沥青混凝土路面病害的成因和防治措施分析(推荐14篇)
关键词:沥青路面,工程病害,防治
目前, 随着道路交通量日益增大, 使道路路面面临严峻的考验, 很多沥青路面均表现出一定的早期破坏, 沥青混凝土路面最常见的病害现象有:裂缝、水破坏、松散、泛油、推移等, 这些病害是道路工程质量的通病, 严重影响道路的正常使用。文章就以上几种常见病害的成因进行分析, 针对公路沥青路面几种常见病害的产生机理, 提出防治病害产生的建议, 并给出其整治方法。
1 病害出现原因分析
1.1 原材料的影响
(1) 矿料:设计好的沥青混合料首先应认真抓好矿质原材料的选材, 严格控制矿质原材料备料质量。目前, 市场上供应水泥砼用或建筑用集料多采用传统小型锷式破碎机生产, 加工的碎石针片状含量大, 级配和材料均匀性差, 采用这样的矿料很难生产出质量稳定的沥青混合料。
(2) 沥青:各地根据气候分区选择与本地气候、交通条件相适应的沥青种类及标号, 并使用优质的沥青, 对预防沥青路面早期出现车辙, 有效防止路面开裂, 保证路面有较好的抗疲劳破坏能力具有重要的意义。
1.2 车辆超载的影响
随着我国经济的迅速发展, 某些部门仅从自身利益出发, 车辆超载严重, 甚至达到了令人无法想象的程度。严重超载是造成早期破坏的主要原因之一。
1.3 路基施工缺陷的影响
有些道路早期破坏与路基施工质量有关, 特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑密实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。
1.4 施工因素的影响
1.4.1 沥青砼配合比设计存在的问题
沥青混合料的配合比不合理, 如:油石比较大, 已铺筑的路面会产生拥包和泛油油石比较小, 路面会出现松散;矿料的质量不好, 集料的压碎值和石料的抗压强度太差和细长扁平颗粒含量过高, 使路面混合料的稳定度降低, 容易出现路面的各种病害。
1.4.2 沥青砼拌合的控制
拌和设备出现意外情况:刚开炉, 料温低、含水量大时, 会出现料温不均匀现象当筛分系统出现问题时, 造成骨料级配发生较大变化;有时也会出现花白料, 使路面难以摊铺成型;温度过高造成沥青老化, 不能保证沥青混凝土摊铺质量;拌和能力过小, 出现停工待料状况, 使接头处温度降低, 出现温度差, 形成一个个坎。
1.4.3 沥青砼的摊铺及压实
摊铺机是沥青路面面层施工的主要机具设备, 其本身的性能及操作对摊铺平整度影响很大。目前在国内问题比较大, 有些交通部门摊铺设备落后, 摊铺面过窄, 没有自动找平系统, 完全凭经验、凭操作人员的感觉进行施工, 甚至有些高速公路要求全断面摊铺, 只考虑到了横坡容易掌握和消除了纵向接缝。由于摊铺断面宽, 沥青混合料从中间通过铰轮输送到两侧由于距离大必然产生离析。
沥青面层铺筑后的碾压对平整度有着重要影响, 选择碾压机具、碾压温度、速度、路线、次序等都关系着路面面层的平整度。
1.5 养护与管理
路面早期养护措施不及时、不完善等也是干线公路沥青路面产生早期破坏的原因。允许超载车辆进入干线公路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。
2 路面病害的防治措施
2.1 原材料质量控制
(1) 沥青应选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下, 可在沥青中掺加各种类型的改性剂, 以提高基性能指标。
(2) 集料选用的骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。
(3) 混合料的级配确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性, 路面表面特性和耐久性是两对矛盾, 相互制约, 照顾了某一方面性能, 可能会降低另一方面性能。
(4) 混合料配合比设计, 实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优化设计, 根据当地的气候条件和交通情况做具体分析, 尽量互相兼顾。当然为提高沥青路面使用性能还可以考虑以下两个途径:第一是改善矿料级配, 采用沥青玛蹄脂碎石混合料 (s MA) :第二是改善沥青结合料, 采用改性沥青。
2.2 优化设计
提高长期使用性能的重点应该从优化结构组合设计, 按每一条路的实际情况得到的数据去设计路面面层, 这样的数据才能更合理、更适合。对各油面面层沥青混合料进行优化设计, 矿质混合料设计时应采用骨架密实结构, 最佳沥青用量应根据不同层位油面层需要的功能谨慎选定。2007年唐山市建设路道路改造工程的道路面层就采用了质量较好的玄武岩, 最佳沥青用量也有所降低。
2.3 路基的强度
首先压实度是反映路基强度的重要指标, 也是提高路基强度和稳定性的最经济、最有效的技术措施, 施工中必须严格检测控制。使其达到规定值。填土层的厚度对压实度有直接的影响, 每层的松铺厚度不应大于30Cm.必须严格控制路基的填筑工艺, 确保路基强度。
2.4 施工过程中质量的控制
(1) 沥青的选用十分关键, 要挑选符合规范各项要求的沥青, 特别是沥青针入度, 延度指标必须严格把关, 在北方施工由于近些年的气候偏暖, 因此, 沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青。此外, 透层油、粘层油沥青应采用与沥青砼用同一种沥青, 特别是油石比的选择应考虑粘层油透层油返油时对其影响。
(2) 在沥青混合料配合比设计上要特别重视。
(3) 沥青混合料拌合时间、出厂温度、摊铺温度、碾压成型等温度控制必须严格按规范要求进行, 合理安排工期, 避开不利天气施工。
(4) 摊铺机应选用熟练的摊铺机操作手, 并选择两台前后错开同时施工, 在摊铺过程中, 应尽量避免停机, 注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。
3 结语
路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一, 各级交通管理部门都应引起足够的重视, 并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工, 有针对性采取一系列预防和改善措施。同时, 必须建立健全质量保证体系, 从管理部门、设计部门到施工部门, 层层重视、层层控制、层层落实。只有这样, 才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的发生, 使市政道路建设质量全面提高, 更上新台阶。
参考文献
[1]中国公路.ISSN1006-3897, 2006, 10.
[2]李世华.道路桥梁维修手册[M].中国建筑工业出版社, 2003.
