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【摘 要】本文介绍了沥青路面中常见的一些病害,重点分析了沥青路面出现裂缝的原因,并给出了相应的预防措施,可供相关技术人员参考。
【关键词】沥青路面;病害;裂缝
Common Diseases and its Prevention for Asphalt Pavement
Zhang Hong-tao
(Xinxiang City Highway Survey and Design Institute Xinxiang Henan 453000)
【Abstract】This article describes some common pavement defects, analyzed the reasons for the cracks in asphalt pavement, and the corresponding preventive measures, available to the relevant technical officers.
【Key words】Asphalt pavement; Disease; Crack
沥青路面具有表面平整,坚实、无接缝、施工工期短、养护维修简便和有良好的减振性等优点,使行车平稳、舒适而低噪声。但由于受到交通量增长、重载超载车辆的增多、温度变化、湿度变化,冰冻作用、设计、施工、采用材料和养护管理等因素的影响,出现了多种沥青路面病害,如沥青路面的裂缝、车辙和水损害等。根据我们这几年来对我省沥青路面的实际损坏情况的调查,谈谈沥青路面常见的病害与裂缝出现的原因及其预防措施。
1. 常见沥青路面病害
沥青路面的损坏所表现出的形式和特征是多种多样的。经总结分析,主要有以下几种常见病害。
1.1 沥青路面的裂缝。
沥青路面建成后,都会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响,但随着表面雨水的侵入,导致路面强度下降,在大量行车荷载作用下,使沥青路面产生结构性破坏。沥青路面裂缝的形式是多种多样的,裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。影响裂缝的主要因素有:沥青的品种和等级、沥青混合料的组成、面层的厚度、基层材料的收缩性、土基和气候条件等。
1.2 沥青路面的车辙。
车辙是路面结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实,以致结构层材料的侧向位移所产生的累积永久变形。影响沥青路面车辙深度的主要因素是沥青路面结构和沥青混凝土本身的内在因素,以及气候和交通量及交通组成等的外界因素。车辙产生的主要原因有:(1)沥青混合料油石比过大;(2)表面磨损过度:(3)雨水侵入沥青混凝土内部;(4)由于基层含不稳定夹层而导致路面横向推挤形成波形车辙。
1.3 沥青路面的松散。
松散是直接影响行车安全的路面病害,松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现,但由于行车作用,一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有:(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏;(2)碎石中含有风化颗粒,水侵入后引起沥青剥离;(3)随着使用时间的增多,沥青结合料本身的粘结性能降低,促使面层与轮胎接触部分的沥青磨耗,造成沥青含量减少,细集料散失;(4)机械损害或油污染。
1.4 沥青路面的水损害。
沥青路面在存在水分的条件下,经受交通荷载和温度涨缩的反复作用,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路面破坏。沥青路面产生水损害的原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。
1.5 沥青路面的冻胀和翻浆。
沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期,因为水的侵入和路基土的水稳定性能差,由于冰冻的作用,路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素,缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。
1.6 沥青路面的沉陷。
沉陷是路面变形中最普遍的一种,特点是面积大,涉及的结构层次深,主要出现在挖方段和填挖交界处。其产生的主要原因是:(1)土质路堑排水不畅,路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降,引起路面局部下沉;(2)路面强度不能适应日益增长的交通量,易发生疲劳破坏:(3)路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致,在车辆荷载作用下,路基或基层结构遭破坏而引起沉陷;(4)桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位。
2. 沥青路面出现裂缝的原因分析及其预防措施
2.1 原因分析。
