遼寧：營(yíng)口地區(qū)瀝青混凝土面層質(zhì)量問(wèn)題分析應(yīng)對(duì)

近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，遼寧省營(yíng)口市的道路運(yùn)輸業(yè)突飛猛進(jìn)。由于車流量大和超載等原因，導(dǎo)致瀝青混凝土路面損壞的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，除了最常見(jiàn)的裂縫問(wèn)題以外，有的道路面層還出現(xiàn)了擁包、車轍等問(wèn)題。正確分析瀝青混凝土路面產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的根本原因，并采取相應(yīng)的措施，延長(zhǎng)瀝青混凝土面層的使用壽命，有效地提高瀝青混凝土面層的熱穩(wěn)性、不透水性、耐磨性、抗滑性、耐久性和抗疲勞破壞性，已經(jīng)成為面層施工過(guò)程中亟待解決的重要問(wèn)題。

裂縫

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，其主要包括施工工藝、氣候條件以及瀝青混凝土的材料與配比。

施工工藝

橫向裂縫從營(yíng)口市區(qū)內(nèi)最有代表性的渤海大街出現(xiàn)的橫向裂縫處可以看出，橫向裂縫主要發(fā)生在各種過(guò)道管線部位。由于各種管線的埋深不同，管溝回填材料與道路結(jié)構(gòu)材料的差異性，使得管溝位置強(qiáng)度有別于其他部位，特別是半剛性基層材料的干縮，造成了路面的反射裂縫。

局部地段產(chǎn)生1～2 m長(zhǎng)的橫向裂紋，常因?yàn)榛鶎訌?qiáng)度不足所致。其原因有三：一是個(gè)別部位壓實(shí)度不足，這主要是基層的水泥穩(wěn)定砂礫中超粒徑部分?jǐn)?shù)量過(guò)多、含泥量較大和含水量控制誤差較大；二是水泥砂礫層拌和不均，存在漏拌或素土夾層等；三是舊路基層沒(méi)有處理到位。

縱向裂縫縱向裂縫主要產(chǎn)生在自來(lái)水管道溝位置，其原因主要是由于管溝位置的壓實(shí)度不足造。自來(lái)水管線掩埋較深，其大部分采用水撼砂的處理方法，若控制方法不當(dāng)，極易造成“漂管”現(xiàn)象和日后的不均勻沉降，最終造成路面在管溝邊緣部位產(chǎn)生裂縫。

拉裂在渤海大街上的拉裂位置主要有3處，較嚴(yán)重的有2處。一處較嚴(yán)重的拉裂長(zhǎng)度達(dá)數(shù)十米，另一處開(kāi)裂長(zhǎng)度為15m，最嚴(yán)重的一處縱向裂縫長(zhǎng)度達(dá)數(shù)十米甚至上百米。

該段路面位于涵洞上方，結(jié)構(gòu)較厚，在涵管上回填的材料為素砂礫，施工期間正值河水滿潮期，大量的水浸至北半幅道路結(jié)構(gòu)層內(nèi)，由此導(dǎo)致壓實(shí)度難以保證，最終造成路面后來(lái)沉降。加上自來(lái)水管埋深較淺，難以碾壓密實(shí)，排水施工設(shè)一排水坑，在道路施工時(shí)該處回填壓實(shí)度未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

此外，舊路面的塵土雜質(zhì)沒(méi)有清凈、層間結(jié)合較差和抗彎能力不足，也是產(chǎn)生拉裂的原因之一。

氣候條件

營(yíng)口市屬暖溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)，四季分明，日平均氣溫穩(wěn)定超過(guò)0℃的初日在3月中旬，終日在11月中旬，時(shí)間為245～249天。穩(wěn)定超過(guò)10℃的初日在4月中旬，終日在10月中旬，時(shí)間為160～180天。在冬季氣溫下降時(shí)，特別是急驟降溫時(shí)，瀝青混合料會(huì)發(fā)生收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，路面就產(chǎn)生開(kāi)裂。

瀝青路面的低溫開(kāi)裂有初凍時(shí)開(kāi)裂、凍脹裂縫和低溫收縮裂縫。因?yàn)槁访嬷饕窃谘芈访骈L(zhǎng)度方向收縮受拉，故裂縫主要是橫向，且大多是等間距。裂縫始于路表，逐漸向下伸展，在許多情況下，向下進(jìn)展不超過(guò)5cm。裂縫產(chǎn)生后進(jìn)展極快，如不及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，在交通荷載和氣候的作用下，路面便會(huì)產(chǎn)生變形、松散和凹坑等破壞。這類裂縫采用普通填封方法修補(bǔ)通常并不能取得滿意的效果，在短時(shí)間內(nèi)裂縫還會(huì)反映到路面上來(lái)，被填封的裂縫常在下一個(gè)冬季重新開(kāi)裂，且裂縫寬度逐年增加。在冬季產(chǎn)生縮裂的路面，到夏季高溫時(shí)仍將保持其原有寬度。

瀝青混凝土配合比及材料

瀝青類型的選擇、材料組成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否，是影響面層裂縫的重要因素。

瀝青的類型和性能較軟的瀝青在低溫時(shí)有較好的黏滯流動(dòng)性，使用高黏度、軟級(jí)別、溫度敏感性低的瀝青有利于提高路面的開(kāi)裂性能。瀝青性能除與瀝青種類有關(guān)外，還與油源和煉制方法有關(guān)，通常烷烴餾分含量較高的瀝青比含量較低的對(duì)溫度更敏感。

