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摘 要:随着我国交通设施逐步完善,超载超限车辆仍在增加,使得道路交通运输愈加繁重。在我国公路使用过程中,不管是旧路或是改建的新路,沥青混凝土路面病害问题都十分普遍,此类病害的长期出现,对路面使用性能影响较大,同时也加重了道路养护的工作难度。为此,应根据病害原因,合理选择防治措施,只有这样才能保证病害被有效处理,才能提升工程质量,延长路面工程使用寿命。
关键词:沥青路面;病害原因;工程概况
1 公路沥青路面病害原因分析
1.1 车辙病害
沥青混凝土属于一种流变性材料,温度对其强度、弹性模量具有较大影响,伴随环境温度的增高,沥青材料强度等性能却会降低。尤其是炎热的夏天,经行车荷载长期作用,沥青混凝土路面极易变形,其特点为车辆轮迹区域中间部位凹陷,两侧鼓起,此类病害均被称作车辙病害。目前,常见的车辙病害可分为结构性车辙、失稳性车辙、磨损性车辙等。经分析产生上述车辙病害的原因可归结为以下几点:第一,沥青用量太多,将会降低粗骨料之间的内摩擦角,提升骨料的流动性。尤其是温度较高的情况下,沥青将被软化,此时其粘结骨料的能力会有所减弱。经行车荷载长期作用,将大大增加其塑性变形,从而出现车辙。第二,粗集料、矿粉用量不足等,若粗骨料不足,则沥青会充斥在粗骨料之间,这种情况下,沥青混凝土的骨架功能则会受到影响。温度较高的条件下,将进一步降低沥青粘结性,且因润滑作用,将会增加骨料的流动性,经车辆反复碾压,就会形成车辙。第三,外部环境影响。车辙病害的产生,也会受外部环境,如温度、湿度、交通量等,上述因素均会对其产生严重影响。
1.2 裂缝类病害
纵横向裂缝、龟裂、网裂等都属于裂缝病害的主要类型,在沥青路面早期病害中,裂缝类病害极为常见。通车使用过程中,沥青路面早期多会出现不同程度的微小裂缝,初期基本不会影响路面的使用性能,然而伴随时间的不断增加,经长期行车荷载与自然因素的影响,沥青路面上的裂缝将逐步扩大,从而导致路面使用性能下降。特别是特殊天气条件下,顺着裂缝将有降雨向基层渗入,甚至浸蚀路基进一步扩大裂缝面积,大幅降低路面使用功能。据大量实践可见,产生裂缝的原因众多,如沥青混合料、面层或基层厚度、配合比设计等,特别是寒冷季节,若路面表层与面层间粘结力较小,将加重半刚性基层收缩变化,裂缝甚至会向面层反射,出现反射裂缝,时间不断推移,路面裂缝病害将持续加重。
2 公路沥青路面病害养护对策
2.1 车辙病害防治措施
通过分析车辙病害的成因,可了解到车辙产生的主要原因在于环境温度问题,当温度较高时,沥青极易变形、软化,也就是说沥青混合料的高温稳定性较差,那么,如何防治车辙病害,就必须改善沥青高温稳定性,为此,笔者针对各类车辙情况,提出了以下防治措施。
(1)掺加沥青改性剂,提升沥青黏度。沥青粘性是沥青原料评价的主要指标之一,当沥青粘性良好,才能确保沥青混凝土拌和后的质量,增强耐久性。为此,在公路工程建设中,必须保证拌和后沥青材料和骨料之间粘结性良好,必须提高沥青粘度。通过沥青改性剂的适量掺加,如树脂类高聚物等,可进一步提高沥青混凝土的高温抗流变形,同时,还能保证其低温抗裂性。
(2)合理选择骨料,控制骨料级配。骨料选用棱角分明材料即可,保证其粗糙性。此类骨料经碾压之后,相互嵌挤,可保证稳定性。此外,还需保证骨料级配满足规范要求,根据施工设计要求,合理确定粗骨料添加量,确保骨料间挤密性良好,增强混凝土材料的抗压性能,从而提升抗车辙能力。
2.2 裂缝病害防治措施