关键词:沥青路面病害措施
0 引言
沥青混凝土路面在我国的各种道路形式中占很大比例,与水泥混凝土等路面相比,沥青混凝土路面具有表面平整、抗滑性好、行车舒适、噪音小等优点。但是,随着经济的快速发展,道路交通量日益增大,使道路路面面临严峻的考验,很多沥青路面均表现出一定的早期破坏,沥青混凝土路面最常见的病害现象有:裂缝、水破坏、松散、泛油等,路面的各种典型病害,不仅大大的缩短了道路的使用壽命,严重影响道路的正常使用,而且对道路的使用性能产生不利影响。文章就以上几种常见病害的成因进行分析,针对公路沥青路面几种常见病害的产生机理,提出防治病害产生的建议,并给出其整治方法。
1 沥青混凝土路面早期病害成因分析
造成沥青混凝土路面早期病害的因素很多,但综合起来主要有路面结构设计不合理、现场施工质量控制不严、投入运营后超载车辆管理不严、气候条件影响等四个方面。下面就以上几种最常见的沥青混凝土路面早期病害成因逐一进行分析:
1.1 裂缝 高速公路沥青混凝土路面裂缝主要有纵向裂缝和横向裂缝两种。纵向裂缝的产生主要是由于地基和填土在横向不可避免的不均匀性所造成的,特别是在旧路基拓宽地段,由于土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度控制不严,尤其在有表面水渗入的情况下,这些地段往往是纵向裂缝的高发区。
和纵向裂缝一样,横向裂缝也是不可避免的。横向裂缝的产生往往是由于温度应力的作用而产生的疲劳裂缝。这种温度裂缝往往起始于温度变化率最大的表面并很快向下延伸,并随着时间增长造成沥青老化,沥青面层的抗裂缝能力逐年降低,温度裂缝也随之增加。面层裂缝一旦发生冲刷、唧浆就会产生以缝为中心的下陷形变,同时引起裂缝两侧产生新裂缝甚至碎裂破坏。
1.2 水破坏 所谓水破坏即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象,它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水破坏的主要破坏形式有:网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。水破坏的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等导致的沥青路面空隙率过大所造成的。采用半开式(Ⅱ型)沥青混凝土表面层时,产生的水破坏尤为严重。
当水透入沥青面层并滞留在半刚性基层顶面时,在大量高速行车作用下,自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料形成灰浆,灰浆又被行车压唧,通过各种形状不一的裂缝(纵、横、斜裂缝及网裂)到路表面形成唧浆。在灰浆数量大的情况下,可能很快形成更为严重的裂缝,在数量小的情况下,可使路面形成网裂或形变。某处一旦有灰浆唧出,该处很快就会产生网裂和形变,随后的降水就更容易透入,并形成恶性循环,最终导致路面严重破坏。
1.3 松散 松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落,从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的主要原因。可能导致松散的情况还有:
1.3.1 集料颗粒被足够厚的粉尘包裹,使沥青膜粘结在粉尘上,而不是粘结在集料颗粒上,表面的摩擦力磨掉沥青膜,并使集料颗粒脱落。这种情况的产生主要是由于集料含泥量超标所造成的。
1.3.2 表面离析处往往缺少大部分细集料,离析面上粗集料与粗集料相接触,但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。随时间增长,沥青会老化,沥青膜剥落会使沥青与集料的粘结力减弱,孔隙中的水冻结会破坏粘结力,或足够大的摩擦力会破坏离析面上的集料颗粒而产生松散。
1.3.3 沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力,如果混合料密实度不够,集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。
1.4 泛油 沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动,使表面有过多沥青的现象称作泛油。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。在绝大多数情况下,泛油仅产生在行车道上,而且是间断式的片状分布。
2 沥青路面病害防治措施
沥青路面常见病害的防治应从设计、施工和路面维护三个方面着手,只解决一个方面的问题是不够的。
2.1 设计规范的修改 从目前的设计规范来看,在车辆荷载等级换算方面可能有较大的偏差,特别是应考虑特大车辆荷载对路基路面所产生的影响,其换算关系不是简单的倍数关系。高等级公路在选材方面应有严格的标准要求,路面结构层承载能力应适应当前和在设计年限内交通发展的需要,不能片面追求路面的里程量,而降低路面标准。一方面是为了省钱用国产沥青替代进口沥青,另一方面结构层的设计偏薄,路面基层、底基层满足不了行车荷载的作用。从综合效益来看,由于节省资金造成的路面破坏远比多修几公里路所产生的经济效益大得多。
2.2 沥青混凝土的压实质量控制技术 在沥青混凝土道路施工中,对沥青混凝土必须进行压实,其目的是提高沥青混凝土混合料的强度、稳定性以及疲劳特性。所以压实质量的好坏直接影响到沥青路面的平整度、密实度。良好的路面质量最终要通过碾压来实现,因此必须重视压实工作,深入研究压实质量的控制技术。
2.2.1 重视设备的选型与组合 从沥青混合料的特性出发,恰当选择压路机的大小、最佳频率与振幅是关键性前提条件。选择碾压机型的基本原则应是:在保证沥青混凝土碾压质量的前提下,选择最少的压路机,提高工作效率。
2.2.2 适时调整工艺参数 经过摊铺初期的仔细观察、测量和试验发现:由于气温变化较大和风速的影响,使得混合料的冷却速率较快,压路机有效压实时间缩短,压实跟不上,于是将原来50m碾压长度改为30m,并且更换了一台压路机,由生产率较大的DD110代替生产率较小的CC21。美国英格索兰DD110压路机也是两轮振动,生产率高,钢轮宽达1980mm,激振频率为31~42Hz,激振力为35.7~133.4kN,振幅为0.46~0.94mm。由于DD110的频率、振幅、激振力可调范围大,轮宽而引起轮迹的机会少,因而工程质量得到保证,并取得了满意的结果。不但压路机能与摊铺机匹配,而且路面平整度均方差也由原来的0.65mm提高到0.60mm左右,部分路段达到0.52mm。
2.2.3 严格压实作业的程序及操作要求 压实分为初压、复压和终压三道工序,初压的目的是整平和稳定混合料,这是压实的基础,因此要注意压实的平整性。复压的目的是使混合料密实、稳定、成型,混合料的密实程度将取决于该道工序。终压的目的是消除轮迹,最后形成平整的压实面。所有这些都必须严格作业程序和操作要求。
①压实程序 初压时,采用了YZC10B振动压路机(关闭振动装置)压两遍,速度控制在1.5~2.0km/h,温度控制在110℃~130℃。初压后,随时检查平整度、路拱,必要时予以修整。如在碾压时出现推移,则等温度稍低后再压。
复压时,首先采用YL16胶轮压路机压两遍,由于在胶轮压路机进行压实时,沥青路面与轮胎同时变形,接触面积大,有揉合的作用,因此压实效果好。同时,胶轮压路机不破坏砾石的棱角,使砾石互成齿状,路面有更好的密实度。然后采用YZC10B、DD110各振动压实两遍,以提高路面的密实度。最后,用YL20胶轮压路机压两遍。并始终将复压的温度控制在90℃~110℃,速度控制在4~5km/h。
终压时,用DD110压两遍(关闭振动装置),消除轮迹,形成平整的压实面。并将终压温度控制在70℃~90℃,速度控制在2.5~3.5km/h。
整个压实过程共压实12遍,不但生产率高,工程质量也得到了保证。
②压实应注意的问题 首先,为了保证压实质量,我单位特意编发了《压路机操作手规程》,对压路机操作手进行培训。
在碾压过程中,为了保持正常的碾压温度范围,每完成一遍重叠碾压,压路机就向摊铺机靠近一点,这样做也可避免在整个摊铺层宽度上,在相同横断面换向所造成的压痕。变更碾压道应在碾压区较冷的一端,并在压路机停振的情况下进行。
碾压中,要确保压路机滚轮湿润,以免粘附沥青混合料。有时可采用间歇喷水,但应防止水量过大,以免混合料表面冷却。
压路机不得在新铺混合料上转向、调头、左右移动位置或突然刹车。碾压后的路面在冷却前,任何机械不得在路面上停放,并防止矿料、杂物、油料等落在新铺路面上,路面冷却后才能开放交通。
③提高压实质量的关键技术 碾压温度:碾压温度的高低,直接影响沥青混合料的压实质量。温度过高,会引起压路机两旁混合料隆起、碾轮后的摊铺层裂纹、碾轮上粘起沥青混合料及前轮推料等问题。温度过低时,碾压工作变得困难,易产生难消除的轮迹,造成路面不平整,甚至导致压实无效,或其它副作用。因此,必须严格控制压实温度,使初压为110℃~130℃,复压为90℃~110℃,终压为70℃~90℃。
选择合理的压实工艺、压实速度与压实遍数:合理的压实工艺、压实速度与压实遍数,对减少碾压时间、提高作业效率十分重要。选择碾压速度的基本原则应是:在保证沥青混合料碾压质量的前提下,最大限度地提高碾压速度,从而减少碾压遍数,提高工作效率。必须严格控制压实速度,使初压为1.5~2.0Km/h,复压为4~5Km/h,终压为2.5~3.5Km/h。因为速度过低时,会使摊铺与压实工序间断,影响压实质量,从而可能需要增加压实遍数来提高密实度。碾压速度过快时,会产生推移、横向裂纹等。靳睢段施工中将压实遍数定为12遍,既保证了碾压质量,又提高了碾压速度。
选择合理的振频和振幅:振频主要影响沥青面层的表面压实质量。振动压路机的振频比沥青混合料的固有频率高一些,则可获得较好的压实效果,施工中选取的振频为43Hz。
随时监测碾压质量:由于沥青路面施工只有两层,因此,应十分重视下面层的碾压质量,碾压后,随时用6m直尺进行检测,不平整的地方当即用振动压路机修正,确保下面层的平整度均方差小于1.2mm,为上面层的施工打下良好基础。
2.3 加强养护管理 经验表明,科学有效的养护不但保证沥青路面的服務性能,也是防止病害进一步发展,节省养护资金的有效手段。
3 结束语
路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一,各级相关部门应引起足够的重视,并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工,有针对性采取一系列预防和改善措施。同时,必须建立健全质量保证体系,从管理部门、设计部门到施工部门,层层重视、层层控制、层层落实。只有这样,才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的发生,使公路建设质量全面提高,更上新台阶。
参考文献:
[1]JTJ73.2-2001.公路沥青路面养护技术与规范[S].北京:人民交通出版社.2001.
[2] JTGF40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社.2004.
[3]张登良.沥青路面工程手册,人民交通出版社.2003.