瀝青的溫度敏感性用針入度指數(shù)PI表示，PI＜－2的瀝青屬溶膠型，具有較大的溫度敏感性；PI＞2的瀝青屬凝膠型，具有較低的溫度敏感性，但低溫縮性較差；PI為2～－2的瀝青屬溶凝膠型，具有黏彈性和觸變性，屬于優(yōu)良的路用瀝青。PI可用來(lái)預(yù)測(cè)瀝青路面產(chǎn)生低溫裂縫的數(shù)量，低溫裂縫的數(shù)量隨PI增大而減少，當(dāng)路用瀝青的PI大于0時(shí)，則對(duì)防裂有利。營(yíng)口地區(qū)通常采用90號(hào)道路石油瀝青，PI為－1.5～1.0。

瀝青混合料空隙和材料組成通常，含石量較高的混合料，其抗拉強(qiáng)度高于含砂量較高的混合料。根據(jù)實(shí)地觀測(cè)表明，比較多孔的路面往往呈現(xiàn)出較少的路面開(kāi)裂，而石料含量較高且瀝青含量較多的混合料，則產(chǎn)生的橫向裂縫較少。

路面結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計(jì) 路面結(jié)構(gòu)也是影響裂縫的關(guān)鍵因素之一，例如采用15cm厚和10cm厚瀝青混凝土分別與40cm粒料基層結(jié)構(gòu)的道路，前者裂縫相對(duì)較少。這主要是因?yàn)檩^厚的瀝青面層在結(jié)構(gòu)上強(qiáng)度較大，在溫度拉應(yīng)力作用下不易產(chǎn)生開(kāi)裂。瀝青混凝土應(yīng)盡量用骨架空隙結(jié)構(gòu)或骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，當(dāng)路面的結(jié)構(gòu)類型相同時(shí)，砂土路基則比黏土路基產(chǎn)生的收縮裂縫多。在上列因素中，國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)研究資料都表明，所用瀝青類型、性質(zhì)和用量是影響路面裂縫的最主要因素。

提高瀝青路面防裂性的措施有三：一是調(diào)整礦料級(jí)配，并正確選用瀝青種類及用量；二是規(guī)范施工過(guò)程，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)處理好施工工藝；三是摻加聚氯乙烯、聚苯和橡膠等高分子聚合物。摻加聚氯乙烯、聚苯和橡膠等高分子聚合物不僅能提高混合料的低溫延性，而且還可以改進(jìn)高溫穩(wěn)定性、耐久性及石料與瀝青黏附性。其用量一般為瀝青用量的1％～2％左右，當(dāng)摻入2％～3％用量時(shí)，混合料的低溫延度已有改善，當(dāng)摻加量達(dá)5％時(shí)，延度可增至3倍左右。

擁包、車轍

由于道路運(yùn)輸車流量大和超載，瀝青混凝土路面尤其是高等級(jí)公路在通車一段時(shí)間后，在個(gè)別道路主干線面層常出現(xiàn)擁包、車轍等現(xiàn)象，極大影響行車舒適與安全。

產(chǎn)生大面積的擁包、車轍原因主要有如下幾點(diǎn)：瀝青混凝土配比設(shè)計(jì)不精確，如碎石、石屑等原材料規(guī)格不穩(wěn)定、混合料中瀝青用量偏大；環(huán)境溫度過(guò)高；瀝青質(zhì)量不合格，如瀝青的黏度低；施工時(shí)瀝青混凝土的壓實(shí)度不足；十字路口或交通崗附近路面在停車與起步反復(fù)作用下，產(chǎn)生疲勞破還。

為了避免擁包、車轍現(xiàn)象的產(chǎn)生，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：一是加強(qiáng)對(duì)石場(chǎng)碎石生產(chǎn)規(guī)格的控制，嚴(yán)把材料進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量關(guān)。二是選擇溫度穩(wěn)定性好的瀝青或改性瀝青，并嚴(yán)格控制瀝青含量。三是從拌和站安裝調(diào)試開(kāi)始，嚴(yán)格檢查各料倉(cāng)的計(jì)量控制裝置、集塵裝置的準(zhǔn)確性及運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)狀態(tài)正常與否，保證瀝青混合料生產(chǎn)質(zhì)量的均勻與穩(wěn)定。四是嚴(yán)格控制瀝青混合料生產(chǎn)配合比，施工碾壓達(dá)到壓實(shí)度設(shè)計(jì)要求。對(duì)于連續(xù)級(jí)配采用粗粒式瀝青混凝土應(yīng)控制瀝青含量，加足礦粉，適當(dāng)增加粗集料的含量，將剩余空隙率控制在3%～5%為宜。五是嚴(yán)格控制超載車輛上路。

以上分析的各種思路和方法，都是營(yíng)口地區(qū)防止瀝青混凝土面層質(zhì)量通病的最實(shí)際問(wèn)題，對(duì)今后的施工將起到警示和預(yù)防的作用，也為營(yíng)口市的道路面層設(shè)計(jì)與施工提供了更多的實(shí)踐和理論依據(jù)。