瀝青混凝土路面工程病害及防治技術(shù)淺析

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

簡介： 本文根據(jù)我國的城市道路越來越多地采用瀝青混凝土或改性瀝青混凝土路面的實際情況，論述了瀝青路面早期病害的原因，介紹了瀝青路面病害因素的分析及預(yù)防措施的問題。
關(guān)鍵字：瀝青路面 工程病害 防治技術(shù) 淺析

 1、前言

　　 目前，隨著城市交通量交通量日益增大，使城市道路路面面臨嚴峻的考驗，很多城市道路瀝青路面均呈現(xiàn)出一定的早期破壞，如開裂、泛油、剝落、車轍等現(xiàn)象，有的城市道路甚至當(dāng)年通車即發(fā)生了病害，正常維修期大大提前，直接影響了車輛的運行，也增大了養(yǎng)護管理資金的投入。對此，現(xiàn)就其原因及對策作出詳細的分析。

　　 2、城市道路瀝青路面早期破壞的原因

　　 城市道路瀝青路面的設(shè)計使用壽命一般為10~15年，如果通車1~3年內(nèi)就發(fā)生嚴重病害和較大面積損壞，可視為早期破壞。早期破壞類型歸納為：

　　 2、1水損壞，隨著時間的推移，特別是長期下雨后，輪跡處路面向兩邊推擠而隆起，輪跡處繼續(xù)沉陷，再發(fā)展，靠近輪跡的隆起部分破損，很快就出現(xiàn)面層松散、剝落、坑槽等。這是典型水損害現(xiàn)象。通常水損害產(chǎn)生的原因有下列幾種：

　　 2、1、1路面排水系統(tǒng)不健全；

　　 2、1、2路面壓實度不足；

　　 2、1、3路面離析；

　　 2、2裂縫路面裂縫是路面早期破損最常見的病害之一，它的危害在于從裂縫中不斷進入水份使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載能力下降，加速路面破壞。其中包括橫向裂縫和縱向裂縫兩部分。

　　 2、2、1橫向裂縫，橫裂縫橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類。荷載性裂縫是由于路面設(shè)計不當(dāng)和施工質(zhì)量低劣，或由于車輛嚴重超載，致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其疲勞強度而裂縫。非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式，它有兩種情況：瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫。

　　 2、2、2縱裂縫縱向裂縫可分為兩種情況：一種情況是由于路基壓實度不均勻，路面不均勻沉陷而引起的。另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時，兩幅接茬未處理好，在行車載荷作用下，易形成縱縫。縱向裂縫，多發(fā)于半填半挖路基處，主要由路基的不均勻沉降造成；

　　 2、3龜裂龜裂又稱網(wǎng)裂，通常是沿輪跡帶出現(xiàn)單條或多條平行縱縫，逐漸在縱縫間出現(xiàn)橫向或斜向連接縫，一般多發(fā)生在行車道輪跡形成龜裂。主要由路面結(jié)構(gòu)強度不足引起。

　　 2、4車轍，車轍變形車轍是在行車載荷重復(fù)作用下，路面產(chǎn)生累積永久性的帶狀凹槽。主要是由于瀝青混合料級配設(shè)計不合理、穩(wěn)定性差或由于基層及面層施工時壓實度不足，使輪跡帶處的面層和基層材料在行車荷載反復(fù)作用下出現(xiàn)固結(jié)變形和側(cè)向剪切位移引起。

　　 2、5波浪，主要原因是路面組成材料設(shè)計不合理或施工質(zhì)量差，導(dǎo)致路面材料不足以抵抗車輪水平力的作用。

　　 2、6松散，原因主要是采用的瀝青粘結(jié)力差，瀝青用量偏少，或所用的礦料過濕，鋪撒不勻，或所用的嵌縫料不合規(guī)格而未能被瀝青粘牢。

　　 2、7坑槽，主要原因是面層的網(wǎng)裂、龜裂后不及時養(yǎng)護而逐漸形成的。另外基層局部強度不足，在行車作用下也易產(chǎn)生坑槽。是由龜裂和松散等其它損壞進一步發(fā)展的結(jié)果。

　　 2、8沉陷，一般是由基層局部成形不足，強度不夠，在行車載荷和自然因素等作用下形成的。對于大面積沉陷往往是由于路基（高填方地段）不均勻沉降或局部滑移面引起的。主要原因是路基壓實度不足引起。

