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青海省第六路桥建设有限公司 青海西宁 810008
摘要:当前很多沥青混凝土路面均呈现出一定的早期破坏,如裂缝、沉降、松散、坑槽、泛油、剥落、车辙等病害,直接影响了车辆的运行,加大了汽车磨损,缩短了沥青路面使用寿命,增大了养护工作量,经济损失巨大。本文对形成基层、面层常见病害的病因尽心分析,并提出了几点预防措施。
关键词:沥青混凝土;病害;裂缝;泛油
一、沥青混凝土路面基层、面层常见病害
沥青混凝土路面基层、面层的病害产生是多种因素综合作用的结果,其种类繁多,但主要表现为裂缝、车辙、沉陷、坑槽、泛油和油斑、路面推移等。
(一)裂缝
横向裂缝裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长贯穿部分路幅或整个路幅。纵向裂缝裂缝走向基本与行车方向平行,裂缝长度和宽度不一。公路裂缝的成因主要有:
沥青混合料使用的沥青胶结料温度敏感性强,其低温性能不能满足该项目地区温度变化所产生的温度应力的要求。一般沥青胶结料含蜡量高和延度小,易于脆裂。半刚性基层低温开裂是由于基层多在高温夏季或常温时施工成型,入冬后,温度下降,特别是我国西北地区,季节温差很大,混合料遇冷收缩,在收缩过程中受到下层(基层或底基层)的约束产生收缩应力(拉应力),如果收缩应力大于当时混合料的极限抗拉强度时,就会产生温度收缩裂缝,一般为横向裂缝,裂缝宽度约为2~16mm。温差越大,温度变化速度越块,则约束越大,混合料越容易开裂。
半刚性基层干燥收缩开裂是混合料水分的失去引起的收缩,原因是混合料中游离水的减少,缩小了颗粒间的距离而产生体积收缩。干燥收缩的大小与材料的性质和用水量有关。石灰土干缩大,当失水25%时其干缩系数达到(1200~1500)×10-6,并产生(3000~3750)×10-6的干缩应变;水泥稳定类碎石在失水50%时的干燥系数为(5.3~8)×10-6,干燥应变为(13~18)×10-6;密实式二灰碎石失水50%为(13.5~15.5)×10-6,干燥应变为(25~27)×10-6。因此无机结合料稳定细粒土比稳定粗粒土干缩大,易于开裂。
(二)车辙和推移
车辙是在行车荷载重复作用下,路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽。车辙和推移降低了路面平整度,当车辙达到一定深度时,由于辙槽内积水,极易发生汽车飘滑而导致交通事故。车辙和推移形成的主要原因如下:
1、行车荷载的影响。车辆按规定正常在行车道行驶,使得高速公路的交通渠化现象非常突出,随着车辆荷载作用次数增加,行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度的车槽。
2、基层施工质量差。因基层的厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足,由于荷载作用超过路面各层的强度,使得路表变形过大而形成辙槽和推移。
3、沥青面层高温稳定性差。由于沥青混合料是一种弹塑性材料,如沥青、矿料的选材不当或混合料组成不当会导致沥青混合料的高温稳定性差、抗塑性变形能力低,在高温条件下,车轮碾压反复作用,荷载应力超过沥青混合料的稳定极限,使流动变形不断积累形成车辙和推移。
(三)滑移
路面的滑移主要成因是沥青面层与基层结合不好,为提高层间结合所撒铺的乳化沥青透层油未渗入半刚性基层中,也是导致病害产生的原因之一。由于半刚性基层表面过于致密,水在其表面渗透困难,而乳化沥青又是水基产品,因而一般的乳化沥青产品在半刚性基层表面的渗透性较差,透层油根本达不到设计要求的渗透深度。新的沥青混凝土路面施工技术规范要求基层表面的透层油应透入5mm以上,以起到保护基层、防水以及联结沥青面层和基层的作用。并且,施工过程中由于没有清扫基层顶面或路面粘层洒布不均匀或者洒布后除允许施工车辆外,还允许其他车辆和行人通过,致使基层顶面或道路表面有许多尘土,影响路面结构层之间的粘结性能,降低了沥青混凝土层与水泥稳定层之间以及沥青混凝土层之间的粘结强度。