沥青路面出现裂缝的主要原因而可以分为两大类:一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,一般称之为非荷载型裂缝:另一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝,一般称之为荷载型裂缝。
2.1.1 非荷载型裂缝。
非荷载型裂缝主要是温度裂缝,也有因施工不当、材料选取不当等引起的裂缝。其产生的原因有:
(1)沥青材料在较高温度条件下,具有良好的应力松弛性能,温度升降产生的变形不至于产生过高的温度应力。但在冬季气温骤降时,土基和路面基层由于受温度变化,冬季冰冻产生的膨胀,导致路基和基层产生裂缝并反射到沥青面层,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。此外,随着温度反复升降,温度应力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。
(2)沥青的品种和等级也是影响沥青路面开裂的重要因素。在长期的实践经验中,选用高粘度、低稠度的沥青,其温度敏感性较低,能延迟温度裂缝的产生;沥青未达到适合本地区气候条件和使用要求的质量标准,低温抗变形能力较差,致使沥青面层在低温下产生收缩开裂。
(3)地基处理不当,路基碾压不均匀,造成路基沉降不均匀;旧路拓宽时,新旧路基搭接部位没有严格按照台阶式分层压实处理,以及下部基层比较软弱,或地基处理不彻底等。
(4)铺筑沥青面层采用分幅摊铺时,接缝处理不当,结合不良,对接缝处碾压不密实,造成路面渗水或面层压实未达到要求,在行车作用下形成裂缝。
2.1.2 荷载型裂缝。
荷载型裂缝即主要由于行车荷载作用而产生的裂缝,其产生的原因有:
(1)随着交通运输的高速发展。原有的路面强度日趋不足,路面满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需求,沥青路面过早产生疲劳破坏,沥青路面很快开裂。
(2)原结构设计不合理,未充分考虑到各种不利因素,施工质量不好,沥青路面面层厚度不足,沥青路面原材料的品质不符合设计规范要求,路面强度明显不能满足行车要求。在行车作用下,特别是超大吨位车辆的频繁碾压,沥青路面很快开裂。
2.2 防止措施。
针对以上分析的沥青路面病害的原因,主要从施工材料、设计、施工、养护和交通管理等5个方面采取相应的预防措施。
2.2.1 材料方面。 合理确定沥青路面结构,沥青面层的裂缝主要由沥青面层本身的低温收缩引起的。选用低温劲度小、延度大、温度敏感性差、含蜡量低的优质沥青,精选矿料,准确级配沥青面层的矿料和合理配置沥青混合料配合比。配制出性能优良的沥青混合料,控制沥青用量,保证沥青混合料性能优良,均可有效减少裂缝。
2.2.2 设计方面。
精心设计,对地形复杂地段做好地质调查工作。要特别注意加固地基,防止因地基软弱而出现不均匀沉降,使用合格填料填筑路基,或对填料进行处理后再填筑路基,确保路基有足够的强度和稳定性,以保证路面具有稳定的基础:选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小及抗拉强度高的半刚性材料做基层:选用优质沥青做沥青面层;在稳定度满足要求的前提下,应该选用针入度较大的沥青做沥青面层。
2.2.3 施工方面。
精心施工,选择先进施工工艺和机械设备,制定完善的施工方案,确保压实度达到规范要求,严格按设计要求进行软基处理,提高软基处理的施工质量,严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内;半刚性基层碾压完成后。要及时养生,防止其产生裂缝反射到表面层,保护混合料的含水量不受损失;养生结束后,应立即喷洒透层油,并尽快铺筑沥青面层。
2.2.4 养护方面。
严格养护管理,加强路面保洁,确保排水性能良好。及时对裂缝的进行科学的处理,避免病害的进一步扩展。
2.2.5 加强交通管理。
加强交通管理,限制大型超载车通行;在夏季连续高温时段,运营管理单位可将重车安排在夜间、凌晨路表气温较低时段通过:禁止带钉轮胎对路面的过度磨损或者更加严厉地限制使用。
3. 结束语
沥青路面中的病害给道路交通带来各种各样的隐患,这是一个不容忽视的问题,但这些病害不是不可克服的,只要我们认真选材,精心设计,把握住各个施工环节,严格按照施工规范和操作规程进行施工,做好道路养护工作,加强变通管理,很多病害是可以避免或降低其破坏力的。
[文章编号]1006-7619(2010)10-14-931
【关键词】沥青路面;病害;裂缝
Common Diseases and its Prevention for Asphalt Pavement
Zhang Hong-tao
(Xinxiang City Highway Survey and Design Institute Xinxiang Henan 453000)
【Abstract】This article describes some common pavement defects, analyzed the reasons for the cracks in asphalt pavement, and the corresponding preventive measures, available to the relevant technical officers.