　　 2、9剝落，如果瀝青混合料中使用了中性或酸性石料，將會造成集料與瀝青之間的粘附性不足，在行車荷載的作用下，集料從路面剝落，使路面形成麻面，進而可能發(fā)展成為坑槽、松散等病害。

　　 3、我國城市道路瀝青路面發(fā)生早期破壞和損壞的原因分析

　　 城市道路瀝青路面在運營期間出現(xiàn)早期損壞現(xiàn)象，影響正常運營?，F(xiàn)在總結(jié)分析的原因可歸納為：

　　 3、1車輛超載的影響

　　 隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市道路上的貨車今天能夠量增長非?？?，某些部門從自身利益出發(fā)，超載嚴重，甚至達到了令人無法想象的程度。超載嚴重是造成早期破壞的主要原因之一。

　　 3、2施工與養(yǎng)護因素的影響

　　 3、2、1材料選擇目前我國的城市道路大部分都選用優(yōu)質(zhì)進口瀝青，上面層采用改性瀝青，但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有些建設(shè)部門為了確保瀝青的質(zhì)量，在進行招標(biāo)時將指標(biāo)值定得過高，以至于有些瀝青供應(yīng)商為了迎合主管部門的需要，在瀝青中加入某種成分以提高指標(biāo)值，嚴重影響了瀝青路面的壽命。

　　 3、2、2在實際生產(chǎn)中，施工人員一般都嚴格按照實驗室配合比中的骨料用量應(yīng)用于實際生產(chǎn)。但這種方法生產(chǎn)的混合料往往不到設(shè)計要求，有的甚至出現(xiàn)較大偏差，出現(xiàn)了“目標(biāo)配合比設(shè)計”與“生產(chǎn)配合比設(shè)計”不相符的情況，其原因就在于骨料的吸水性上。我國現(xiàn)行的瀝青混凝土路面設(shè)計方法中，集料密度采用的是視密度，而在實際生產(chǎn)過程中，因為自然條件、環(huán)境因素的影響，使生產(chǎn)配合比與實驗室配合比出入很大。

　　 3、2、3混合料的拌和、攤鋪和壓實 攤鋪和壓實兩項工作是路面施工的重要環(huán)節(jié)。攤鋪質(zhì)量不好往往伴隨著裂縫、車轍等病害的發(fā)生。攤鋪過程中除嚴格按《規(guī)范》要求施工外，還應(yīng)著重控制攤鋪溫度、供料速度與前進速度相協(xié)調(diào)、防止大料滾動離析等環(huán)節(jié)。碾壓過程應(yīng)遵循少量噴水，保持高溫，梯形迭進的原則。決不能片面追求平整度，進行低溫碾壓，降低壓實度標(biāo)準；低溫碾壓易造成空隙率多大，壓實度不足，使路面滲水，導(dǎo)致早期破壞；過度碾壓易造成構(gòu)造深度偏小，甚至出現(xiàn)泛油病害，影響行車安全。碾壓過程要及時、迅速，并要保持碾壓要求。絕對不允許壓路機中途急停、轉(zhuǎn)向，一面發(fā)生推擠、擁包現(xiàn)象，從而影響平整度。

　　 3、2、4路基施工缺陷的影響 有些城市道路早期破壞與路基施工質(zhì)量有關(guān)，特別是軟土地區(qū)。路基軟土地基不穩(wěn)定、地基換填或擠淤處理不徹底、路基填筑壓實度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均勻沉降等都會導(dǎo)致路面的早期破壞。

　　 3、2、5橋梁施工缺陷的影響 橋面瀝青路面早期破壞通常發(fā)生在那些預(yù)拱度設(shè)置不合理造成橋面瀝青面層厚度達不到設(shè)計要求、簡支梁橋伸縮縫施工質(zhì)量差的橋梁結(jié)構(gòu)上。由于橋面的變形條件和彈性狀態(tài)受橋梁的整體剛度和局部剛度控制，與一般路基上路面變形狀態(tài)不同，未達到設(shè)計厚度的瀝青面層往往受到剪切破壞。而且一旦有病害發(fā)生，便迅速擴展到全橋，很難局部修復(fù)。