(四)泛油
新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节,特别在连续多天高温后,在大量行车特别是在重载车辆作用下进一步压实,易导致沥青混凝土内部过多的自由沥青向上移动,产生泛油现象,油石比偏大地段表现的尤为明显。高温季节雨水侵入沥青混凝土内部后,如沥青与矿料的粘结力不足,沥青很快会从集料表面剥落并向上移动,产生更严重的泛油现象。泛油产生的原因主要有:
1、混合料组成设计不当
2、混合料拌和控制不严:在沥青混合料拌和时矿粉等细料含量较难准确控制,如细料含量过少,混合料比表面积较小,则沥青用量相对较多,也易泛油。
3、粘层油用量不当:在施工沥青面层前往往需在基层顶面喷洒粘层油或做沥青封层(特别是在基层完工与沥青面层施工间隔较长的情况下),由于施工工艺掌握不好,粘层油用量不当或喷洒不均匀而导致面层局部泛油。
4、施工质量较差:因摊铺时混合料产生离析,局部细料过分集中,也易泛油。
5、水损坏:雨水渗入使下层沥青与石料剥离,在动水作用下,沥青膜剥落、上浮引起表层泛油。
(五)拥包
拥包是面在横向、纵向产生高低起伏波浪状的变形。拥包一般是因为以下几个原因引起的:
1、施工时不慎将沥青洒漏在路面上形成的。
2、沥青混合料质量不合格,热稳定性不达标形成的。
3、沥青混合料配合比不合理,沥青含量偏高,或沥青混合料拌和不均匀,出现细集料集中的现象,当气温较高时,在行车荷载作用下,面层就可能发生推移,形成拥包。
4、因基层局部含水量过大,基层和面层粘结不良,在车辆高速行驶时,面层可能相对于基层发生移动,从而形成拥包推移。
5、基层局部强度不够或水稳定性不良,使基层松软而形成拥包。 二、沥青混凝土路面基层、面层常见病害预控
(一)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。
(二)对排水现状进行根治
为了避免水对公路路基的损害,应对公路路面排水能力加以高度重视,避免此类灾害的产生,充分确定排水设施的排水能力,做好公路路面排水工作。常见的排水设施主要有边沟、排水沟、跌水与急流槽等,加强对这些分部工程的施工质量控制。
(三)路面施工过程中的控制
(1)严格控制沥青混合料的拌和质量,拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理;加大马歇尔试验频率,严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标,必要时对混合料进行特殊配合比设计。
(2)保证基层顶面粗糙度。改善基层材料级配,增加粗骨料,提高大中粒径集料含量;控制最佳含水量,改进碾压方法,避免过振过湿,不能使基层顶面形成灰浆硬壳,不能用细料进行压实后找平。对细粒土类的半刚性基层,必要时可以采用顶面栽钉等办法加强基层顶面粗糙度。
(3)从施工机具来讲,拌合能力,摊铺机碾压机具必须配套,摊铺机应选择两台前后错开同时施工,而少采用全断面摊铺机,注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。
(4)使用沥青铺面聚酯布能减小基层裂缝顶端周围的应力和应变,减小沥青路面反射裂缝的产生机率。由于沥青铺面聚酯布自身低延伸率和多方面抗拉伸等性能,减少路面由于荷载等因素产生的弯沉量和剪切变形,提高沥青路面抗车辙能力。由于沥青铺面聚酯布、原有路面或原基层以及沥青加铺层能够很好地形成一个整体加上其本身聚酯及浸胶等特性,又可以使得沥青铺面聚酯布在沥青路面中起到骨架作用,增加沥青混凝土面层中的横向约束力,也减小了沥青路面下面层和沥青路面基层由于地表水的作用,减小水损坏引起的道路破坏。
参考文献:
[1]杨洪镅.沥青混凝土路面病害的成因及预防措施[J].广东工业大学学报,2012年2期.
[2]刘保均.城市道路沥青混凝土路面病害预防措施[J].投资与合作,2013年8期.
