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【摘 要】 沥青路面最的病害严重影响道路的正常使用。本文对沥青路面病害的成因进行分析,提出防治病害产生的建议,并给出其防治方法。
【关键词】 沥青路面;病害分析;防治措施
很多公路建成运营后,发生早期损害较多,特别是沥青路面,随着公路交通量交通量日益增大以及货车严重超载,很多公路沥青路面呈现出不同程度的早期破坏,如开裂、泛油、剥落、车辙等现象以及坑槽、松散、脱皮、麻面等。直接影响了交通的运行,增加养护管理资金的投入。为此,就其原因及对策作出分析。
1 沥青混凝土路面破坏类型及原因
沥青路面的破坏大体上可分为两类:一类是结构性破坏,它是路面结构的整体或其某一部分或几个部分的破坏,严重时已不能承受车辆的荷载,这些路面因为长期受到重载车辆的作用,加上多年失修导致许多坑洞的出现,致使交通阻碍较大,威胁行车安全。另一类是功能性破坏,如由于路面不平整,使其不再具有预期功能,虽然有些公路曾进行过不同程度地翻修,但是由于来往车辆的超载负荷等作用,使得路面很快就出现了各种各样的病害。
对于功能性破坏,可以通过修整、养护来恢复路面的平整,以满足行车使用要求,而对于结构性破坏,一般均需进行彻底翻修。通过调查分析,对沥青混凝土路面破坏原因具体可以从以下一些方面进行诠释:
1.1沥青质量
由于部分施工单位所采购的沥青,标号达不到要求,导致沥青与矿料之间的粘结力低或沥青低温脆性大,高温稳定性差,从而导致油层松散。
1.2矿料质量
沥青路面所用的矿料质软和粒径规格不符合要求,往往由于强度不足或劈裂作用使矿料压碎导致路面破坏。夏季高溫时,沥青材料粘滞度降低,在荷载作用下,可能使路面表面造成泛油,也可能沥青材料与矿料一起被挤动而引起面层车辙、推挤、波浪等变形破坏。在冬季低温下,沥青材料会由于收缩作用而产生脆裂破坏。在水分和温度作用下,沥青材料与矿料间的粘结力降低,沥青面层就会出现松散、剥落等破坏。久而久之,形成恶性循环,使得路面通行能力大大降低。
1.3沥青砼配合比设计存在的问题
沥青砼配合比设计按规范要求应经过四个阶段,即目标配合比设计阶段,生产配合比设计阶段,生产配合比验证阶段和试拌试铺阶段,各阶段要达到的目的都有明确的要求。在施工时,有的单位压缩两至三个阶段,有的干脆凭经验进行施工,因此,从理论和实践来讲存在较大的偏差,从而导致沥青砼内在质量存在先天不足,另一方面,由于目前国家现状所致,高速公路工期较短加上标价偏低,碎石料场不规范,大多地材都由个体企业承担,料场分散,设备落后,材料的均质性,稳定性均有较大的差别,虽然大部分单位在开工前都取样做了筛分分析符合要求,在施工过程中也检测并予调整配合比,但由于变化大,差异性大不可能做到十分准确,油石比级配都在变化,这是导致路面出现一些常见病害的原因之一。
1.4沥青砼拌合温度的控制
沥青砼拌合温度的控制,从规范角度控制比较严格对石油沥青拌合出厂温度要求在120℃~165℃,而实际上有些施工单位在拌合温度控制方面不是那么严格,时高时低很不稳定,有的沥青砼拉到工地量测将近180℃,而有时不足110℃,温度过高可能导致沥青变质,没有粘性使沥青砼松散,温度过低,沥青混合料拌合不匀,影响级配,这些也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的一个原因。
1.5土基和基层
(1)对于一般柔性路面而言,50%~70%以上的弯沉由路基产生。当土基模量增大20%,其效果相当于基层模量增大一倍,所以为了减小路面弯沉,提高土基模量是最好的办法。但若施工不重视土基的压实质量,运行后则会导致路面结构层沉降,产生病害。