　　 3、2、6養(yǎng)護與管理 路面早期養(yǎng)護措施不及時、不完善等也是城市道路瀝青路面產(chǎn)生早期破壞的原因。允許超載車輛進入城市道路或?qū)Τd車輛控制不嚴則更是早期破壞的直接原因。

　　 4、為防止城市道路瀝青路面發(fā)生早期破壞和損壞，應(yīng)該采取下列措施來防止城市道路瀝青路面的早期破壞。

　　 4、1根據(jù)實際情況確定并嚴格控制城市道路瀝青路面設(shè)計、施工各項指標(biāo)，嚴把質(zhì)量關(guān)，科學(xué)合理地安排工期，不搞獻禮工程；

　　 4、2將瀝青路面科研工作與城市道路建設(shè)結(jié)合起來，改變科研與建設(shè)脫節(jié)的現(xiàn)狀，特別是將科研結(jié)合在施工過程中，無疑將大大提高我國城市道路瀝青路面的建設(shè)水平，有效防止出現(xiàn)早期破壞。

　　 4、3強化施工管理，提高工序控制的科學(xué)性。

　　 4、4保證現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)的完整和準確，杜絕弄虛作假。特別是瀝青材料、砂石料的試驗數(shù)據(jù)，必須做到抽樣合理，數(shù)據(jù)真實保證瀝青路面材料的路用性能。對高路堤、軟基處理、填挖結(jié)合處、結(jié)構(gòu)物兩端填土等重點部位的施工重點監(jiān)控，防止不均勻沉降影響瀝青路面的使用性能。

　　 4、5重視并協(xié)調(diào)城市道路瀝青路面的壓實度、均勻度、平整度和構(gòu)造深度等指標(biāo)，特別處理好平整度與壓實度的關(guān)系。不能過分追求平整度而犧牲壓實度，而是要在保證壓實度的基礎(chǔ)上追求平整度，否則通車后的路面極易發(fā)生水破壞以及松散、車轍等早期病害。

　　 4、6優(yōu)化城市道路的排水設(shè)計，防止水損壞。

　　 4、7重視半剛性基層的養(yǎng)護，防止反射裂縫的出現(xiàn)。

　　 4、8交通執(zhí)法部門與其它行業(yè)主管部門聯(lián)合執(zhí)法，大力打擊超載運輸，保證城市道路的正常使用。

　　 4、9加強養(yǎng)護管理，提高養(yǎng)護管理水平。經(jīng)驗表明，科學(xué)有效的養(yǎng)護不但保證了城市道路瀝青路面的服務(wù)性能，也是防止早期病害的進一步發(fā)展、節(jié)省養(yǎng)護資金的有效手段。

　　 5、瀝青路面早期破損的防護通過以上分析，可看出瀝青混凝土路面早期破損與瀝青混合料、路面設(shè)計施工、交通氣候條件的全部或部分有聯(lián)系，而交通氣候條件是客觀存在的，所以瀝青路面病害防治技術(shù)應(yīng)以路面設(shè)計、瀝青混合料和施工三個方面考慮。

　　 5、1合理設(shè)計路面結(jié)構(gòu)

　　 5、1、1盡可能減薄瀝青面層厚度由于以下四方面原因，城市道路路面厚度可酌情減薄，控制在12-15cm之內(nèi)。第一是半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的承載能力可由半剛性材料層（基層和底基層）來承擔(dān)，無需用增厚面層來提高承載能力。第二是提高瀝青路面使用性能不是用厚的瀝青面層，而是用優(yōu)質(zhì)瀝青。第三是瀝青面層的裂縫不只是反射裂縫，在正常施工情況下，大部分是瀝青面層本身的溫縮裂縫。第四是一般來說厚的瀝青面層易導(dǎo)致車轍的產(chǎn)生。

　　 5、1、2加強瀝青路面防水設(shè)計

　　 5、1、3選用合理的基層和底基層結(jié)構(gòu)

　　 5、2嚴格控制瀝青混合料的質(zhì)量

　　 5、2、1瀝青的選取選用具有良好的高低溫性能、抗老化性能、含蠟量低、高粘度的優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)或進口瀝青。在條件許可的情況下，可在瀝青中摻加各種類型的改性劑，以提高基性能指標(biāo)。

