性車轍

壓密性車轍是由于路面本身壓密造成的,是一種非正常的車轍,在我們身邊常有發生。其產生的主要原因是片面追求平整度,在降低溫度后碾壓,造成壓實度不足。這種車轍的特點是只有輪跡帶處的下凹,也呈V形或W形,但兩側沒有隆起。

2.3 山區瀝青路面裂縫的形成原因

瀝青路面在使用期開裂是全國普遍存在的問題,它的危害在于從裂縫中不斷進入的水分使基層甚至路基軟化,導致路面承載力下降,又在行車荷載作用下,產生唧漿、臺階、網裂,從而加速路面破壞。瀝青路面的裂縫從表現形式上看可分為縱、橫向裂縫和網狀裂縫三種類型。

2.3.1 橫向裂縫

是指基本上垂直于行車方向的裂縫。按其成因不同,又可分為荷載型裂縫與非荷載型裂縫。非荷載型裂縫是橫向裂縫的主要表現形式,在橫向裂縫中占絕大部分。其形成的原因復雜,可以是溫縮裂縫、反射裂縫、不均勻沉降裂縫、凍脹裂縫、施工裂縫、構造物接頭裂縫、老化裂縫。其中,最主要的是溫縮裂縫和半剛性基層開裂引起的反射性裂縫。產生溫縮裂縫的原因是由于瀝青路面是在溫度應力的反復作用下,裂縫逐漸發展與擴張而形成的溫度疲勞裂縫；產生反射性裂縫的主要原因是由于半剛性基層先于瀝青面層開裂,在荷載應力與溫度應力的共同作用下,在基層開裂處的面層底部產生應力集中而導致面層底部在上方大體相對應的位置開裂,而后逐漸向上或向下擴展使裂縫貫穿。

荷載型裂縫是路面承受能力下降,強度不足以承擔車輛荷載或者反復循環荷載作用引起的疲勞所產生的損害。其產生的原因是由于路面結構設計不當、配合比不當、拌和不均勻、施工質量低劣,或者是由于車輛嚴重超載,致使半剛性基層瀝青路面在反復的交通荷載作用下,瀝青面層或半剛性基層內產生的拉應力超過其疲勞強度而斷裂。

2.3.2 縱向裂縫

它產生的原因有除了荷載作用過大、承載力不足引起的縱向開裂外,還有瀝青面層分路幅攤鋪時施工縱向接縫沒有做好而產生的裂縫,也有可能是路基壓實度不均勻或由于路基邊緣受水侵蝕產生不均勻沉降而引起的縱向裂縫。

2.3.3 網狀裂縫

它是由單根裂縫發展而引起的,其主要形成原因有:由于路面的整體強度不足,尤其是基層的強度過低引起的；瀝青在施工期間以及長時間使用過程中瀝青老化引起的；路面出現開裂后未及時封填,致使水分滲入下層,尤其是在融雪期間凍融作用下引起的裂縫。

3 山區瀝青路面病害的防治措施

3.1 山區瀝青路面的水損害的防治措施

3.1.1 材料的選用及生產控制措施

（1）在選擇集料時盡可能選擇與瀝青黏附性好的材料。根據調查,95%的路面集料對路面質量至關重要,所以選用集料必須建立健全的“集料準入制度”,提高集料指標、增加集料的高溫壓碎值。細集料盡可能采用機制砂來代替石屑。集料的生產采用反擊破和整形破設備,控制針片狀含量,安裝二級除塵設備嚴格控制0.075 mm以下含量。

（2）選用針入度較小的瀝青,條件允許的情況下盡可能選用改性瀝青,加強瀝青與集料間的黏結力。

（3）盡量采用摻加消石灰或具有長期有效的抗剝落劑。

3.1.2 配合比設計控制措施

（1）配合比設計過程中嚴格控制空隙率,統一空隙率的計算方法。設計礦料級配盡量采用S形,嚴格控制集料粒徑與各層厚度間的關系。

（2）合理選擇瀝青面層的構造深度和滲水系數指標。

（3）確保水穩定性檢驗指標（雙指標）合格。

3.1.3 施工過程控制措施

（1）細集料必須搭棚或覆蓋,防止下雨潮濕。（2）加強施工過程控制,進行路面離析檢驗。（3）盡可能減小原材料生產、運輸、堆放、使用過程中造成的離析；減小瀝青混合料在裝料、運輸、攤鋪過程中的離析,不采用全幅攤鋪瀝青混合料,在分幅攤鋪過程中認真做好縱向、橫向接縫。

