论沥青路面常见病害及防治措施

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇论沥青路面常见病害及防治措施范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：本文通过分析沥青路面的常见病害,并提出了防治病害的相应措施。最后阐述日常养护。

关键词：沥青路面，常见病害，防治措施，日常养护

中图分类号：U416.217

1.早期病害的产生原因及主要影响因素

1.1路面裂缝产生的主要原因

1)路面温差形成:沥青路面材料是一种典型的粘弹塑性综合体,沥青在低温及瞬时作用下,弹性形变占主要地位,而在高温及长时间荷载作用下,沥青的形变主要是粘性的,而在温度零下状态下,沥青又表现为一定的脆性。我国地域辽阔,四季和昼夜温差较大,沥青在较高温度条件下,具有良好的应力松驰性能,温度的升降产生的形变不至于产生过高的温度应力。但在冬季气温骤降时,沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长,同时劲度急剧增大,超过混合料的极限强度或极限拉伸应变,便会产生开裂。这种情况在沥青面层与基层的附着力不好,可允许有一定自由收缩时更易产生,这是一次性降温造成的温度收缩裂缝。另一种情况是温度反复升降导致温度应力疲劳使混合料的极限拉伸应变变小,又加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松弛性能降低,故可能在比一次性降温开裂温度更高的温度下开裂,同时裂缝是随着路龄的增加而不断增加。这一类温度裂缝实际上包含了温度应力疲劳的因素在内,也叫温度疲劳裂缝。这些温缩裂缝是横向裂缝的主要形式。

2)半刚性基层强度过高,形成的反射开裂:造成此种裂缝的反射源包括水泥混凝土路面接缝、水泥石灰类无机结合料稳定材料的半刚性基层的收缩裂缝,这些裂缝在交通荷载或温度的作用下,由下层逐渐反射到表面。它既可能是由于裂缝处于应力集中使裂缝逐步发展到表面,而大多数则表现为从表面首先产生,向下延伸,也可能是由于车轮荷载反复作用下使下层开裂处产生过大的弯沉,引起面层应力超过路面强度而形成。

3)路基不均匀沉降或路基土壤收缩产生的开裂:由于路基的施工过程中质量不过关,在通车以后随着时间的延长,路基出现了不均匀的沉降或局部的沉降,或路基失稳下滑,当应力超过基层和面层的强度时,最终形成开裂,这种开裂多表现为纵向开裂。

1.2沥青路面车辙

沥青路面车辙的产生主要由3个方面形成。

1)由于荷载作用超过路面各层的强度,发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变形,叫做结构性车辙。这种车辙形成的宽度较大,两侧没有隆起现象,横断面成V型(凹形)。这种车辙变形主要是由于大型车辆的严重超载造成。

2)沥青混凝土的侧向流动变形,在高温条件下,在车轮碾压的反复作用下,荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限,使流动变形不断累积形成车辙,这叫做沥青混合的流动性车辙或失稳性车辙。一方面是车轮作用部位下凹,另一方面车轮作用少的车道两侧反而向上隆起,在弯道处明显的向外推挤,这种车辙一般两侧都有隆起现象,车辙断面形成W形。

3)由于沥青面层本身的密压形成的车辙,沥青路面施工过程中没有充分的压实或片面的追求平整度,在降低温度的情况下碾压,造成路面密实度不够,致使通车后的第一个高温季节混合料继续压实,在交通车辆的反复碾压作用下,空隙率不断减小,达到极限的空隙率后才趋于稳定,它一面产生压实变形,同时平整度迅速下降,甚至形成明显的车辙。

1.3沥青路面的水损破坏

从通车的沥青路面损坏情况来看,水的破坏作用越来越严重,在沥青路面形成破损的数量中占很大比重。水的破坏作用的形成主要是指沥青路面在存水的情况下,经受交通荷载和温度胀缩的反复作用,一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上,同时由于水动力的作用,沥青膜渐渐地从集料表面剥离,并导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。沥青路面的水损害破坏机理的特征可以从以下的发展历程看出:①在开始阶段,水分侵入沥青与集料的界面,以水膜的形式存在,影响沥青与集料的粘附性;②在反复行车荷载的作用下,沥青膜与集料开始剥离;③之后集料开始逐渐松散,掉粒;④最后形成坑槽。