沥青路面病害的成因及预防措施
城市市政道路和普通公路在承受车辆荷载作用的频率以及设计使用要求等方面存在着一定的区别,本文主要针对城市沥青混凝土路面经常出现的各种早期破坏现象进行归类总结和简要原因分析,初步探讨应对措施和改进办法,以达到提高沥青混凝土路面建设投资效能的目的.本文针对沥青混凝土路面的`早期破坏的成因,从设计和施工方面阐述了沥青混凝土路面早期破坏的质量控制.
作 者:金毅 作者单位:龙建路桥股份有限公司第六工程处刊 名:中小企业管理与科技英文刊名:MANAGEMENT & TECHNOLOGY OF SME年,卷(期):“”(7)分类号:U4关键词:沥青路面 病害 原因 控制
1.公路沥青混凝土路面的组成
公路沥青混凝土路面主要是由沥青、粗骨料、细骨料、矿粉按照一定的比例拌和而成的一种混合料,因其沥青用量较多,也常被称为柏油路。
2.公路沥青混凝土路面常见的病害成因
目前公路沥青混凝土路面的病害极大缩短了沥青混凝土路面的使用寿命,造成行车颠簸,甚至引发交通事故。下面主要介绍四种常见的沥青混凝土病害,并对各自成因进行分析。
2.1裂缝
作为沥青混凝土路面损坏最常见最普遍的病害之一,裂缝的危害已经不容忽视。沥青混凝土路面裂缝一旦出现,在长期雨水的侵入及车辆荷载的反复作用下,道路结构及路基会逐渐被破坏,最终导致道路无法运行使用。目前沥青路面裂缝主要包括横向裂缝和纵向裂缝。
纵向裂缝:裂缝延伸方向平行于道路中心线方向,通常表现为一条或者多条平行的裂缝,其成因通常认为有两个:一方面是因车辆荷载过重,超载超重现象频发;另一方面是施工质量不过关,路基未被压实或者路基被破坏,导致路基沉陷,引发路面开裂。另外,在沥青道路摊铺时采用分幅摊铺而交界处没有处理好,也会导致纵向裂缝的出现。
横向裂缝:裂缝延伸方向垂直于道路中心线方向,其产生原因,主要有三方面:路面结构设计不合理,施工质量不过关,车辆超载情况严重。
2.2水损害
水损害是路面积水(多为雨水)进入沥青路面结构后,使内部各组分逐渐剥离,松散,使路面产生破坏的现象。它的产生有多种因素,包括设计时排水及防水不合理、施工时混合料配合比不合理及拌和不匀、路面结构中封层没有处理好等因素。
2.3泛油
当沥青由路面结构层中下部向上移动至结构层表面,致使路面表层浮有一层沥青,这就是泛油。泛油时,轮胎易打滑,严重影响行车安全,其产生的主要原因,首先是沥青混合料中沥青用量太多,其次是重载超载车辆没有得到有效控制,碾压路面致使道路表面泛油。
2.4坑槽
坑槽是指沥青路面结构松散,面层甚至基层的骨料脱落,从而形成的局部凹坑现象。坑槽通常是由于水损害或者其他病害未被及时处理导致的`路面破坏,致使路面积水进入道路结构内,使内部粘力丧失,在车轮荷载反复作用下,骨料逐渐剥落,形成坑槽。
3.公路沥青混凝土路面常见病害的治理措施
公路沥青混凝土路面的病害多出自人为因素,要想有效防治病害,必须严格控制人为因素,切实抓好设计、施工、监理各个环节,重视薄弱环节,及时处理病害,使其危害得到控制。
3.1裂缝的防治
(1)前期预防。沥青混凝土道路设计时应使路面结构有足够的强度,结合道路所处区域选用合适的沥青种类,并统筹考虑路面路基排水管沟的设置。其次,施工时应严格控制路基的压实度,对于特殊路基应进行路基处理,严格按照设计要求积相关规范进行施工,路面摊铺时应尽量全幅摊铺路面。另外,车辆超载超重现象也应得到控制。
(2)后期治理。对于已经出现的裂缝,应结合实际情况,采取具有针对性的方法,对路面进行修补。对于裂缝宽度在5mm以内时,可采用热沥青封堵的方法,而裂缝宽度在5ram以上宜进行开槽灌缝处理;对于路面裂缝较多且复杂的情况,可采用沥青薄层罩面、沥青表面处治等方法。上述方法是针对裂缝不是很深的情况,对于路面裂缝较深,道路结构破坏的沥青路面,则需对道路路基、基层、面层进行综合处理,必要时可视需要重新铺筑道路结构层。
3.2水损害的防治
首先,路面设计时应合理布设排水管沟,同时设置防水层,做好排水隔水设计。施工时应严格按照规范及技术要求控制施工质量、混合料的选取及拌和要素,保C碾压标准和养护条件。
3.3泛油的防治
首先,设计及施工过程中应重视混合料的选取及配合比,控制沥青用量。其次,对于已经出现泛油的路段,可采用先撒石屑或者碎石后用压路机碾压甚至挖除原面层重新铺筑等方法进行处治。
3.4坑槽的防治
(1)对于道路结构仅有面层出现坑槽时,应先对坑槽处进行切槽,将槽内结构进行清洗,然后涂抹一层黏层油,后填筑沥青混合料并压实。
(2)对于道路结构层中基层和面层都出现破坏的情况,应先对基层进行处理,待基层处理好,再对面层坑槽进行治理。
4.结语
高速公路沥青混凝土路面裂缝成因及防治措施
本文分析了洛界高速公路洛阳段路面裂缝产生的`原因,阐明了沥青路面早期裂缝造成的后果,针对当前沥青路面普遍存在的病害问题,提出了简便有效防治措施,以提高沥青路面的使用寿命.
作 者:赵雅丽 张辉辉 作者单位:洛阳市公路规划勘察设计院,河南,洛阳,471000刊 名:科技信息英文刊名:SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年,卷(期):“”(29)分类号:关键词:裂缝 成因 防治措施
沥青混凝土路面最常见的早期病害现象主要有:裂缝、水破坏、松散、泛油、推移等, 造成沥青混凝土路面早期病害的因素很多, 但综合起来主要有路面结构设计不合理、现场施工质量控制不严、投入运营后超载车辆管理不严、气候条件影响等四个方面。下面就以上几种最常见的沥青混凝土路面早期病害成因逐一进行分析:
1.1 裂 缝
沥青混凝土路面裂缝主要有纵向裂缝和横向裂缝两种。纵向裂缝的产生主要是由于地基和填土在横向不可避免的不均匀性所造成的, 特别是在旧路基拓宽地段, 由于土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度控制不严, 尤其在有表面水渗入的情况下, 这些地段往往是纵向裂缝的高发区。
和纵向裂缝一样, 横向裂缝也是不可避免的。横向裂缝的产生往往是由于温度应力的作用而产生的疲劳裂缝。这种温度裂缝往往起始于温度变化率最大的表面并很快向下延伸, 并随着时间增长造成沥青老化, 沥青面层的抗裂缝能力逐年降低, 温度裂缝也随之增加。面层裂缝一旦发生冲刷、唧浆就会产生以缝为中心的下陷形变, 同时引起裂缝两侧产生新裂缝甚至碎裂破坏。
1.2 水破坏
水破坏是指降水渗入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象, 它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水破坏的主要破坏形式有:网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。水破坏的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等导致的沥青路面空隙率过大所造成的。采用半开式 (Ⅱ型) 沥青混凝土表面层时, 产生的水破坏尤为严重。
1.3 松 散
松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落, 从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的主要原因。导致松散的情况有如下。
(1) 集料颗粒被足够厚的粉尘包裹, 使沥青膜粘结在粉尘上, 而不是粘结在集料颗粒上, 表面的摩擦力磨掉沥青膜, 并使集料颗粒脱落。这种情况的产生主要是由于集料含泥量超标所造成的。
(2) 表面离析处往往缺少大部分细集料, 离析面上粗集料与粗集料相接触, 但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。随时间增长, 沥青会老化, 沥青膜剥落会使沥青与集料的粘结力减弱, 孔隙中的水冻结会破坏粘结力, 或足够大的摩擦力会破坏离析面上的集料颗粒而产生松散。
(3) 沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力, 如果混合料密实度不够, 集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。
1.4 泛 油
沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动, 使表面有过多沥青的现象称作泛油。新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节, 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。在大多数情况下, 泛油仅产生在行车道上, 而且是间断式的片状分布。
沥青用量过大是产生沥青面层泛油的最主要原因, 而沥青用量过大的主要原因有:沥青混合料配合比设计的沥青用量偏多与施工控制不严和管理不善。
在严重泛油路段, 沥青面层表面发光发亮, 以摩擦系数和表面构造深度表征的抗滑性能达不到行车要求时往往会造成交通事故。
1.5 推 移