按照裂缝大小划分,可将其分为4种类型,具体防治措施如下:
(1)第一类裂缝:此类裂缝属于轻微裂缝,宽度均在5 mm以内,针对此类裂縫,处治较为简单,需先清理干净原有病害路面,沿裂缝进行刻槽处理,随后将乳化沥青灌入,每平方米乳化沥青用量为0.5 L左右,随后将一层2 mm~5 mm
厚米石洒布其上,保证洒布均匀后,可通过轻型碾压机进行施工。此处治措施的重点在于,乳化沥青顺着裂缝灌入之后,需沿缝两侧一定距离用刷子进行乳化沥青涂抹,保证涂抹均匀、完全。
(2)第二类裂缝:此类裂缝宽度等于5 mm或大于5 mm,周围沉降不显著。同样在处理前,需清理干净病害部位路面,沿裂缝进行V型刻槽,槽口为2 cm宽,2.5 cm深,同时,要清理干净槽口内的灰尘,将一层乳化沥青均匀涂刷到指定部位,并在原路面1.5 cm高的部位通过冷拌料进行填缝处理,随后通过夯实设备进行振动夯实,并再次进行乳化沥青涂抹,用于饰面处理。
(3)第三类裂缝:此类裂缝宽度在5 mm以上,周围沉降情况显著,同时存在网裂等现象。要求先铣刨处理原沥青混凝土路面,并对路面基层病害问题进行详细查看,若基层无损,仅做沥青混凝土摊铺即可;若基层已损,应先处理病害,随后做沥青混凝土摊铺、碾压,保证施工压实度符合设计要求。
(4)第四类裂缝:原路面已做密封胶处理,但又出现裂缝的被归为此类,根据上述处治措施,进行第四类裂缝处理即可。
3 工程概况
某公路工程修建通车时间较长,为双向4车道,目前属于水泥混凝土路面。后于2013年进行改造,由原水泥路面改造为沥青混凝土路面,仅做路面结构处理,未做加宽处治。处理方法为水泥板破碎,并加铺40 cm厚水泥稳定碎石半刚性基层+9 cm沥青面层。在此6年期间,曾做小面积修补处理,但随着交通量的不断增加,路面病害不断增加,如纵横向裂缝、坑槽、沉陷等,甚至出现了基层反射裂缝问题,已对路面行车舒适性造成了严重影响,为此,决定通过压浆技术进行沥青路面病害治理。
3.1 布孔
通常来讲,基层松散病害不断扩散主要是从裂缝位置由中间逐步扩散到边缘处。经实地勘察可见,相比中间脱空松散范围,边缘区脱空松散范围更大,基本上为1~4倍。为此,在布孔时,不仅仅要对浆液扩散半径进行全面考虑,还要与路面基层松散范围相结合。在条件允许时,尽可能在脱空松散区相近位置布孔。一般可顺着裂缝线进行一排孔布设,1 m为相邻两孔的距离,最外侧钻孔与裂缝端头之间的距离必须控制在50 cm以上。 3.2 钻孔
根据设计要求,采用ф38 mm~ф51 mm金刚石钻机,保证孔垂直。灌浆花杆严禁在路表以下20 cm开孔,按照具体孔确定处理方案。若路面结构层未设排水垫层,钻孔时,需将路面底基层穿透,压浆灌注深度控制在75 cm以上。若设有排水垫层,则钻孔和底基层面之间的距离需控制在5 cm以上,防止排水垫层内有灌浆浆液渗入,对排水通道造成堵塞,一般压浆灌注深度需控制在65 cm以内。
3.3 制浆
压浆的作用机理为通过压浆泵的压力作用,利用孔道将完成拌和后的填充材料挤压到基层内,因此,在施工中,要求所采用的填充材料性能良好,尤其是粘聚力、和易性、流动性方面,在压浆施工中应避免出现离析问题。根据工程建设要求,需采取双液单系统灌浆方法,经实验室试配之后,可确定两个组份的浆液。第一,浆液A(水泥浆);第二,浆液B(化学浆)。在浆液调制好了以后,应保证其固结强度高,且耐久性良好,保证试件强度超过10 MPa。浆液固化剂应能够和水产生反应,通过用水量的合理控制,起到良好作用。
3.4 灌浆