(2)由于基层刚度不足,面层将产生剪切破坏和弯拉破坏。基层结合料偏少、混合料拌和不均匀、基层存在夹层、基层失养干裂、未形成早期强度和过早铺筑油层都将影响基层的抗压、抗拉强度和刚度,导致路面产生波浪、油包、网裂等病害。
2 防治措施
沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多,故防治也就成为一个综合治理的问题。只有在设计、施工等多方面充分考虑,才能有效地防治沥青混凝土路面裂缝的产生。
2.1设计
路面厚度的确定.新建柔性路面,必须根据其道路等级、交通量、自然地基地质情况,道路基层情况和施工季节等综合因素计算其设计厚度。旧水泥路改造,沥青混凝土罩面层厚度的确定主要考虑结构强度因素;而与非结构强度因素有关的加罩层厚度确定,主要考虑道路沿线高程的控制、沥青混凝土最小摊铺厚度要求、加罩层与板的结合问题以及工程费用控制等。
2.2沥青混凝土的级配设计方面
为了提高抗滑能力和抗车辙能力,国内高等级道路普遍采用较粗级配。这种级配一般用油量少,但空隙率偏大,传荷能力较弱,容易开裂,耐疲劳能力也会降低。因此设计中应考虑其综合作用,根据设计厚度选择适当的混合料类型。
2.3沥青要选择含蜡量低,且具有良好的高、低温性能和施工抗老化性能的优质沥青。在条件允许的情况,可以采用间断级配、大空隙、密实型的沥青玛蹄脂碎石(SMA)混合料和采用改性沥青。SMA混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性能,抗车辙性能好,使用寿命长,是沥青路面防裂设计时应选用的一项新技术。混合料配合比设计要合理。在配合比设计中要严格控制集料品质、用量和矿料级配组成;对配合比中空隙率与稳定度要进±0.5%范围内,并在施工过程中经常加以校验。
2.4沥青路面结构方面
(1)反射裂缝明显受沥青面层厚度的影响。厚度超过150mm的沥青面层可以有效防止受拉疲劳所产生的裂缝,还可以降低车辆荷载引起的剪应力;
(2)加强沥青路面的防水设计;
(3)要选用材料强度高、水稳性好的基层和底基层结构,并保证一定厚度;
(4)采用强度和弹性模量较大的材料对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显效果。
2.5沥青混凝土面层施工方面
(1)确保施工质量,保证摊铺质量、碾压强度。
(2)基层、底基层养护期要满足要求,切勿为赶工而提早铺筑面层,以防基层损坏而导致面层产生反射裂缝;
(3)双层及三层式沥青混合料面层的上下两层铺筑宜在当天完成,如间隔时间较长,下层受到污染,铺筑上层前应对下层进行清扫,并应浇洒适量粘层沥青;
(4)沥青混合料的松铺系数宜通过试铺碾压确定,应掌握好沥青混合料的厚度;
(5)宜采用全路宽多机全幅摊铺,以减少纵向分幅接茬,做好纵横向接缝;
(6)钻芯取样时应在易受交通车辆搓揉地方钻孔,回填应仔细进行。
3 加强养护及时维修
完善路基路面排水设施,确保路面排水的顺畅流通,基层与面层之间不得形成蓄水槽。此外,沥青路面一旦损坏应及时处理,避免基层破坏而加剧面层的破坏,增加维修的成本和难度。
4 结束语
综上分析,沥青混凝土路面病害产生原因,不单纯是为了知道而已,关键是知道沥青混凝土路面病害产生的原因后,在今后的沥青混凝土路面施工过程中,根据原因分析如何进一步提高施工质量,防止继续出现相同病害,从而达到不断提高施工人员的素质,开拓进取,与时俱进,不断创出优质工程。
参考文献:
[1]《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006.北京:人民交通出版社