摘要:当前很多沥青混凝土路面均呈现出一定的早期破坏,如裂缝、沉降、松散、坑槽、泛油、剥落、车辙等病害,直接影响了车辆的运行,加大了汽车磨损,缩短了沥青路面使用寿命,增大了养护工作量,经济损失巨大。本文对形成基层、面层常见病害的病因尽心分析,并提出了几点预防措施。
关键词:沥青混凝土;病害;裂缝;泛油
一、沥青混凝土路面基层、面层常见病害
沥青混凝土路面基层、面层的病害产生是多种因素综合作用的结果,其种类繁多,但主要表现为裂缝、车辙、沉陷、坑槽、泛油和油斑、路面推移等。
(一)裂缝
横向裂缝裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长贯穿部分路幅或整个路幅。纵向裂缝裂缝走向基本与行车方向平行,裂缝长度和宽度不一。公路裂缝的成因主要有:
沥青混合料使用的沥青胶结料温度敏感性强,其低温性能不能满足该项目地区温度变化所产生的温度应力的要求。一般沥青胶结料含蜡量高和延度小,易于脆裂。半刚性基层低温开裂是由于基层多在高温夏季或常温时施工成型,入冬后,温度下降,特别是我国西北地区,季节温差很大,混合料遇冷收缩,在收缩过程中受到下层(基层或底基层)的约束产生收缩应力(拉应力),如果收缩应力大于当时混合料的极限抗拉强度时,就会产生温度收缩裂缝,一般为横向裂缝,裂缝宽度约为2~16mm。温差越大,温度变化速度越块,则约束越大,混合料越容易开裂。
半刚性基层干燥收缩开裂是混合料水分的失去引起的收缩,原因是混合料中游离水的减少,缩小了颗粒间的距离而产生体积收缩。干燥收缩的大小与材料的性质和用水量有关。石灰土干缩大,当失水25%时其干缩系数达到(1200~1500)×10-6,并产生(3000~3750)×10-6的干缩应变;水泥稳定类碎石在失水50%时的干燥系数为(5.3~8)×10-6,干燥应变为(13~18)×10-6;密实式二灰碎石失水50%为(13.5~15.5)×10-6,干燥应变为(25~27)×10-6。因此无机结合料稳定细粒土比稳定粗粒土干缩大,易于开裂。
(二)车辙和推移
车辙是在行车荷载重复作用下,路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽。车辙和推移降低了路面平整度,当车辙达到一定深度时,由于辙槽内积水,极易发生汽车飘滑而导致交通事故。车辙和推移形成的主要原因如下:
1、行车荷载的影响。车辆按规定正常在行车道行驶,使得高速公路的交通渠化现象非常突出,随着车辆荷载作用次数增加,行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度的车槽。
2、基层施工质量差。因基层的厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足,由于荷载作用超过路面各层的强度,使得路表变形过大而形成辙槽和推移。
3、沥青面层高温稳定性差。由于沥青混合料是一种弹塑性材料,如沥青、矿料的选材不当或混合料组成不当会导致沥青混合料的高温稳定性差、抗塑性变形能力低,在高温条件下,车轮碾压反复作用,荷载应力超过沥青混合料的稳定极限,使流动变形不断积累形成车辙和推移。
(三)滑移
路面的滑移主要成因是沥青面层与基层结合不好,为提高层间结合所撒铺的乳化沥青透层油未渗入半刚性基层中,也是导致病害产生的原因之一。由于半刚性基层表面过于致密,水在其表面渗透困难,而乳化沥青又是水基产品,因而一般的乳化沥青产品在半刚性基层表面的渗透性较差,透层油根本达不到设计要求的渗透深度。新的沥青混凝土路面施工技术规范要求基层表面的透层油应透入5mm以上,以起到保护基层、防水以及联结沥青面层和基层的作用。并且,施工过程中由于没有清扫基层顶面或路面粘层洒布不均匀或者洒布后除允许施工车辆外,还允许其他车辆和行人通过,致使基层顶面或道路表面有许多尘土,影响路面结构层之间的粘结性能,降低了沥青混凝土层与水泥稳定层之间以及沥青混凝土层之间的粘结强度。