【Key words】Asphalt pavement; Disease; Crack
沥青路面具有表面平整,坚实、无接缝、施工工期短、养护维修简便和有良好的减振性等优点,使行车平稳、舒适而低噪声。但由于受到交通量增长、重载超载车辆的增多、温度变化、湿度变化,冰冻作用、设计、施工、采用材料和养护管理等因素的影响,出现了多种沥青路面病害,如沥青路面的裂缝、车辙和水损害等。根据我们这几年来对我省沥青路面的实际损坏情况的调查,谈谈沥青路面常见的病害与裂缝出现的原因及其预防措施。
1. 常见沥青路面病害
沥青路面的损坏所表现出的形式和特征是多种多样的。经总结分析,主要有以下几种常见病害。
1.1 沥青路面的裂缝。
沥青路面建成后,都会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响,但随着表面雨水的侵入,导致路面强度下降,在大量行车荷载作用下,使沥青路面产生结构性破坏。沥青路面裂缝的形式是多种多样的,裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。影响裂缝的主要因素有:沥青的品种和等级、沥青混合料的组成、面层的厚度、基层材料的收缩性、土基和气候条件等。
1.2 沥青路面的车辙。
车辙是路面结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实,以致结构层材料的侧向位移所产生的累积永久变形。影响沥青路面车辙深度的主要因素是沥青路面结构和沥青混凝土本身的内在因素,以及气候和交通量及交通组成等的外界因素。车辙产生的主要原因有:(1)沥青混合料油石比过大;(2)表面磨损过度:(3)雨水侵入沥青混凝土内部;(4)由于基层含不稳定夹层而导致路面横向推挤形成波形车辙。
1.3 沥青路面的松散。
松散是直接影响行车安全的路面病害,松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现,但由于行车作用,一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有:(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏;(2)碎石中含有风化颗粒,水侵入后引起沥青剥离;(3)随着使用时间的增多,沥青结合料本身的粘结性能降低,促使面层与轮胎接触部分的沥青磨耗,造成沥青含量减少,细集料散失;(4)机械损害或油污染。
1.4 沥青路面的水损害。
沥青路面在存在水分的条件下,经受交通荷载和温度涨缩的反复作用,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路面破坏。沥青路面产生水损害的原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。
1.5 沥青路面的冻胀和翻浆。
沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期,因为水的侵入和路基土的水稳定性能差,由于冰冻的作用,路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素,缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。
1.6 沥青路面的沉陷。
沉陷是路面变形中最普遍的一种,特点是面积大,涉及的结构层次深,主要出现在挖方段和填挖交界处。其产生的主要原因是:(1)土质路堑排水不畅,路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降,引起路面局部下沉;(2)路面强度不能适应日益增长的交通量,易发生疲劳破坏:(3)路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致,在车辆荷载作用下,路基或基层结构遭破坏而引起沉陷;(4)桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位。
2. 沥青路面出现裂缝的原因分析及其预防措施
2.1 原因分析。