[2]《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004北京:人民交通出版社
【关键词】 沥青路面;病害分析;防治措施
很多公路建成运营后,发生早期损害较多,特别是沥青路面,随着公路交通量交通量日益增大以及货车严重超载,很多公路沥青路面呈现出不同程度的早期破坏,如开裂、泛油、剥落、车辙等现象以及坑槽、松散、脱皮、麻面等。直接影响了交通的运行,增加养护管理资金的投入。为此,就其原因及对策作出分析。
1 沥青混凝土路面破坏类型及原因
沥青路面的破坏大体上可分为两类:一类是结构性破坏,它是路面结构的整体或其某一部分或几个部分的破坏,严重时已不能承受车辆的荷载,这些路面因为长期受到重载车辆的作用,加上多年失修导致许多坑洞的出现,致使交通阻碍较大,威胁行车安全。另一类是功能性破坏,如由于路面不平整,使其不再具有预期功能,虽然有些公路曾进行过不同程度地翻修,但是由于来往车辆的超载负荷等作用,使得路面很快就出现了各种各样的病害。
对于功能性破坏,可以通过修整、养护来恢复路面的平整,以满足行车使用要求,而对于结构性破坏,一般均需进行彻底翻修。通过调查分析,对沥青混凝土路面破坏原因具体可以从以下一些方面进行诠释:
1.1沥青质量
由于部分施工单位所采购的沥青,标号达不到要求,导致沥青与矿料之间的粘结力低或沥青低温脆性大,高温稳定性差,从而导致油层松散。
1.2矿料质量
沥青路面所用的矿料质软和粒径规格不符合要求,往往由于强度不足或劈裂作用使矿料压碎导致路面破坏。夏季高溫时,沥青材料粘滞度降低,在荷载作用下,可能使路面表面造成泛油,也可能沥青材料与矿料一起被挤动而引起面层车辙、推挤、波浪等变形破坏。在冬季低温下,沥青材料会由于收缩作用而产生脆裂破坏。在水分和温度作用下,沥青材料与矿料间的粘结力降低,沥青面层就会出现松散、剥落等破坏。久而久之,形成恶性循环,使得路面通行能力大大降低。
1.3沥青砼配合比设计存在的问题
沥青砼配合比设计按规范要求应经过四个阶段,即目标配合比设计阶段,生产配合比设计阶段,生产配合比验证阶段和试拌试铺阶段,各阶段要达到的目的都有明确的要求。在施工时,有的单位压缩两至三个阶段,有的干脆凭经验进行施工,因此,从理论和实践来讲存在较大的偏差,从而导致沥青砼内在质量存在先天不足,另一方面,由于目前国家现状所致,高速公路工期较短加上标价偏低,碎石料场不规范,大多地材都由个体企业承担,料场分散,设备落后,材料的均质性,稳定性均有较大的差别,虽然大部分单位在开工前都取样做了筛分分析符合要求,在施工过程中也检测并予调整配合比,但由于变化大,差异性大不可能做到十分准确,油石比级配都在变化,这是导致路面出现一些常见病害的原因之一。
1.4沥青砼拌合温度的控制
沥青砼拌合温度的控制,从规范角度控制比较严格对石油沥青拌合出厂温度要求在120℃~165℃,而实际上有些施工单位在拌合温度控制方面不是那么严格,时高时低很不稳定,有的沥青砼拉到工地量测将近180℃,而有时不足110℃,温度过高可能导致沥青变质,没有粘性使沥青砼松散,温度过低,沥青混合料拌合不匀,影响级配,这些也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的一个原因。
1.5土基和基层
(1)对于一般柔性路面而言,50%~70%以上的弯沉由路基产生。当土基模量增大20%,其效果相当于基层模量增大一倍,所以为了减小路面弯沉,提高土基模量是最好的办法。但若施工不重视土基的压实质量,运行后则会导致路面结构层沉降,产生病害。
