沥青混凝土路面设计施工技术及早期破坏研究

2011-06-14郑惠文

山西建筑 2011年24期

郑惠文

1 概述

沥青路面的路用性能要求路面具有一定的强度、刚度、平整度，具有足够的承载能力。同时具有较好的高温稳定性和低温抗裂性，表面具有良好的抗滑性能和耐磨性。沥青路面具有表面平整、密实、无接缝、行车舒适、耐磨、低噪声、施工期短、养护、维修方便，且宜于分期修建等优点，因此得到了广泛的应用。

沥青路面的质量取决于很多环节和因素，如路基质量、路面基层质量、原材料质量、沥青混合料质量以及施工机械性能、施工工艺、供料的连续性、均匀性和机械手操作水平等等。但就大的方面来说，主要由设计、施工、养管三方面决定于沥青路面的好坏。

2 设计方面

从设计上讲主要是:结构设计不合理，如厚度不够，分层及材料配合的设计不当;路面、基层、底基层排水设计考虑不周，路面所处地段土质和水文情况与实际出入大，使得路面设计参数不符合实际;地基处理设计不合理，使得地基沉降未达到允许的工后沉降。当然这些因素不是孤立的，而是相互关联的，就沥青配型来说，有Ⅰ型(空隙率3%～6%)，Ⅱ型之分(空隙率4%～10%)，据研究表明:当空隙率在7%以下时即Ⅰ型，水在荷载作用下一般不会产生动水压力，不易造成水损害;当空隙率在7%～15%之间时，水容易混入混合料，且不易排出，在饱水状态下，石料与沥青的粘附力降低，易发生剥落指数，降低路面的抗剪强度，在汽车荷载作用下易产生较大的毛细压力或动水压力，就会加速路面的破坏。而在冬季，混合料内的水结冰，体积会增大(约9%)，在路面内部会产生冻胀压力，在冬、春季交接时由于温度忽高忽低，在冻融循环的作用下，沥青料易散松，从而产生坑洞。而当空隙率在15%～25%之间时，水能够在空隙中自由流动，不易产生水损害，这种结构称为多空隙沥青路面，一般厚重为2cm～2.5cm作为罩面层，其采用沥青粒径小、构造深度大、表面纹理多，据研究，这种结构降噪效果特别明显，特别对于频率在50 Hz～1000 Hz的中频声。

3 施工方面

3.1 路基及基层

首先路基，特别是软土路基的技术措施之一，压实的目的在于使土颗粒重新组合，彼此挤紧、孔隙缩小，土的密度提高，形成密度整体，若密实度不够，会导致公路出现纵横向裂缝。其次是路面基层，现在多为半刚性基层，其施工相当严格，必须有良好的级配、摊铺、碾压等，更必须有合理的龄期，但有时为了抢工期、赶时间，原材料供应紧张，其质量难以保证，养护期也无理缩短，而进行下道工序，致使基层质量得不到保证甚至低劣，造成基层网裂破坏，反射到面层，面层也出现网裂。

3.2 路面面层

1)原材料。原材料、沥青混合料生产、沥青质量的优、劣势与沥青路面的好坏有密切的关系，直接影响到沥青路面的使用性能。在实践中出现，沥青由于某一个指标不符合要求，拌出的混合料的马歇尔实验技术指标，也有相应的缺陷。碎石:应具有足够强度和耐磨性能，根据路面类型和使用条件选定石料等级。应是均质、纯净、坚硬、无风化，含泥量小于2%，含水量小于3%，压碎值不大于20%～30%，颗粒形状接近立方体，并多棱角，扁平状含量应小于15%。应先选用与沥青有良好粘附性的碱性石子(用水煮法确定，应大于3级)。砂:本地区多用天然砂(山砂、河砂)。矿粉:多采用石灰石和白云石磨细的石粉，也可采用消石灰、水泥、粘煤灰、页石粉、滑石粉。消石灰对防止亲水性石料与沥青膜剥离颇为有效，应是疏松干燥，含水量应小于1%，亲水系数小于1%。矿料质量的好坏直接影响到沥青混合料的强度，是沥青早期破坏的主要原因。碎石的压碎值、磨耗值不符合要求，将造成混合料的稳定度偏低，引起早期的剥落，矿料对沥青的粘附性大小，对沥青混合料的强度和耐久性有着很大的影响。

2)料温。沥青混合料的生产要认真操作、严格控制。特别要控制生产温度。沥青的加热温度一般在140℃～160℃之间(个别沥青在加热到155℃～160℃就出现老化)，否则易出现老化，失去应有的性能。矿料温度也不宜太高，否则与沥青拌合时，也会致使温度过高，在实际生产中，多以出厂混合料的颜色来判断。若混合料颜色发黄或黄褐色，压路机碾压后，表面石子上的沥青被粘走，呈花白色，这就说明矿料、沥青或沥青混合料的温度过高，需要调整。良好的混合料应均匀一致无花白、无结块成团或严重的粗细分离现象(见表1)。