根据设计要求,灌浆顺序为“由低到高”,合理确定灌浆压力,要求控制在0.5 MPa~1.0 MPa之间。本次灌浆分2次完成,第一次需进行稀浆灌注,向底基层顶面层10 cm压入化学稀浆,并在1 MPa以内控制灌浆压力,浆液和灌注孔之间的距离需小于2 m。在压力等作用下,浆液将逐步向松软地基层等渗入,从而全面提升地层的均质性,提高施工质量。第二次需进行浓浆灌注,其根本目的是为了对底基层、基层等部位之间的脱空区进行充分填充。本次灌浆需在0.8 MPa以内控制灌注压力,保证整个施工质量。
3.5 封口及养护
完成上述施工之后,需通过强度较高的沥青混凝土将孔封住,并将路面的灰浆清理干净,一般可通过水进行冲洗,在完成养护24 h之后才能允许车辆通行,但必须做好车速管控工作。
4 结束语
综上所述,沥青路面是我国高等级公路建设的主要路面结构形式,其特点为平整度好、行车舒适及便于养护维修等,在我国公路建设中得到了广泛应用。但伴随社会经济的迅速发展,交通量日益增多,沥青路面早期极易产生不同程度的病害问题,如裂缝、车辙、坑槽等,若此类病害不能及时得到有效解决,将严重影响行车的舒适性及安全。为此,必须做好沥青路面病害治理工作。
参考文献:
[1]陈成.高速公路沥青路面裂缝病害成因及防治措施[J].工程与建设,2017,31(3):335-336.
[2]邵腊庚,廉向東,汤铃.广西百罗高速公路沥青路面早期破坏原因分析与处治对策[J].中外公路,2015,35(1):50-53.
[3]张颖.有关公路沥青路面早期病害的成因与其防治对策分析[J].黑龙江交通科技,2015,38(2):72+74.
[4]向昕.高速公路沥青路面预防性养护方案设计方法[J].公路交通科技(应用技术版),2013,9(10):163-167.
[5]刘志远.沥青混凝土路面病害及其防治[J].交通世界(运输.车辆),2012(Z1):210-211.
[6]刘和平,樊凯,吴建忠.青藏公路沥青路面病害防治技术探讨[J].中外公路,2010,30(3):111-113.
关键词:沥青路面;病害原因;工程概况
1 公路沥青路面病害原因分析
1.1 车辙病害
沥青混凝土属于一种流变性材料,温度对其强度、弹性模量具有较大影响,伴随环境温度的增高,沥青材料强度等性能却会降低。尤其是炎热的夏天,经行车荷载长期作用,沥青混凝土路面极易变形,其特点为车辆轮迹区域中间部位凹陷,两侧鼓起,此类病害均被称作车辙病害。目前,常见的车辙病害可分为结构性车辙、失稳性车辙、磨损性车辙等。经分析产生上述车辙病害的原因可归结为以下几点:第一,沥青用量太多,将会降低粗骨料之间的内摩擦角,提升骨料的流动性。尤其是温度较高的情况下,沥青将被软化,此时其粘结骨料的能力会有所减弱。经行车荷载长期作用,将大大增加其塑性变形,从而出现车辙。第二,粗集料、矿粉用量不足等,若粗骨料不足,则沥青会充斥在粗骨料之间,这种情况下,沥青混凝土的骨架功能则会受到影响。温度较高的条件下,将进一步降低沥青粘结性,且因润滑作用,将会增加骨料的流动性,经车辆反复碾压,就会形成车辙。第三,外部环境影响。车辙病害的产生,也会受外部环境,如温度、湿度、交通量等,上述因素均会对其产生严重影响。
1.2 裂缝类病害