推移的产生一般与基层施工质量、透油层洒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。在沥青混凝土路面铺筑前, 由于基层表面清扫不干净、透层油洒布不均等都会容易造成沥青面层和基层粘结不良。沥青面层建成运营后在大量行车荷载的作用下, 由于与基层粘结不良就会产生推移, 随着时间增长, 轮迹带两侧会产生壅包, 甚至会出现由于推移而造成的严重裂缝。在基层平整度较差、面层厚度较薄的地段由于施工质量等原因, 基层不平整会反映到沥青路面上, 形成波浪。
2沥青混凝土路面早期病害预防措施
沥青混凝土路面早期病害不能彻底消除, 但是可以通过优化设计、加强施工管理、提高现场施工质量等措施去预防, 将其危害降到最低, 从而延长沥青混凝土路面的使用寿命。
2.1 裂 缝
沥青混凝土路面裂缝是不可避免的。根据纵向裂缝形成原因, 在路基施工过程中特别在路基拓宽地段、路桥 (涵) 衔接处严格控制填土厚度及填料的均匀性, 并保证达到规范要求的压实度。沥青路面进行半幅摊铺时, 采取合理措施处理纵向冷接缝。可有效的减少纵向裂缝产生。
横向裂缝的是由于温度应力的作用产生的疲劳裂缝。采用优质沥青会明显减少横向裂缝;另外, 横向裂缝还与沥青混凝土的均匀性、压实度和空隙率有关。混凝土强度高且比较均匀, 面层表面的横向裂缝也就越少。
2.2 水破坏
由于水破坏的产生数量及速度与沥青混凝土密实性及空隙率大小、沥青与粗集料的粘结力大小或有无抗剥落剂、交通量大小及重 (超) 载车辆的多少有关。所以, 有效预防水破坏发生, 可从以下几点着手。
(1) 选择合适的混凝土类型。
沥青面层各层应尽量使用空隙率≤5%的密实型沥青混凝土。从当前的技术水平看, 密实型粗集料断级配沥青混凝土既具有良好的不透水性, 又具有明显优于连续级配沥青混凝土的高温抗永久形变能力, 用前者作为表面层时, 还具有良好的抗滑性能。
(2) 增强沥青与碎石的粘附性。
使用针入度较小的沥青或采用抗剥落剂、严格控制细集料含泥量是提高沥青与碎石的粘附性的有效措施。
(3) 提高施工质量。
施工前原材料的选用必须规范、均匀、合理, 配合比设计必须严密。在施工过程中必须注意沥青混凝土拌合的均匀性, 防止粗细集料离析。严格控制沥青混合料拌合温度、出场温度及碾压温度;另外, 可通过使用高效配套的碾压设备、增加碾压遍数等提高压实度以减小空隙率, 设法加强沥青面层间的粘结力是有效预防水破坏的措施。
(4) 严格控制超载车辆。
公路管理部门应该按照《公路法》及交通部《超限运输车辆行驶公路规定》的要求对超载车辆进行强制卸载, 并在入口处设卡不得让超载车辆进入公路。
(5) 优化设计。
沥青面层层间应使用防水材料, 在沥青面层表面涂上防水材料, 形成一种不透水的薄膜封层, 能使沥青面层中因降雨而聚集的水大大减少, 有效预防水破坏。
2.3 松 散
松散的产生往往是由于沥青混凝土面层强度不足、压实度过小、面层内部空隙率过大而造成的。预防松散现象的产生, 应该做到以下几点。
(1) 选用合格的原材料, 特别严格控制细集料含泥量及矿粉掺量以增强沥青混合料的粘结力。
(2) 严格控制施工温度及压实效果。沥青混合料施工温度过高会导致沥青老化, 降低与矿料的粘附性;温度过低会导致混合料压实困难, 造成混合料内部空隙率过大。
(3) 严格控制沥青混合料均匀性, 防止混合料离析。
2.4 泛 油
泛油往往是沥青用量过大造成的, 所以在配合比设计阶段必须严格按照试验规程进行最佳油石比的选定, 在施工过程中严格按照设计的配合比进行施工, 不得随意改变配合比。
2.5 推 移
推移、壅包、波浪往往产生在行车道上, 特别是沥青面层只有一层时, 由于长期荷载作用下, 因基层与沥青面层粘结力较差而产生推移, 推移严重时会产生壅包、波浪等破坏。有效防治推移等病害需注意以下几点。
(1) 加强路面基层施工质量, 提高基层平整度, 是有效防治病害的条件之一。
透层油洒布前必须认真清扫基层表面浮土及杂物并保证透层油洒布的均匀性和设计用量, 提高基层与面层的粘结力可有效防治推移等病害。
(2) 有效阻止超载车辆。
在重荷载重复作用下, 特别在车辆启动或刹车频繁的叉路口及转弯处沥青路面极易产生破坏, 推移、裂缝的现象。
3沥青混凝土路面病害预防的建议
沥青混凝土路面早期病害的产生有多方面的因素, 无论设计方面, 还是施工方面都存在一些不足。鉴于目前沥青混凝土路面病害早期化的特点, 在优化设计的同时, 更为重要的是应该加强施工管理, 提高现场施工质量, 规范施工, 尽量在提高沥青路面使用性能的同时, 延长使用寿命, 提高投资效益。施工企业要积极运用现代数据库技术将以往工程质量控制点进行归类整理并存人数据库, 为企业后期工程质量控制点的设置提供资料, 为企业科学设置质量控制点奠定基础。
参考文献
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[2]JTG F40-2004, 公路沥青路面施工技术规范[S].
[3]JTJ073.1-2001, 公路沥青路面养护技术规范[S].
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[5]陆鼎中.路基路面工程 (第2版) [M].上海:同济大学出版社, 1999.
一、沥青混凝土路面局部推移病害形成的原因
所谓面层推移是在道路的纵向或横向发生位移,或者是说在车辆荷载作用下路面向前滑动而出现的路面变形。一般来说当推移发生后,裂缝、隆起、拥包同时出现。经观察研究分析认为交通量超载车辆过多、沥青路面面层和基层施工存在缺陷是其主要原因。
1、重型车辆过多。由于黄河三角洲地区是我国第二大油田胜利油田所在地,过往车辆以大吨位的居多,据调查30t以上重型车辆占交通量的30%以上,60t以上重车比例也在不断增加。重型车辆特别是超限超载车辆超速行驶成了普遍现象,按标准轴载BZZ-100路面设计标准已不能满足大吨位轴载对路面的实际要求,特别是路面难以承受大吨位车辆在急刹车时产生的巨大剪力。一辆运输货物的特重车在正常道路上行驶一次,其疲劳作用相当于标准轴载几百次的作用效果,加之车辆振动冲击作用很可能造成一次性破坏。
2、二灰碎石基层施工原因。二灰碎石是沥青路面的主要承重层,其施工质量也是影响沥青面层推移的关键因素之一,因为沥青面层刚度小,抗弯拉强度低,基层不仅承受车辆垂直压力,且必须具有足够的抗剪和抗弯拉能力。而沥青路面和基层结合部位恰恰是个不容忽视的抗剪薄弱环节。
3、二灰碎石表面粗骨料少,级配偏细促进了推移的产生。按现有规范进行的组成设计,以近几年经验来看,二灰碎石级配是偏细的。从钻芯取样可以观察到使用摊铺机摊铺二灰碎石,粗骨料层底较少而表面细骨料、填充料较多。虽然强度等主要技术指标均能满足要求,但因缺乏有效粗糙处置方法而形成的光滑“细腻”表面与沥青面层之间不能起到很好的“啮合”作用。
4、沥青路面的施工原因。沥青混合料的稳定性是产生推移的至关重要的原因之一。由于混合料粘结力和内摩阻力小,刚度也就是板体性能差会导致推移等病害的形成。
二、预防与处理措施
根据上述原因分析,应采取相应的预防与处治措施,尽量减少推移现象的发生。应主要从提高工程质量入手,着重注意以下几个方面的问题。
1、在沥青路面设计中适当加厚沥青面层。据有关资料显示,有专家提出加厚沥青混凝土覆盖对减轻反射裂缝、推移等病害缺陷有一定的作用。当然要从实际情况出发,综合考虑工程的重要性、地理环境、修建周期、成本、养护及社会、经济效益等方面,作出正确选择。
2、确保沥青路面施工质量。一是控制原材料。选用优质原材料是确保沥青路面质量的前提,特别选用优质沥青如改性沥青能提高软化点和粘度,大大增强沥青路面的高温稳定性和低温抗裂性。二是优化材料配合比设计。配合比设计在沥青路面施工中占有重要位置,选择混合料类型时,一方面要考虑路面透水要求,另一方面更要提高其稳定度。笔者认为在满足抗滑要求的情况下,下面层尽可能偏粗,上面层偏细。三是施工过程控制。从混合料生产、摊铺到碾压各个环节认真按照施工技术规范和质量检测标准要求施工,对配比、油石比、温度、压实度等各项控制指标进行严格的检查和控制。
3、改善二灰碎石基层级配并注意养生。二灰碎石因其成本低,抗压强度高,板体性能好,在二级及其以下公路作为基层时已得到广泛应用。实践证明,只要注意混合料组成设计,路面设计的合适和施工质量控制的好,石灰粉煤灰集料可使路面具有卓越的使用性能。施工中防止混合料离析,控制含水量和压实度,保证养生期在规定期限以上。如果表面光滑应放开交通让汽车通行一段时间使表面的二灰磨去和集料颗粒外露。同时要控制其合适含水量,注意相邻工序时间间隔。
4、加强养护和交通管理。加大超限超载运输车辆治理力度,彻底杜绝超限超载车辆通行,以减少大吨位车辆对路面的破坏。同时做好冬季除雪和夏季排水,加强日常养护维修和管理,使路面病害的发生和发展得到及时的预防和处治。
三、结束语
浅谈沥青混凝土路面的主要病害
沥青路面病害进行特征描述与原因分析,归纳总结出该类地区沥青路面的主导破坏形式,对沥青路面结构与材料的研究工作具有指导作用,同时对类似地区公路建设中沥青路面结构与材料设计也具有借鉴作用.