水破坏常常是从沥青面层的下层开始的,由于水分进入沥青路面,滞留在基层的上面,沥青的下面层往往是空隙率较大的混合料,空隙中存满水分,水分在荷载的作用下对集料表面冲刷,集料与沥青膜剥离发生松散,沥青混合料不在是一整体,集料在荷载作用下对基层表面产生撞击,基层的粉质部分如水泥、石灰、粉煤灰以及土质部分便成为稀浆,通过路面的裂缝向上挤出,形成唧泥,翻浆。

2.对路面病害的防治措施

2.1沥青路面开裂

沥青路面在使用期开裂是世界各国普遍存在的问题。路面开裂的危害在于从裂缝中不断进入水分使基层甚至路基软化,导致路面承载力下降,产生唧浆、台阶、网裂,加速沥青路面破坏。针对沥青路面开裂的问题,国内外进行了众多的调查与研究,主要有以下几点:

2.1.1沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因

沥青结合料的低温劲度是决定是否开裂的最根本因素,而沥青劲度以是决定沥青混合料的关键,沥青的劲度主要取决于源油的品质,因此,在沥青混合料基质沥青的选择上一定要把质量关。

其次,在沥青性质指标中,影响更大的是温度敏感性,温度敏感性大的沥青容易开裂。沥青的针入度,低温延度是影响开裂的重要指标。由于沥青在老化过程中轻质油份的挥发、沥青的氧化分解等,沥青老化越严重,劲度越大,裂缝出现的越早,沥青中的蜡成份使拉伸应变减小,脆性增加,温度敏感性变大,横向裂缝更容易发生。因此,对沥青的性质在使用前一定要严格检验,尤其是沥青的常规试验,沥青的3大指标,对检测不合格的沥青坚决不予使用。

2.1.2沥青混合料的组成对沥青路面开裂影响

沥青用量虽然重要,但一般认为在最佳沥青用量±0.5%范围内波动对开裂无明显影响,而且沥青用量增加使混合料应力松驰性能提高同时也使收缩性能变大,二者互有抵消。沥青混合料对沥青开裂的影响关系不密切,沥青面层厚度增大在一定程度上使横向裂缝减少,这是指在使用同一种高质量的沥青时,厚度大的比薄的裂缝率要小。

2.1.3基层的影响

半刚性基层与沥青表面层的附着粘结性能差,尤其是本身收缩的附加影响,将使面层有一定的自由收缩变形的可能性,混合料的应力松驰性能得不到充分发挥,温度应力无法传递到基层中,在面层内部积聚,容易产生开裂。我国目前公路施工中普遍采用半刚性基层,有的半刚性路面铺完后来不及摊铺沥青面层便过冬,无法保证冬天不裂,有的半刚性基层施工不好,或者习惯于用较多的含水量,或者采用过高的细料土比例,还有片面追求强度,水泥剂量较高,诸如此类,在这样的半刚性基层上摊铺沥青面层,将不可避免产生开裂。

2.2路面车辙

根据路面车辙产生的原因,提高路面的强度,对原材料的采用提出很高的要求,特别是对沥青路面用碎石,在原材料的采用上尽可能的采用压碎值低的石料,尤其做为路面功能最直接的表面层。现在路面设计表面层普遍使用强度高的玄武岩或灰绿岩等高强度的石料。在基层施工中,采用过高的强度又会对路面裂缝产生一定的影响,要处理好相互之间的矛盾。增强路面用沥青的性能,尽可能的采用新技术、新工艺。以沥青混合料中掺入增强强度的纤维或采用改性沥青。

在沥青路面施工过程中,控制施工工艺与工序,通过试拌、试铺确定施工方法,不要轻意改变,只有在原材料来源发生变化后,再通过试验才可以改变施工工艺。

2.3水对沥青路面的浸坏防治

水对路面的破坏主要通过下面3种途径:①通过面层裂缝进入结构层;②通过结构层粒料间的空隙渗水;③施工期间路面积水。根据水进入路面结构层的几种方式,我们可以采取相应的措施,减少水对路面的浸入,提高沥青路面的抗渗性能,尤其是沥青路面表面层,严格控制沥青路面施工中配合比的空隙率,面层设计最少有1～2层I型结构。在沥青路面施工过程中,要严格避免雨天施工,对被雨水浸泡的沥青混合料坚决废弃,不能用于摊铺。对出现裂缝的沥青路面,及时进行处理,用灌缝料进行灌缝,防止雨水的进一步渗入。