纵横向裂缝、龟裂、网裂等都属于裂缝病害的主要类型,在沥青路面早期病害中,裂缝类病害极为常见。通车使用过程中,沥青路面早期多会出现不同程度的微小裂缝,初期基本不会影响路面的使用性能,然而伴随时间的不断增加,经长期行车荷载与自然因素的影响,沥青路面上的裂缝将逐步扩大,从而导致路面使用性能下降。特别是特殊天气条件下,顺着裂缝将有降雨向基层渗入,甚至浸蚀路基进一步扩大裂缝面积,大幅降低路面使用功能。据大量实践可见,产生裂缝的原因众多,如沥青混合料、面层或基层厚度、配合比设计等,特别是寒冷季节,若路面表层与面层间粘结力较小,将加重半刚性基层收缩变化,裂缝甚至会向面层反射,出现反射裂缝,时间不断推移,路面裂缝病害将持续加重。
2 公路沥青路面病害养护对策
2.1 车辙病害防治措施
通过分析车辙病害的成因,可了解到车辙产生的主要原因在于环境温度问题,当温度较高时,沥青极易变形、软化,也就是说沥青混合料的高温稳定性较差,那么,如何防治车辙病害,就必须改善沥青高温稳定性,为此,笔者针对各类车辙情况,提出了以下防治措施。
(1)掺加沥青改性剂,提升沥青黏度。沥青粘性是沥青原料评价的主要指标之一,当沥青粘性良好,才能确保沥青混凝土拌和后的质量,增强耐久性。为此,在公路工程建设中,必须保证拌和后沥青材料和骨料之间粘结性良好,必须提高沥青粘度。通过沥青改性剂的适量掺加,如树脂类高聚物等,可进一步提高沥青混凝土的高温抗流变形,同时,还能保证其低温抗裂性。
(2)合理选择骨料,控制骨料级配。骨料选用棱角分明材料即可,保证其粗糙性。此类骨料经碾压之后,相互嵌挤,可保证稳定性。此外,还需保证骨料级配满足规范要求,根据施工设计要求,合理确定粗骨料添加量,确保骨料间挤密性良好,增强混凝土材料的抗压性能,从而提升抗车辙能力。
2.2 裂缝病害防治措施
按照裂缝大小划分,可将其分为4种类型,具体防治措施如下:
(1)第一类裂缝:此类裂缝属于轻微裂缝,宽度均在5 mm以内,针对此类裂縫,处治较为简单,需先清理干净原有病害路面,沿裂缝进行刻槽处理,随后将乳化沥青灌入,每平方米乳化沥青用量为0.5 L左右,随后将一层2 mm~5 mm
厚米石洒布其上,保证洒布均匀后,可通过轻型碾压机进行施工。此处治措施的重点在于,乳化沥青顺着裂缝灌入之后,需沿缝两侧一定距离用刷子进行乳化沥青涂抹,保证涂抹均匀、完全。
(2)第二类裂缝:此类裂缝宽度等于5 mm或大于5 mm,周围沉降不显著。同样在处理前,需清理干净病害部位路面,沿裂缝进行V型刻槽,槽口为2 cm宽,2.5 cm深,同时,要清理干净槽口内的灰尘,将一层乳化沥青均匀涂刷到指定部位,并在原路面1.5 cm高的部位通过冷拌料进行填缝处理,随后通过夯实设备进行振动夯实,并再次进行乳化沥青涂抹,用于饰面处理。
(3)第三类裂缝:此类裂缝宽度在5 mm以上,周围沉降情况显著,同时存在网裂等现象。要求先铣刨处理原沥青混凝土路面,并对路面基层病害问题进行详细查看,若基层无损,仅做沥青混凝土摊铺即可;若基层已损,应先处理病害,随后做沥青混凝土摊铺、碾压,保证施工压实度符合设计要求。
(4)第四类裂缝:原路面已做密封胶处理,但又出现裂缝的被归为此类,根据上述处治措施,进行第四类裂缝处理即可。
3 工程概况
某公路工程修建通车时间较长,为双向4车道,目前属于水泥混凝土路面。后于2013年进行改造,由原水泥路面改造为沥青混凝土路面,仅做路面结构处理,未做加宽处治。处理方法为水泥板破碎,并加铺40 cm厚水泥稳定碎石半刚性基层+9 cm沥青面层。在此6年期间,曾做小面积修补处理,但随着交通量的不断增加,路面病害不断增加,如纵横向裂缝、坑槽、沉陷等,甚至出现了基层反射裂缝问题,已对路面行车舒适性造成了严重影响,为此,决定通过压浆技术进行沥青路面病害治理。
3.1 布孔