沥青路面出现裂缝的主要原因而可以分为两大类:一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,一般称之为非荷载型裂缝:另一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝,一般称之为荷载型裂缝。
2.1.1 非荷载型裂缝。
非荷载型裂缝主要是温度裂缝,也有因施工不当、材料选取不当等引起的裂缝。其产生的原因有:
(1)沥青材料在较高温度条件下,具有良好的应力松弛性能,温度升降产生的变形不至于产生过高的温度应力。但在冬季气温骤降时,土基和路面基层由于受温度变化,冬季冰冻产生的膨胀,导致路基和基层产生裂缝并反射到沥青面层,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。此外,随着温度反复升降,温度应力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。
(2)沥青的品种和等级也是影响沥青路面开裂的重要因素。在长期的实践经验中,选用高粘度、低稠度的沥青,其温度敏感性较低,能延迟温度裂缝的产生;沥青未达到适合本地区气候条件和使用要求的质量标准,低温抗变形能力较差,致使沥青面层在低温下产生收缩开裂。
(3)地基处理不当,路基碾压不均匀,造成路基沉降不均匀;旧路拓宽时,新旧路基搭接部位没有严格按照台阶式分层压实处理,以及下部基层比较软弱,或地基处理不彻底等。
(4)铺筑沥青面层采用分幅摊铺时,接缝处理不当,结合不良,对接缝处碾压不密实,造成路面渗水或面层压实未达到要求,在行车作用下形成裂缝。
2.1.2 荷载型裂缝。
荷载型裂缝即主要由于行车荷载作用而产生的裂缝,其产生的原因有:
(1)随着交通运输的高速发展。原有的路面强度日趋不足,路面满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需求,沥青路面过早产生疲劳破坏,沥青路面很快开裂。
(2)原结构设计不合理,未充分考虑到各种不利因素,施工质量不好,沥青路面面层厚度不足,沥青路面原材料的品质不符合设计规范要求,路面强度明显不能满足行车要求。在行车作用下,特别是超大吨位车辆的频繁碾压,沥青路面很快开裂。
2.2 防止措施。
针对以上分析的沥青路面病害的原因,主要从施工材料、设计、施工、养护和交通管理等5个方面采取相应的预防措施。
2.2.1 材料方面。 合理确定沥青路面结构,沥青面层的裂缝主要由沥青面层本身的低温收缩引起的。选用低温劲度小、延度大、温度敏感性差、含蜡量低的优质沥青,精选矿料,准确级配沥青面层的矿料和合理配置沥青混合料配合比。配制出性能优良的沥青混合料,控制沥青用量,保证沥青混合料性能优良,均可有效减少裂缝。
2.2.2 设计方面。
精心设计,对地形复杂地段做好地质调查工作。要特别注意加固地基,防止因地基软弱而出现不均匀沉降,使用合格填料填筑路基,或对填料进行处理后再填筑路基,确保路基有足够的强度和稳定性,以保证路面具有稳定的基础:选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小及抗拉强度高的半刚性材料做基层:选用优质沥青做沥青面层;在稳定度满足要求的前提下,应该选用针入度较大的沥青做沥青面层。
2.2.3 施工方面。
精心施工,选择先进施工工艺和机械设备,制定完善的施工方案,确保压实度达到规范要求,严格按设计要求进行软基处理,提高软基处理的施工质量,严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内;半刚性基层碾压完成后。要及时养生,防止其产生裂缝反射到表面层,保护混合料的含水量不受损失;养生结束后,应立即喷洒透层油,并尽快铺筑沥青面层。
2.2.4 养护方面。
严格养护管理,加强路面保洁,确保排水性能良好。及时对裂缝的进行科学的处理,避免病害的进一步扩展。
2.2.5 加强交通管理。
加强交通管理,限制大型超载车通行;在夏季连续高温时段,运营管理单位可将重车安排在夜间、凌晨路表气温较低时段通过:禁止带钉轮胎对路面的过度磨损或者更加严厉地限制使用。
3. 结束语
沥青路面中的病害给道路交通带来各种各样的隐患,这是一个不容忽视的问题,但这些病害不是不可克服的,只要我们认真选材,精心设计,把握住各个施工环节,严格按照施工规范和操作规程进行施工,做好道路养护工作,加强变通管理,很多病害是可以避免或降低其破坏力的。
[文章编号]1006-7619(2010)10-14-931