在减少水通过上述3种途径进入结构层内的同时,还必须想办法将进入结构层的水及时排出。通常公路的路面结构层设计表面层设计为I型沥青混凝土结构,中底面层采用II型或有一层为I型结构,为保证中底面层具有足够的抗车辙能力,可以选用粗骨架结构。再设置路面结构防水层和排水层,也是阻止水渗入基层的很好措施。在新建的公路上,对防水层的应用已经逐步开始采用,防水层结构在基层顶面洒过透层油后,再喷洒一层SBS改性沥青,沥青用量为2.0～2.4kg/m2,起到防水作用。为减小施工过程对改性沥青膜的破坏,在改性沥青层上现撒一层10～20mm的碎石,用量为铺满一层碎石用量的60%,碎石与碎石不相互接触,该层也可设置在表面层与中面层之间,以最大限度减少水的渗入量。在路面结构中,边部可设置排水通道,使进入面层的水及时迅速排出路基。边部路缘石可设置排水孔,在硬路肩下设置碎石透水层或盲沟,都是很好的解决途径。

3.日常养护

公路建成通车后,工作的重心要转向日常养护中。随着交通量的变化、路面行驶车辆轴载的不同及外界自然条件的影响,路面在使用过程中总要出些或大或小的病害。在路面出现小的病害后要及时修补,特别是在雨雪季节。这要求各条公路路政及专门养护部门应加强日常养护工作,对出现病害的路段,依据病害产生的原因及时进行修补。

3.1路面裂缝

由于外界自然条件的影响及车辆行驶作用,通常路面裂缝是公路最先出现的病害,路面开裂后,随着雨水的浸入,对路面损坏极大,对此应引起足够的重视。

当路面出现裂缝以后,对轻微的裂缝(宽度≤2cm)用特制的灌缝料进行灌缝处理,灌缝过程中一定要细心,使空隙中饱满,防止水份进一步下渗。对较宽的裂缝(裂缝宽度≥2cm),用切割机对裂缝切割取直,下切深度控制在一个结构层,切缝宽度不宜超过5cm,将切缝内杂物清现干净后,灌入专门的灌缝材料,中间可掺入少量的10mm以下碎石,灌缝结束后,再在上面撒一层碎石屑,防止当温度过高时来往车辆将灌缝料粘起带走。根据气温情况,对灌缝料结固后再开放交通,对局部出现的网裂,可视开裂情况而定,对小面积的可涂刷一层,对大面积开裂且裂缝较深的可进行挖除,清理干净后摊铺相同型号的沥青混凝土。

在对裂缝进行处理过程中,可引采用新型的材料技术,如采用土工格网、抗裂贴等,对处理后裂缝能起到很好的预防作用。

3.2路面坑槽

对路面出现的坑槽,已影响到过往车辆的行车舒适,应及时进行切除处理,依照“圆洞方补”的原则,对路面坑槽根据受到破坏面积,人工用切割机进行切割,为保证路面美观,对切除的路面要做到方方正正。清理干净后,涂刷乳化沥青一层,摊铺同型号的热沥青混凝土,最后用小型压路机或振动夯进行压实。

3.3路面翻浆

对路面翻浆,已经严重影响到路面的表观质量,处理时分清情况。由于沥青路面面层引起的,可只对沥青路面进行切割、挖除及换填处理;对由于路面基层损坏引起的,要对基层进行处理,对路面进行开挖,哪里出现问题,就处理到哪里。回填采用比相应结构层强度高的结构,大多数采用水泥混凝土进行回填,因为水泥混凝土施工工艺简单,操作方便且强度可选性多,所以最多采用水泥混凝土处理。浇筑好水泥混凝土后,要及时覆盖养生,确保强度提高。当强度达到设计要求的75%后,即可摊铺沥青混凝土。为保证路面行车的舒适,最好采用摊铺机进行摊铺,重型压路机碾压。

3.4路面车辙

由于路面强度不够,造成沉降形成的车辙,要对破坏层挖除后进行处理,依照路面翻浆的处理方案。由于路面沥青结构层不稳定形成的车辙,可对产生车辙部位用铣刨机将车辙铣掉,然后做一层封层。对大面积产生病害的路段,及时申请进行专项或大修工程,不能得过且过,对通行车辆造成潜在的威胁。

4.结语

对沥青路面的几种病害的原因,在施工过程中的每个环节上采取有效措施,选好原材料,从根源上解决问题。对出现的路面病害要及时采取有效的处治方案,防止病害的扩大及水对路面的侵害。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。