(四)泛油
新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节,特别在连续多天高温后,在大量行车特别是在重载车辆作用下进一步压实,易导致沥青混凝土内部过多的自由沥青向上移动,产生泛油现象,油石比偏大地段表现的尤为明显。高温季节雨水侵入沥青混凝土内部后,如沥青与矿料的粘结力不足,沥青很快会从集料表面剥落并向上移动,产生更严重的泛油现象。泛油产生的原因主要有:
1、混合料组成设计不当
2、混合料拌和控制不严:在沥青混合料拌和时矿粉等细料含量较难准确控制,如细料含量过少,混合料比表面积较小,则沥青用量相对较多,也易泛油。
3、粘层油用量不当:在施工沥青面层前往往需在基层顶面喷洒粘层油或做沥青封层(特别是在基层完工与沥青面层施工间隔较长的情况下),由于施工工艺掌握不好,粘层油用量不当或喷洒不均匀而导致面层局部泛油。
4、施工质量较差:因摊铺时混合料产生离析,局部细料过分集中,也易泛油。
5、水损坏:雨水渗入使下层沥青与石料剥离,在动水作用下,沥青膜剥落、上浮引起表层泛油。
(五)拥包
拥包是面在横向、纵向产生高低起伏波浪状的变形。拥包一般是因为以下几个原因引起的:
1、施工时不慎将沥青洒漏在路面上形成的。
2、沥青混合料质量不合格,热稳定性不达标形成的。
3、沥青混合料配合比不合理,沥青含量偏高,或沥青混合料拌和不均匀,出现细集料集中的现象,当气温较高时,在行车荷载作用下,面层就可能发生推移,形成拥包。
4、因基层局部含水量过大,基层和面层粘结不良,在车辆高速行驶时,面层可能相对于基层发生移动,从而形成拥包推移。
5、基层局部强度不够或水稳定性不良,使基层松软而形成拥包。 二、沥青混凝土路面基层、面层常见病害预控
(一)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。
(二)对排水现状进行根治
为了避免水对公路路基的损害,应对公路路面排水能力加以高度重视,避免此类灾害的产生,充分确定排水设施的排水能力,做好公路路面排水工作。常见的排水设施主要有边沟、排水沟、跌水与急流槽等,加强对这些分部工程的施工质量控制。
(三)路面施工过程中的控制
(1)严格控制沥青混合料的拌和质量,拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理;加大马歇尔试验频率,严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标,必要时对混合料进行特殊配合比设计。
(2)保证基层顶面粗糙度。改善基层材料级配,增加粗骨料,提高大中粒径集料含量;控制最佳含水量,改进碾压方法,避免过振过湿,不能使基层顶面形成灰浆硬壳,不能用细料进行压实后找平。对细粒土类的半刚性基层,必要时可以采用顶面栽钉等办法加强基层顶面粗糙度。
(3)从施工机具来讲,拌合能力,摊铺机碾压机具必须配套,摊铺机应选择两台前后错开同时施工,而少采用全断面摊铺机,注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。
(4)使用沥青铺面聚酯布能减小基层裂缝顶端周围的应力和应变,减小沥青路面反射裂缝的产生机率。由于沥青铺面聚酯布自身低延伸率和多方面抗拉伸等性能,减少路面由于荷载等因素产生的弯沉量和剪切变形,提高沥青路面抗车辙能力。由于沥青铺面聚酯布、原有路面或原基层以及沥青加铺层能够很好地形成一个整体加上其本身聚酯及浸胶等特性,又可以使得沥青铺面聚酯布在沥青路面中起到骨架作用,增加沥青混凝土面层中的横向约束力,也减小了沥青路面下面层和沥青路面基层由于地表水的作用,减小水损坏引起的道路破坏。
参考文献:
[1]杨洪镅.沥青混凝土路面病害的成因及预防措施[J].广东工业大学学报,2012年2期.
[2]刘保均.城市道路沥青混凝土路面病害预防措施[J].投资与合作,2013年8期.