作 者:张延庆 郭成 作者单位:张延庆(852农场公路管理站)郭成(绥化市公路管理处)
刊 名:黑龙江交通科技 英文刊名:COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG 年,卷(期): 32(5) 分类号:U416.217 关键词:高寒地区 沥青路面 主导病害关键词:沥青混凝土路面;病害原因;预防;治理;方法
1 市政道路沥青混凝土路面病害原因分析
1.1 材料问题
市政道路沥青混凝土主要由沥青和集料两部分组成,所以这两部分材料质量好坏直接影响到沥青混凝土质量,其中沥青质量的好坏起着关键作用。由于各地区的气候、交通条件不同,未能选择相适应的沥青种类及标号,致使沥青路面早期出现车辙、开裂等病害现象,降低了路面的抗疲劳破坏能力。矿料使用市场上供应水泥混凝土或建筑用集料,这些多采用传统小型锷式破碎机生产,加工的碎石针片状含量大,级配和材料均匀性差采用这样的矿料导致沥青混合料质量不稳定。
1.2 施工工艺问题
沥青混凝土配合比设计过程与实际拌和施工过程的差异,各地区环境、矿料的差异导致混合料未能达到设计的质量目标。施工过程中依靠经验数据,采用传统工艺,致使新型材料不能有效的达到设计目标效果,降低了沥青路面的质量指标,此时便给沥青路面留下病害隐患。
1.3 施工机械问题
目前道路施工使用的摊铺机往往都是大断面摊铺,沥青混合料从料斗通过搅轮从中间传送到两边,在输送过程中沥青混合料产生离析现象便是不可避免的,这种离析造成的直接后果使施工的实际情况与设计产生偏差。在摊铺沥青混凝土的过程中,沥青混合料的温度逐渐下降,压实度将很难得到很好的保障,压路机不能合理的碾压,导致该区域范围面层的压实度不足、空隙较大,于是产生渗水病害隐患,这些隐患区域极有可能形成路面病害。
1.4 外部环境问题
外部环境主要是指受湿度、温度以及降水量等外界自然因素的影响,其中外界因素中的温度影响较为常见。
1.5 道路使用不当问题
道路使用不当是指不能很好的控制超载车辆及车辆行车对路面的振动冲击力,这样就加速了路面得破损,甚至引起局部路面下陷。同时,车辆轮压对道路路面也有直接影响。当轮胎胎压过高时,即使是低负荷,车辆对市政道路沥青面层的最大剪应力和最大拉应力的影响也十分显著。
2、市政道路沥青混凝土路面病害预防措施
2.1 预防裂缝与车辙的措施
严格控制沥青混合料的质量,选用高低温性能好、抗老化性能好、含蜡量低、粘度高的优质沥青。在条件许可的情况下,可在沥青中掺加各种类型的改性剂,以提高其性能指标。采用改性沥青可解决路面抗滑及耐久性问题,使沥青路面的热稳定性、冷稳定性和使用寿命都得到较大的提高,道路病害的出现频率显著下降,日常养护工程量及工程成本大大降低。骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉,确保混合料的抗剥落性能,同时应尽量降低骨料的含水量。另一方面,还应注意混合料级配的确定以及沥青混合料的高温稳定性、抗疲劳性及低温抗裂性。路面表面特性和耐久性既矛盾,又相互制约,照顾了某一方面性能,可能会降低另一方面性能。
2.2 预防翻浆的措施。
1)根据道路等级和交通量要求,选择合适的面层类型和适当厚度。当各层均为沥青碎石时,基层表面必须做下封层;
2)设计时,对空隙率较大、易渗水的路面,需考虑设置排除结构层内积水的结构措施;
3)将路面下一定深度以内易致翻浆的土(如粉土)换填好土(如砂砾);(4)用沥青、沥青土、沥青毡纸、塑料布等做成封闭式隔离层隔断土壤水分的渗入和聚流,也可用有反滤层的砾石及其他粒料做成透水性隔离层,以排除渗入土基水和防止地下水上升;
5)用炉渣、碎砖、压缩的泥炭、松柏树皮、气泡互不连通的泡沫聚苯乙烯塑料等做隔温层,阻止路基冻结线向深处推移,减薄冻层;
6)用颗粒均匀的砾石、碎石等做透风的导温层,使土体迅速向深处冻结,在离路面较近处不致形成有害的聚冰层。
3 市政道路沥青混凝土路面治理方法
3.1 裂缝的治理方法
为防止雨水由裂缝渗透至路面结构,对于细裂缝(2 mm~5mm)可用改性乳化沥青灌缝;对大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如SBS改性沥青)灌缝。灌缝前,须清除缝内、缝边碎粒、垃圾,并使缝内干燥,灌缝后,表面撒上粗砂或3 mm~5mm石屑。
3.2 车辙的治理方法
如仅在轮迹处出现下陷,而轮迹两侧未出现隆起时,则可先确定修补范圍,一般可目测或将直尺架在凹陷上,与长直尺底面相接的路面处可确定为修补范围的轮廓线,沿轮廓线将5cm~10cm宽的面层完全凿去或用机械铣削,槽壁与槽底垂直,并将凹陷内的原面层凿毛,清扫干净后,涂刷0.3kg/m2~0.6kg/m2 粘层沥青,用与原面层结构相同的材料修补,并充分压实,与路面接平。如在轮迹的两侧同时出现条状隆起,先将隆起部位凿去或铣削,直至其深度大于原面层材料最大粒径的2倍,槽壁与槽底垂直,将波谷处的原面层凿毛,清扫干净后涂刷0.3 kg/~0.6kg/m2粘层沥青,再铺筑与面层相同级配的沥青混合料,并充分压实,与路面接平。
3.3 翻浆的治理方法
1)采取切实措施,使路面排水顺畅,及时清除雨水进水井垃圾,避免路面积水和减少雨水下渗;
2)对轻微翻浆路段,将面层挖除后,清除基层表面软弱层,施设下封层后铺筑沥青面层;
3)对严重翻浆路段,将面层、基层挖除,如涉及路基,还要对路基处理之后,铺筑水稳性好、含有粗骨料的半刚性材料作基层,用适宜的沥青结构层进行修复,并做排除路面结构层内积水的技术措施。
4 结语
路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一,各级交通管理部门、道路维护部门都应引起足够的重视,并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工、养护,有针对性地采取一系列预防和改善措施。同时,必须建立健全质量保证体系,从管理部门、设计部门到施工部门、监理部门,层层重视、层层控制、层层落实。只有这样,才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的发生,使公路建设质量全面提高,更上新台阶。
参考文献
乌-奎高速公路于2000年建成通车。G312国道2003年改建通车, 目前出现的病害有裂缝、松散、沉陷、坑槽、拥包、车辙、泛油、波浪等。我们修建的吉木乃-布尔津通县油路2002年建成通车。2003年就出现路面纵横向开裂, 特别是横向开裂较为突出, 部分路面形成拥包, 路面标线扭曲变形, 个别路段泛油严重, 汽车行驶带着粘附声响。
1 病害出现的原因分析如下:
1.1 路基、路面强度达不到设计要求。
造成这种现象的主要原因是在施工中质量控制不严格, 对一些细小问题未得到妥善处理。
1.2 沥青质量问题:
由于近年来, 交通作为国家基础设施重点投资, 开工项目很多而建设资金又有限, 对采用沥青方面未严格控制, 就地产沥青而言, 能达到规范要求的厂家并不多, 而且沥青数量有限, 不可能满足全疆建设项目的需要。作为建设单位和设计单位都十分清楚这一情况, 但从节约资金和工期的角度来看, 只能勉强使用不达标的沥青。