通常来讲,基层松散病害不断扩散主要是从裂缝位置由中间逐步扩散到边缘处。经实地勘察可见,相比中间脱空松散范围,边缘区脱空松散范围更大,基本上为1~4倍。为此,在布孔时,不仅仅要对浆液扩散半径进行全面考虑,还要与路面基层松散范围相结合。在条件允许时,尽可能在脱空松散区相近位置布孔。一般可顺着裂缝线进行一排孔布设,1 m为相邻两孔的距离,最外侧钻孔与裂缝端头之间的距离必须控制在50 cm以上。 3.2 钻孔
根据设计要求,采用ф38 mm~ф51 mm金刚石钻机,保证孔垂直。灌浆花杆严禁在路表以下20 cm开孔,按照具体孔确定处理方案。若路面结构层未设排水垫层,钻孔时,需将路面底基层穿透,压浆灌注深度控制在75 cm以上。若设有排水垫层,则钻孔和底基层面之间的距离需控制在5 cm以上,防止排水垫层内有灌浆浆液渗入,对排水通道造成堵塞,一般压浆灌注深度需控制在65 cm以内。
3.3 制浆
压浆的作用机理为通过压浆泵的压力作用,利用孔道将完成拌和后的填充材料挤压到基层内,因此,在施工中,要求所采用的填充材料性能良好,尤其是粘聚力、和易性、流动性方面,在压浆施工中应避免出现离析问题。根据工程建设要求,需采取双液单系统灌浆方法,经实验室试配之后,可确定两个组份的浆液。第一,浆液A(水泥浆);第二,浆液B(化学浆)。在浆液调制好了以后,应保证其固结强度高,且耐久性良好,保证试件强度超过10 MPa。浆液固化剂应能够和水产生反应,通过用水量的合理控制,起到良好作用。
3.4 灌浆
根据设计要求,灌浆顺序为“由低到高”,合理确定灌浆压力,要求控制在0.5 MPa~1.0 MPa之间。本次灌浆分2次完成,第一次需进行稀浆灌注,向底基层顶面层10 cm压入化学稀浆,并在1 MPa以内控制灌浆压力,浆液和灌注孔之间的距离需小于2 m。在压力等作用下,浆液将逐步向松软地基层等渗入,从而全面提升地层的均质性,提高施工质量。第二次需进行浓浆灌注,其根本目的是为了对底基层、基层等部位之间的脱空区进行充分填充。本次灌浆需在0.8 MPa以内控制灌注压力,保证整个施工质量。
3.5 封口及养护
完成上述施工之后,需通过强度较高的沥青混凝土将孔封住,并将路面的灰浆清理干净,一般可通过水进行冲洗,在完成养护24 h之后才能允许车辆通行,但必须做好车速管控工作。
4 结束语
综上所述,沥青路面是我国高等级公路建设的主要路面结构形式,其特点为平整度好、行车舒适及便于养护维修等,在我国公路建设中得到了广泛应用。但伴随社会经济的迅速发展,交通量日益增多,沥青路面早期极易产生不同程度的病害问题,如裂缝、车辙、坑槽等,若此类病害不能及时得到有效解决,将严重影响行车的舒适性及安全。为此,必须做好沥青路面病害治理工作。
参考文献:
[1]陈成.高速公路沥青路面裂缝病害成因及防治措施[J].工程与建设,2017,31(3):335-336.
[2]邵腊庚,廉向東,汤铃.广西百罗高速公路沥青路面早期破坏原因分析与处治对策[J].中外公路,2015,35(1):50-53.
[3]张颖.有关公路沥青路面早期病害的成因与其防治对策分析[J].黑龙江交通科技,2015,38(2):72+74.
[4]向昕.高速公路沥青路面预防性养护方案设计方法[J].公路交通科技(应用技术版),2013,9(10):163-167.
[5]刘志远.沥青混凝土路面病害及其防治[J].交通世界(运输.车辆),2012(Z1):210-211.
[6]刘和平,樊凯,吴建忠.青藏公路沥青路面病害防治技术探讨[J].中外公路,2010,30(3):111-113.