表1 料温一般要求 ℃

3)摊铺方法。沥青混合料的摊铺，多采用沥青摊铺，摊铺宽度根据摊铺机的型号多在7.5 m～12.5 m之间，常用的方法有三种:基准线钢丝找平法:理论上左右两条钢丝绳构成一个标准面，但若钢钎间距过大，钢丝绳拉力不足，钢丝绳松弛下垂或左右面桩有误差等，影响自动找平效果，导致纵向出现波浪或横向扭曲，一般钢钎垂直稳固、绳拉紧间距为5 m～10 m，根据实例高程及松铺系数确定厚度。基层接触拖杆找平法:此种方法采用前后左右两边以7 m～9 m长的铝合金作为基准拖杆，直接与基层接触。此种方法只能获得拖杆长度的平均平整面，所以必须严格控制基层的标高及平整度，理论上拖杆找平不能一次获得标准的平整面，适用于分多层摊铺的路面。红外线和激光找平法:此种方法类似于拖杆法，是采用红外线或激光的直线代替拖杆，能获得较远距离的平整面层。实践中，红外线法与钢丝绳法配合使用，能获得标准的平整路面。

沥青混合料摊铺是一个细致的工作，每个环节都要细心、精确、不得大意。每次开机前，不论天气冷热，都应该进行熨平板预热。因130℃以上的混合料，即使接触到30℃左右的熨平板表面时，也会冷粘在熨平板底部，随着摊铺机的前行，这些附着物会拉裂铺层表面，形成沟横或蜂窝麻面。根据摊铺厚度，将夯实实铺与熨平板的振动频率调到最大，但不得出现跳动现象。根据供料情况，在保持联结、摊铺的情况下，调整合适的摊铺速度，一般下层粗粒控制在4 m/min～5 m/min，上面层时速度减缓为2 m/min～2.5 m/min。在摊铺过程中，螺旋送料器应不停的均匀转动，两侧应保持不少于2/3送料高度的混合料并保证全量断面上不发生离析现象。自动汽车运料应争取覆盖篷布等保温防雨、防污染措施。在卸料时即使是停在摊铺机前10 m～30 m处，也要缓慢靠近，绝不能接触摊铺机。要保证混合料运至现场的温度，使其具有良好的流动性，混合料要连续均匀，不间断的供应摊铺。

4)沥青混合料的碾压。沥青混合料碾压温度的高低，直接影响沥青面层的成型质量。一般来说，沥青混合料的最佳压实温度为初压110℃～130℃，复压90℃～110℃，终压不低于70℃～90℃。碾压温度过高，会造成混合料粘结压路机滚筒，使油面凹凸不平，即使再人工补料也不能保证平整度，并且易产生横向裂缝纹。温度过低，混合料阻滞性增大，使碾压弹性阻力增大，导致混合料压实困难。合理选择有效碾压时间的长短和碾压速度，对提高作业效率、加快施工速度、保证路面质量有主要的意义。碾压速度应适当、均匀，一般为3 km/h～5 km/h，突然改变碾压速度，会产生不均匀推移，引起压实度变化(见表2)。

表2 石油沥青混合料碾压的一般要求

无论两轮还是三轮压路机都应错轮重叠碾压，三轮重叠1/3轮宽，两轮重叠10cm。在全宽范围内自两边向中间碾压，最后完成中心线骑缝碾压。先冷缝后热缝，先横缝后纵缝。碾压冷缝时，一般用两轮压路机在旧铺层上行走，向新铺层错轮15cm，每次向里1cm，这样接缝较于平整。当然，用喷灯将冷料边缘加热或用长嘴壶沿冷料边浇热沥青，然后铺另一幅热料效果也很好。冷缝处理不好，冬季易开裂，夏季易泛油。

4 养管方面

4.1 超限超载运输

引起路面破坏的后天原因中最普遍最主要的原因就是超限超载运输。按照规定，我国载货车辆的轮胎对路面的压强一般控制在0.7 MPa以内。但检测发现超载车辆对路面的轮胎压强高达1.2 MPa，超过飞机降落时对路面的冲击压强。据研究，当汽车轴载超过标准轴载1倍时行驶公路1次，相当于标准车辆行驶沥青路面256次，行驶水泥路面65536次。目前监测到的最大单后轴载重达24 t，这种车辆行驶水泥路面1次相当于标准车辆行驶121万次。由此可见，超载车辆对路面使用寿命造成不可估量的损害，尽管国家七部委已联合拉开治理超载的帷幕，仍有极个别运输户为逃避规费，为一点利润而顶风而上。这是运输业的税赋及市场竞争问题，但更应引起从事公路建养管部门及人员的高度重视。