(2)由于基层刚度不足,面层将产生剪切破坏和弯拉破坏。基层结合料偏少、混合料拌和不均匀、基层存在夹层、基层失养干裂、未形成早期强度和过早铺筑油层都将影响基层的抗压、抗拉强度和刚度,导致路面产生波浪、油包、网裂等病害。
2 防治措施
沥青混凝土路面裂缝产生的原因诸多,故防治也就成为一个综合治理的问题。只有在设计、施工等多方面充分考虑,才能有效地防治沥青混凝土路面裂缝的产生。
2.1设计
路面厚度的确定.新建柔性路面,必须根据其道路等级、交通量、自然地基地质情况,道路基层情况和施工季节等综合因素计算其设计厚度。旧水泥路改造,沥青混凝土罩面层厚度的确定主要考虑结构强度因素;而与非结构强度因素有关的加罩层厚度确定,主要考虑道路沿线高程的控制、沥青混凝土最小摊铺厚度要求、加罩层与板的结合问题以及工程费用控制等。
2.2沥青混凝土的级配设计方面
为了提高抗滑能力和抗车辙能力,国内高等级道路普遍采用较粗级配。这种级配一般用油量少,但空隙率偏大,传荷能力较弱,容易开裂,耐疲劳能力也会降低。因此设计中应考虑其综合作用,根据设计厚度选择适当的混合料类型。
2.3沥青要选择含蜡量低,且具有良好的高、低温性能和施工抗老化性能的优质沥青。在条件允许的情况,可以采用间断级配、大空隙、密实型的沥青玛蹄脂碎石(SMA)混合料和采用改性沥青。SMA混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性能,抗车辙性能好,使用寿命长,是沥青路面防裂设计时应选用的一项新技术。混合料配合比设计要合理。在配合比设计中要严格控制集料品质、用量和矿料级配组成;对配合比中空隙率与稳定度要进±0.5%范围内,并在施工过程中经常加以校验。
2.4沥青路面结构方面
(1)反射裂缝明显受沥青面层厚度的影响。厚度超过150mm的沥青面层可以有效防止受拉疲劳所产生的裂缝,还可以降低车辆荷载引起的剪应力;
(2)加强沥青路面的防水设计;
(3)要选用材料强度高、水稳性好的基层和底基层结构,并保证一定厚度;
(4)采用强度和弹性模量较大的材料对减缓反射裂缝的产生与扩展有明显效果。
2.5沥青混凝土面层施工方面
(1)确保施工质量,保证摊铺质量、碾压强度。
(2)基层、底基层养护期要满足要求,切勿为赶工而提早铺筑面层,以防基层损坏而导致面层产生反射裂缝;
(3)双层及三层式沥青混合料面层的上下两层铺筑宜在当天完成,如间隔时间较长,下层受到污染,铺筑上层前应对下层进行清扫,并应浇洒适量粘层沥青;
(4)沥青混合料的松铺系数宜通过试铺碾压确定,应掌握好沥青混合料的厚度;
(5)宜采用全路宽多机全幅摊铺,以减少纵向分幅接茬,做好纵横向接缝;
(6)钻芯取样时应在易受交通车辆搓揉地方钻孔,回填应仔细进行。
3 加强养护及时维修
完善路基路面排水设施,确保路面排水的顺畅流通,基层与面层之间不得形成蓄水槽。此外,沥青路面一旦损坏应及时处理,避免基层破坏而加剧面层的破坏,增加维修的成本和难度。
4 结束语
综上分析,沥青混凝土路面病害产生原因,不单纯是为了知道而已,关键是知道沥青混凝土路面病害产生的原因后,在今后的沥青混凝土路面施工过程中,根据原因分析如何进一步提高施工质量,防止继续出现相同病害,从而达到不断提高施工人员的素质,开拓进取,与时俱进,不断创出优质工程。
参考文献:
[1]《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006.北京:人民交通出版社
[2]《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004北京:人民交通出版社