　　 5、2、2集料的選用骨料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性則應(yīng)添加一業(yè)數(shù)量的抗剝落劑或石灰粉，確?；旌狭系目箘兟湫阅?，同時應(yīng)盡量降低骨料的含水量。

　　 5、2、3混合料級配的確定瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和疲勞性能、低溫抗裂性，路面表面特性和耐久性是兩對矛盾，相互制約，照顧了某一方面性能，可能會降低另一方面性能?；旌狭吓浜媳仍O(shè)計，實際上是在各種路用性能之間搞平衡或最優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和交通情況做具體分析，盡量互相兼顧。當(dāng)然為提高瀝青路面使用性能還可以考慮以下兩個途徑：第一是改善礦料級配，采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）。第二是改善瀝青結(jié)合料，采用改性瀝青。

　　 5、3嚴格控制施工質(zhì)量 施工質(zhì)量控制不嚴，早期破損必然出現(xiàn)。瀝青路面施工必須按全面質(zhì)量管理的要求，建立健全有效的質(zhì)量保證體系，對施工全過程，每道工序的質(zhì)量要進行嚴格的檢查、控制、評定，以保證其達到質(zhì)量標(biāo)準，具體要抓好以下幾方面：

　　 5、3、1嚴格控制瀝青混合料的拌和質(zhì)量，拌合過程中發(fā)現(xiàn)“糊料”或“離析”等異常情況應(yīng)立即進行處理；加大馬歇爾試驗頻率，嚴格控制瀝青混合料的油石比、穩(wěn)定度、流值等指標(biāo)，必要時對混合料進行特殊配合比設(shè)計。

　　 5、3、2保證基層頂面粗糙度。改善基層材料級配，增加粗骨料，提高大中粒徑集料含量；控制最佳含水量，改進碾壓方法，避免過振過濕，不能使基層頂面形成灰漿硬殼，不能用細料進行壓實后找平。

　　 5、3、3合理灑布透層油、粘層油。在進行各層鋪筑前，必須保持頂面清潔。根據(jù)近年來的施工經(jīng)驗，透層油應(yīng)以慢裂型乳化瀝青為宜。用瀝青灑布車噴灑時，應(yīng)保持穩(wěn)定的車速和噴灑量，不能流淌和形成油膜，更不能有空白，并立即撒布2立方米/1000平方米的石屑或粗砂，用8T鋼筒式壓路機穩(wěn)壓一遍，將多余的浮料掃走。

　　 5、3、4提高面層攤鋪質(zhì)量。在攤鋪混合料時，運距不能過遠，攤鋪溫度應(yīng)控制在130℃?50℃為宜，攤鋪厚度均勻，壓實設(shè)備數(shù)量應(yīng)配套，速度控制在2m/min左右，碾壓遍數(shù)不能太少，以免混合料孔隙過大；一般不能進行補料，尤其是下面層；基層雨后潮濕未干，不得攤鋪，更不得冒雨攤鋪；縱向、橫向接縫應(yīng)緊密、平順，各幅之間重疊的混合料應(yīng)用人工鏟走。

　　 6、結(jié)束語

　　 路面早期破損已成為瀝青路面的主要危害之一，各級交通管理部門都應(yīng)引起足夠的重視，并根據(jù)其成因從路面設(shè)計、原材料進場到具體施工，有針對性采取一系列預(yù)防和改善措施。同時，必須建立健全質(zhì)量保證體系，從管理部門、設(shè)計部門到施工部門，層層重視、層層控制、層層落實。只有這樣，才能從根本上減少瀝青路面的早期破損現(xiàn)象的發(fā)生，使城市道路建設(shè)質(zhì)量全面提高，更上新臺階。

　　 參考文獻

　　 1 《城市道路設(shè)計規(guī)范》（CTT37-90）.北京：中國建筑工業(yè)出版社.1991

　　 2《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》JTJ014-97. 北京：人民交通出版社.1997

　　3 《瀝青路面施工及驗收規(guī)范》JTJ014-97 北京：人民交通出版社1997年

　　4 陸鼎中、程家駒編著《路基路面工程》（第二版）上海：同濟大學(xué)出版社，1999年

　　 5 方福森主編《路面工程》（第二版）北京：人民交通出版社，1996年.