1.3 设计规范存在一定的问题:
目前, 柔性路面国家仍然采用弯沉控制, 并以黄河JN-150为标准荷载, 作为设计参数, 使用年限采用累计折合成标准轴载次数作为控制指标, 近年来重型车, 特别是超重型车越来越多, 而规范中的折算系数并没有考虑路面承载极限能力, 虽然现在许多路面方面的专家也在探讨这一问题, 但国家规范目前还没有修改。对于道路而言, 一旦超出极限荷载的行驶, 将导致路面结构严重损坏, 促使路面过早开裂、推移、局部沉陷, 导致路面破坏。针对这一问题, 国家设计规范进行修改很有必要。
1.4 透层油、粘层油对路面的影响:
为了使沥青路面与路面基层以及沥青混凝土本身的层与层之间具有良好的粘合性, 洒一定数量的透层油和粘层油是十分必要的。而在施工过程中, 很难控制用油量, 洒少了起不到粘结作用, 洒多了, 难免会造成路面泛油。
以上这两方面的因素是导致路面发软, 出现扭曲、推移的原因之一。
1.5 气候的影响:
近年来, 由于温室效应影响全球, 使冬季气候变暖, 夏季持续高温时间增长, 特别是近年来个别地区气温高达38℃以上, 持续40多天是多年来十分罕见的, 这种气候条件是否持续下去有待时间的检验, 由于气温的提高, 而导致沥青软化点的控制指标不适宜, 是否应降低标号, 值得考虑。
1.6 沥青混凝土配合比存在的问题:
沥青混凝土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。各阶段达到的目标都有明确的要求。而在具体施工中有的单位压缩两至三个阶段, 有的干脆凭经验进行施工, 从而导致沥青混凝土内在质量存在先天不足, 另一方面料场分散, 设备落后, 材质的均质性, 稳定性均有较大的差别, 所以配合比不可能做到十分准确, 油石比、级配都在变化, 这是导致病害的原因之一。
1.7 沥青混凝土拌合温度控制不严:
从规范角度控制比较严格对石油沥青拌合出厂温度在120-165℃, 而实际上有些施工单位在温度控制方面不是那么严格, 时高时低, 很不稳定。温度过高可能导致沥青变质, 没有粘性使沥青混凝土松散, 温度过低, 沥青混合料拌合不均匀影响摊铺质量, 这些也是导致沥青路面局部松散或其他病害的一个原因。
1.8 沥青混凝土的摊铺:
沥青混凝土摊铺也存在一定问题。现在一些建设单位在路面摊铺时, 要求全幅摊铺, 只考虑到了横坡和减少纵向接缝的问题。而由此带来的弊端是显而易见的。首先由于摊铺断面过宽, 沥青混合料从中间通过铰轮输送到两侧由于距离大, 必然产生离析, 这种离析改变了混凝土的生产配合比。
解决以上弊端的方法是两台摊铺机平行作业。
1.9 施工过程中的路面污染:
当前许多工程工期要求非常紧, 为了赶工期, 很多作业面平行作业, 互相影响, 如在沥青混凝土摊铺底面层时, 各工作面的车辆要通行, 导致路面污染严重, 从而使路面层与层之间的粘结力受到影响, 特别是当沥青面层较薄时在车辆荷载作用下, 沥青路面产生脱落, 经常看到桥面铺装被拉开、拉裂就是这方面原因所致。路面铺设完后, 有些机械车辆在路面停留或修理车辆时所漏柴油使路面污染, 严重的地方造成局部松散, 剥落。
1.1 0 工期过短造成的影响:
当前很多工程因为种种原因, 不按科学规律办事, 搞一些政绩工程, 献礼工程, 不合理的压缩工期。新疆受地理位置和气候的影响冬季和夏季温差过大, 路基、路面施工受到时间和气候的限制, 不是简单地增加投入就能解决技术质量问题, 特别是不良地质路段当年完工的路基往往需要一个冻融季节的自然沉降, 路基才能稳定。大部分的路面沉陷就是因为路基不均匀沉降而引起的。
2 常见病害的成因与处治
2.1 路面沉陷的成因处治:
路面沉陷主要是地下水的浸入和路基不稳定因素造成的。处置方法:用切割机切开沉陷断面的沥青面层和水稳层部分其挖补工艺流程。划定维修范围→沿范围四周锯缝→凿除病害层→清除废料→高压吹风机将修补界面吹净→重新添加级配料→整平压实→洒粘层油布满界面→分层填筑 (厚度不大于6cm) →分层压实, 压实度达到96%以上→冷却到50℃以下时开放交通。
2.2 松散的成因与处治:
松散主要是混合料级配不合理或集料发生离析所造成。处置方法;如果面层尚未成型, 可将松散部位清除, 重新铺筑沥青混凝土面层整平压实, 对已成型后形成的松散, 用切割机按几何形状切开路面面层, 检查基底, 如基底完好, 可清扫洒粘层沥青, 铺筑沥青混凝土拌合料, 整平压实, 恢复交通。
2.3 拥包 (推移) 的成因与处治:
主要粘层油洒布质量, 沥青混凝土配合比不当, 沥青混凝土离析造成的。处治方法:用切割机按几何形状切除划定范围, 清理基底, 洒粘层沥青, 填筑沥青混凝土料, 如厚度在6cm以上, 按两层铺筑方式处治, 第一层用粗粒式沥青料填筑, 整平压实, 第二层用中粒式或细料式, 摊铺整平压实, 达到养护规范要求。
2.4 裂缝的成因与处治:
裂缝的类型通常有三种:即纵向、横向、网状裂缝, 它们的成因:1、纵向裂缝:主要成因有两种可能, 路基加宽压实不均匀和路基边缘受水侵蚀产生不均匀沉陷, 沥青面层分路幅摊铺, 两幅接茬处未处理好, 在车辆荷载作用下逐渐开裂。2、横向裂缝成因是:沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能和当地的气候温差所致。3、网状裂缝:主要是路基沉陷所致。通常的处治方法是:对于细小裂缝 (2-5mm) 可用热沥青或乳化沥青、改性沥青灌缝, 后在表面撒上水洗砂或风积砂。用扫帚扫匀。灌缝前, 必须清除缝内、缝边杂物并使缝内干燥。
2.5 坑槽的成因与处治:是因面层的龟裂成因, 网裂等其它损坏未及时养护修复进一步发展的结果。
处治方法:坑槽的修复用切割机将修补的范围按几何形状切割清除。检查基层, 基层完好时, 将基层清扫干净, 在坑边和坑内洒刷粘结沥青, 用沥青混合料填筑、整平用光轮压路机碾压密实, 使新旧混合料紧密无缝隙, 开放交通。
结束语
综上所述, 沥青路面质量的好与坏, 不仅与设计、施工等方面有关, 而且与路面形成后的使用、养护和管理联系密切。高等级公路路面一旦出现病害, 维修起来不但费时费力, 而且影响公路的正常使用, 所以对于高等级公路路面的各种病害应以预防为主。为有效预防病害发生, 必须深入研究各种病害的形成机理、预防措施和处治方法, 从而为在设计、施工和管理养护等环节中尽可能消除病害隐患提供理论支持。
参考文献
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[2]高速公路路面设计与施工[M]北京:人民交通出版社2001.8
南友高速公路沥青混凝土路面病害及养护对策
南友高速公路是广西首条使用沥青混凝土路面的`高速公路,文章通过分析南友高速公路运营期间出现的裂缝、坑槽、车辙及路面沉陷等病害现象及成因,介绍了沥青混凝土路面病害养护对策及采用的修补材料、施工工艺和施工设备,以供借鉴.