（4）通過鋪筑試驗路段合理配備壓實機具,宜優先采用輪胎式壓路機搓揉碾壓,提高泌水性。

（5）確保壓實厚度與最大粒徑相匹配,防止片面追求平整度而影響壓實度,改變完全鉆孔檢測結果,重點控制施工工藝,防止試驗數據弄虛作假。

（6）改變標段劃分方法,基層、面層宜連續施工,強化噴灑黏層油,確保瀝青面層層間結合良好。

（7）改變乳化瀝青的噴灑時間,更換乳化瀝青品種,采用稀釋瀝青,保證透層油透入深度不小于規范要求。

3.2 山區瀝青路面車轍的防治措施

3.2.1 原材料的選用

（1）瀝青。宜選用稠度大、PI值大、標號小的瀝青,或選用SBS、PE等改性瀝青。

（2）集料。必須選用抗車轍能力強的石料,如玄武巖、花崗巖等。集料應具有良好的紋理粗糙度和棱角性,形狀接近立方體,細集料應選用機制砂。各種規格的集料不宜堆放時間過長。

3.2.2 設計階段控制措施

（1）合理地設計路面厚度并盡量減少瀝青用量,適當增加粉油比（不小于1～1.2）,合理地設計混合料空隙率。

（2）面層設計時選用崁擠型的瀝青混合料類型,如SMA、OGFC、崁擠的AC等。

3.2.3 施工階段控制措施

在瀝青路面施工過程中盡量減小瀝青混合料的離析,合理配置壓實機具,提高瀝青面層的壓實度。

3.3 山區瀝青路面裂縫的防治措施

3.3.1 橫向裂縫的解決措施

（1）裂縫邊緣輪廓不清晰,尚未發展出支縫的輕微裂縫,可不做處理。

（2）裂縫邊緣輪廓清晰,尚未發展出支縫的裂縫,采用裂縫貼進行封閉處理,其施工要求如下:清除裂縫塵土和臟物,保持縫面清潔、干燥。裂縫貼的寬度大于裂縫的寬度3～5 cm,嚴禁污染裂縫貼的粘貼面為加強與舊路面的黏結,用液化氣噴槍烘烤縫面和裂縫貼。

（3）已經發展出支縫,表面尚未出現明顯的唧漿或沉陷變形的裂縫,一般在裂縫兩邊各開挖至少50 cm寬(視裂縫的寬度及彎曲程度確定)至瀝青面層的中面層頂面,在裂縫上對中鋪貼至少50 cm寬的SBS改性瀝青防水卷材。裂縫一般是彎曲的,卷材的實際寬度應根據每一條縫的走向,卷材邊緣距裂縫邊緣的距離不得小于25 cm,且盡可能保證居中的位置。

3.3.2 縱向裂縫的解決措施

（1）嚴格按照規范要求、設計文件填筑好路基、鋪筑好基層,使各項指標都滿足工程質量要求；在攤鋪瀝青面層時嚴格按照規范處理好縱向接縫。

（2）如果路基沉降已經穩定,則與處理路基沉降引起的橫向裂縫方式一樣;如果沉降未穩定,則僅需要灌縫,將水堵住即可。

3.3.3 網狀裂縫的解決措施

在設計時,宜選用抗老化性能好的瀝青、瀝青混合料；尤其在瀝青面層施工前,必須處理好基層,且在瀝青路面投入使用后,加強預防性養護和日常性養護。

4 結語

山區公路瀝青路面的病害是十分常見的問題,病害的形式有許多種,比如裂縫、下陷、松散、泛油和推移等；影響公路瀝青路面出現病害的因素也有許多,比如原材料因素、設計因素、氣候因素和施工因素等。公路瀝青路面一旦出現病害,將會影響車輛的安全和行駛,降低公路的使用壽命,甚至造成生命安全隱患。因此公路管理部門應該加強各方面的質量控制,比如原料、施工和設計方面的質量控制,只有這樣才能提高公路的使用壽命,保障人們的生命和財產安全,促進社會的快速發展。

[1]于正龍.公路瀝青路面病害成因與預防處理對策[J].交通標準化,2013（8）:59-61.

[2]劉成凱.公路瀝青路面病害的防治[J].科技視界,2013（16）:156.

[3]孫海平.瀝青路面病害的成因及處理[J].甘肅科技,2011,27（24）: 133-135.

U418.6

B

1009-7716（2017）07-0209-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.065

2017-03-16

陳偉（1982-）,男,廣東信宜人,工程師,從事道路與橋梁施工工作。