作 者:郑冰林 ZHENG Bing-lin 作者单位:广西南友高速公路管理机构筹备处,广西,南宁,530000 刊 名:西部交通科技 英文刊名:WESTERN CHINA COMMUNICATION SCIENCE & TECHNOLOGY 年,卷(期): “”(5) 分类号:U418.6 关键词:南友高速公路 沥青混凝土路面 病害 养护对策沥青路面裂缝的成因及处理措施探讨
沥青路面裂缝问题是公路工程质量通病之一.文章对沥青路面的裂缝类型、外观特征进行了描述,对沥青路面裂缝产生的原因进行了探讨,叙述了裂缝的处理方法、处理构形,简析了裂缝处理材料及处理工艺.
作 者:杨成明 YANG Cheng-ming 作者单位:安徽省建筑设计研究院,安徽,合肥,230001刊 名:工程与建设英文刊名:ENGINEERING AND CONSTRUCTION年,卷(期):200923(1)分类号:U416.217关键词:裂缝 沥青路面 水损坏 处理构形
关键词:沥青路面,病害成因,分析,防治对策
1 沥青路面常见病害
沥青混凝土作为一种路用结合料, 在世界各国得到了广泛的应用, 从乡村道路到城市道路, 从三级路到高速公路, 从路面底基层到路面面层, 均普遍采用, 成为道路建设长久使用的一种材料, 但由于沥青混凝土材质本身的差异, 以及受设计和施工水平的影响, 沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、坑槽等病害。这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全, 加大了汽车磨损, 缩短了沥青路面使用寿命。
2 病害出现原因分析
2.1 沥青质量问题。
由于近几年国家城市基础设施建设, 道路开工项目很多而建设资金又有限, 因此, 在道路结构层的厚度设计、材料的使用上本着经济适用的原则, 而对交通量的变化, 使用年限并没有重点研究。像高等级沥青路面, 省市采用的是上面层使用进口沥青, 而中面层、地面层则采用国产沥青, 就国产沥青而言能达到规范要求的厂家并不多, 而且数量十分有限, 不可能满足国内建设规模的需要。
2.2 设计规范存在的问题。
目前, 柔性路面国家设计规范仍然采用弯沉值控制, 路面设计以轴载100 kN的双轮组单轴为标准轴载;对沥青混凝土面层应采用容许回弹弯沉、弯拉应力和剪应力三项指标设计;在交通量小的公路上铺筑沥青时, 可仅用容许弯沉值设计;对沥青碎石面层采用容许回弹弯沉和剪应力两项指标设计。设计年限内标准轴载累计数和折合成标准轴载累计数作为控制指标。在路面设计中, 一方面交通车辆调查资料, 是为通行能力服务的, 没有考虑到超载的问题, 使得设计中得不到准确轴载, 造成设计年限内累计标准轴载出现与事实不相符的情况。这样, 对于一些道路而言, 从一开始就降低了累计标准轴的数量, 使得设计弯沉值偏大, 基层、低基层的拉应力偏小, 造成路面整体刚度不足, 导致路面提前破坏。另外, 由于受经济利益的驱动, 载货车辆中, 8O%有超载现象, 正是这部分超载车辆加速了路面的破损, 促使路面开裂、推拥, 甚至局部下陷。
2.3 气候的影响。
2.3.1低温裂缝。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大的温度应力, 但当气温大幅度下降时, 沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力, 当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长, 混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的, 面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度, 沥青面层就会开裂, 产生裂缝。由于沥青路面宽度有限, 收缩路面结构的相互约束小, 所以低温裂缝主要是横向的。2.3.2温度疲劳裂缝。这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳, 使沥青混合料的极限拉伸应变 (或劲度模量) 变小, 加上沥青的老化使沥青劲度增高, 应力松弛性能降低, 最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。沥青路面具有高温软化特性, 尽管设计及施工中尽可能降低油石比, 最大限度地利用骨料级配增大高温稳定性, 但在车辆长期作用下仍要产生车辙。泛油一般出现在高温天气, 由于气温升高而导致沥青软化点的不适应。2.4沥青混凝土配合比设计存在的问题。沥青混凝土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及验证阶段和试拌试铺阶段, 各阶段对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, 从而导致沥青混凝土内在质量存在先天不足。另一方面, 由于现状所致, 政绩工程工期较短, 加上低价中标, 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作了筛分分析符合要求, 在施工过程中也检测并予以调整配合比, 但由于差异性大, 不可能做到十分准确, 导致路面出现一些常见病害。2.5沥青混凝土拌合温度的控制。石油沥青拌合出场温度要求在120~165°C, 而实际上有些施工单位由于设备和人员素质等原因, 在拌合温度控制方面时高时低很不稳定。温度过高可能导致沥青变质, 没有黏性使沥青混凝土松散;温度过低, 沥青混和料拌合不匀, 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原因。在沥青混合料拌制完成后, 从拌合厂向摊铺现场运输的过程中, 空气与混合料之间的温差一般大于120°C。加上因速度形成的相对风速较高, 会导致混合料温度在到达现场前有较大的下降。降温幅度由表及里逐渐减少, 最严重的降温区发生在料堆表面和马槽的接触面。降温严重程度取决于运输时间、速度、气温、保温措施等因素。2.6沥青混凝土的摊铺。现在摊铺设备断面加宽, 沥青混合料从中间通过胶轮输送到两侧, 由于距离大, 必然产生离析, 这种离析改变了沥青混凝土生产配合比;其次, 由于烫平板从机心向两侧悬臂较长, 随着摊铺次数的增加, 产生变形, 对路面横坡的控制也有较大影响。另外, 在混合料从运输车向摊铺机喂料斗卸料到刮料板输料的过程中, 接触面表层料, 特别是两侧车厢接触面的表层料, 在每车料中最后被刮料板送到螺旋布料器, 即每一车料降温幅度最大的表层“冷”料是集中被铺出的, 表面料降温幅度较大、在正常的碾压过程中压实度难以达到要求, 是路面发生松散、坑槽和渗水破坏的原因。2.7平行交叉作业对路面质量的影响。道路施工过程中涉及的单位较多, 如:自来水、雨污水、供热、煤气、电信、电力、有线电缆、道路照明等地下管线。由于平行交叉作业, 加上工期较紧, 对路面质量产生影响, 如在土基碾压成型以后, 管线单位又挖沟下管, 管线单位对回填土的压实质量普遍不重视, 因此, 造成局部不均匀沉降;又如沥青砼摊铺底面层、中面层时, 道路照明施工单位要进行灯杆和电缆的铺设, 而且不能封闭交通, 导致路面污染严重, 从而使路面层与层之间的黏结受到影响, 特别是当沥青面层较薄时, 在车辆高速行驶荷载作用下, 沥青路面产生脱落、推拥、扭曲裂缝等现象。
3 路面病害的根治
3.1 设计方案。
从目前的设计规范来看, 结构层的设计偏薄, 路面基层、底基层满足不了行车荷载的作用, 通过路面结构设计可以满足沥青路面强度和承载能力要求, 特别是应考虑特大车辆荷载对路基路面所产生的影响。3.1.1在进行半刚性路面设计时, 首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和湿缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。3.1.2选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下, 应采取改善沥青性质的措施。3.1.3在稳定度满足要求的前提下, 优先选用针人度较大的沥青做沥青面层。3.1.4沥青面层采用密实型沥青混凝土。3.1.5采用合适的沥青面层厚度, 确保半刚性基层在使用期问一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
3.2 施工方面。
优秀的设计、合理的工期是修筑高质量的基础, 而科学施工则是高质量的保证。首先是对材料的选配, 特别是集料场应固定, 选择1~2家能保证施工进度的厂家供料, 使材料级配始终处于受控状态, 不能偏离级配中线太远。在施工过程中从以下几方面进行控制:3.2.1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。3.2.2半刚性基层碾压完成后, 要及时养生。3.2.3半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。3.2.4透层或封层完成后, 应尽快铺筑沥青面层。沥青的选用十分关键, 要挑选符合各项规范要求的沥青, 特别是沥青针人度、延度指标必须严格把关。在北方施工由于近些年的气候偏暖, 因此, 沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青。此外, 透层油、粘层油沥青应采用与沥青砼同一种沥青, 特别是油石比的选择应考虑粘层油、透层油返油时的影响。沥青砼施工期间, 交通管制必须有专人负责, 禁止非施工车辆上路, 防止上路机械漏油, 保持路面干净整洁。
3.3 道路的养护。
围绕建设与养护、维修与预防的关系, 随着路网的不断完善, 只有长期保持良好的路面使用性能, 道路建设的巨额投资才能充分发挥其投资效益, 而长期保持路面良好的技术状况必须有一个强有力的养护维修支持系统来保障。从这一意义上来说, 养护维修实际上是道路建设的一种延续。在路面养护和维修的关系上, 长期以来人们总是习惯于等到路面开始出现损坏后, 才对它进行维修, 而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施, 并不考虑路面是否已经有了某种损坏。
预防性养护最佳实施时机应该是在路面尚处于良好状况、或者只有某些病害先兆时进行。虽然预防性养护需要投入某些费用, 但它是一种费用一效益比非常良好的养护措施。当路面刚出现病害先兆时, 及时对路面进行养护要比发生大的病害后处理简单, 节省费用, 说明重视预防性养护的经济意义。
综上所述, 沥青路面质量的好与坏, 不仅是施工单位单一的质量控制, 还涉及到设计水平, 因此, 要消除沥青路面的常见病害, 需要各级交通管理部门引起足够的重视, 并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工, 有针对性采取一系列预防和改善措施。同时, 必须建立健全质量保证体系, 从管理部门、设计部门到施工部门, 层层重视、层层控制、层层落实。只有这样, 才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的发生, 使道路建设质量全面提高, 更上新台阶。
参考文献
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[3]何兆益, 杨锡武.路基路面工程 (下) ——路面工程[M].重庆:重庆大学出版社, 2001.
【关键词】沥青混凝土;路面施工质量;病害防治
沥青混凝土路面是当前公路施工的主要发展方向,进而对于这方面的施工质量上也提出了更高的要求。对此,文章通过下文对沥青混凝土路面施工质量控制及病害防治工作上进行了阐述,从而为有关单位及工作人员提供一定的借鉴作用。
一、质量控制分析
(一)控制沥青混合料拌合质量
首先,优选原材料质量。将原材料的质量关把好,保证要应用合格的原材料。材料的质量,尤其是材料的形状、规格、可利用率、洁净程度等和沥青混合料级配的设计工作有着非常密切的联系,对沥青混合料摊铺碾压过程的密实性和匀质性上会带来较大的影响,同沥青混合料的路用性能上联系密切,因此,需要高度的重视起来。
其次,改进拌制工艺,针对沥青混合料而言,首先应该将矿料和油石比控制好;其次,将各个环节的温度控制好。将马歇尔试验的频率提升上来,将生产配合比的设计工作放在重要的位置上来对待,确保在拌合中实现目标配合比是其中的关键所在。确保冷热料能够平衡的供料,采用相应的方式确保各仓能够储料均衡;确保供料的比例和原料稳定的构成;对拌合时间和温度一定要细致的掌控,确保混合料的存储、出场温度和拌合都能够按照一定的标准进行。
(二)控制现场铺筑的质量
1、控制准备阶段的质量
对基层工序验收关要严格的进行把控,将沉降稳定检验和高程测量工作要认真的完成,对下封层的完整性进行检查,将基层表面的杂物、污染物等清理干净,并且用水进行冲洗。
2、控制运输过程的质量
对拌合设备连续生产,要求车辆数量一定要与其相适应,应该依据摊铺的要求来控制车辆的重量。将车槽在运料前清理干净,将温度检查孔打在车槽的侧面。在装车混合料的时候,需要对驾驶人员进行指挥,来控制车辆,防止从粗料桶向运输车卸沥青混合料时发生离析的情况。此外,将混合料由运输车辆向摊铺机中摊铺的时候,防止在摊铺机拌厢附近存在大量的骨料,进而出现离析的情况。
3、控制摊铺时的质量
对摊铺机的性能上予以明确,将料斗阀门和刮板输送器安装在供料系统中,将进入摊铺室中的供料量控制好,并且保证根据螺旋进行布料。要对合适的料斗阀门开度进行选择,能够有效的适应供料速度,进而保证刮输板能够均匀、连续的供料。对预压整平系统要充分的进行利用,对密实度进行控制,为了调平路拱,要对摊铺机自动找平系统进行使用。
4、控制碾压时的质量
碾压是对沥青路面耐久性带来影响的主要因素之一。提高碾压的温度是提升碾压质量的关键所在,所以,一定要在有较高混合料温度时进行及时的碾压。从摊铺厚度、施工条件和材料的特性入手,对压路机的最佳频率、振幅和特性上进行认真的选择。要合理的控制压实速度、压实遍数和压实工艺,此外,为了能够将最佳的碾压效果彰显出来,应该对压路机的振幅和振频进行合理的选择,对碾压的质量进行严格的控制,随时检测,层层把关,将隐患和问题要及时的予以消除。
5、处理接缝的技术
纵向和横向为接缝的两种主要形式,没有有效的处理好接缝,就会对平整度上带来一定的影响,因为接缝的结合强度不足和压实度不够会出现松散和裂纹等情况。因此需要保证接口垂直、接缝位置得当,摊铺的过程中,确保正确的接缝碾压及保持原有作业参数等,就能够将平整度较高的横缝获取出来。应该防止有纵向冷接缝存在于沥青面层中,在摊铺沥青混合料的时候,一般使用两台压路机,而且两台压路机运行参数和结构参数在摊铺时应该保持一致,在随后的路面标线下设置表面层的纵向接缝,将平接缝应用到上下层纵向接缝中。
二、病害防治
(一)在摊铺路面的过程中,路面上容易出现波浪的情况,没有科学的设计沥青混合料也是其中的一个重要影响因素。在施工时,可以利用保持混合料稳定的级配及温度、保证找平系统处于合理状态和调整摊铺机性能等方面来将波浪情况消除。
(二)工艺上出现问题会导致横缝跳车情况出现。施工时,对施工工艺进行优化,首先横向的进行碾压,之后再纵向,在通过此种方式处理之后通常跳车情况就不会出现。
(三)局部松散、隆起和推移主要是由油石比偏大、压路机启停速度过快、混合料级配不稳定、基层质量差等因素导致的。为了能够合理的控制材料,应该严格的依據规范要求和设计要求实施检验;在设计混合料阶段,需要对配合比进行优化,将沥青的最佳用量确定出来;在验收基层时,要先行的处理那些质量较差的基层;在铺筑、碾压混合料的时候,需要严格的根据施工规范进行,不要将隐患留设出来。
(四)在路面养护和路面周期性评价中,路面车辙是其中一个非常重要的评价指标,路面的使用期限及车辆行驶中的舒适度同其深度上有着非常直接的联系。因为一些重载车辆会多次通过路面,一些高频重载情况会被路面多次的承受,路面的材料凹陷、横向位移和失稳就会导致这种情况的发生。在进行设计时,可以利用增大碎石含量及集料尺寸、提升沥青含量和改善混合料级配的方式,将混合料抗永久性变形的能力提升上来;在进行碾压时,应该对大吨位的压力进行选择来实施碾压工作,以保证超过或者达到压实的规定,进而将混合料抗变形的能力提升上来。
三、结语
施工质量控制和病害的防治,是确保沥青混凝土路面施工质量的重要因素,文章通过上文对这两方面的内容进行了详细的分析与阐述,进而将科学实用的沥青混凝土路面施工质量控制的方法总结制定了出来,所以说,只有按照这样的方式,才能够全面的提升公路建设的质量,从而将公路投资效益充分的发挥出来,促进我国的公路工程建设向着规划化、标准化的方向迈进。
参考文献:
[1]于学团.沥青混凝土路面的质量控制与病害防治[J].道路工程.2013(08).
[2]王晓峰.浅论公路沥青混凝土路面施工质量控制[J].中国新技术新产品.2011(08).
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