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国内外沥青路面常见病害种类及原因分析

2014-08-15栗衍报武海波王敏昌

科技视界 2014年6期
关键词:车辙面层集料

栗衍报 焦 健 武海波 王敏昌

(1.山东公路建设〈集团〉有限公司,山东 济南 250102;2.淄博博山市政园林局,山东 淄博 255200;3.山东世通公路建设有限公司,山东 桓台 256400)

0 引言

沥青路面是指在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力,使路面平整少尘、不透水、经久耐用。因此,沥青路面是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面[1-2]。随着我国路用沥青材料工业的发展,沥青路面已成为目前中国铺筑面积最多的一种高级路面。但是近年来随着交通荷载的增长和长时间暴露于大气环境中,沥青路面出现了破损和早期病害,主要有裂缝类、松散类、变形类、表面损坏类四大类。

1 裂缝类

沥青路面裂缝是路面早期破损最常见的病害之一,它的危害在于从裂缝中不断进人水分使基层甚至路基软化,导致路面承载能力下降,加速路面破坏。常见的裂缝种类有网裂、纵裂缝及横向裂缝等[3-5]。其中网裂通常是由于路面整体强度不足,基层软化,稳定性不良等原因引起的。纵裂缝是由于路基压实度不均匀,路面不均匀沉陷而引起的;横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝,荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣,或由于车辆严重超载,致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而裂缝,而非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式。

影响裂缝产生的因素沥青混合料、基层、面层厚度、施工因素及气候交通条件等。沥青混合料是引起沥青路面温度收缩性裂缝的主要原因;半刚性基层较之级配碎石、沥青稳定碎石等柔性基层热容量小,与沥青表面层的附着粘结性能差,尤其是本身收缩的附加影响,使面层的横向裂缝要多些;沥青面层厚度加大,裂缝就减少。优良的施工质量,特别是各结构层压实度达规范要求,稳定性优良,排水性能好,面层接缝处理完善等是保证裂缝特别是纵向裂缝和龟裂网裂不出现的前提条件。气温升降是温度收缩性裂缝出现的条件,雨水是加速裂缝形成、扩大甚至路面破坏的催化剂。

2 车辙类

车辙是路面上沿行车轮迹产生的纵向带状凹槽,深度在1.5cm以上,数量按实有长度乘以变形部分的平均值计算[3-5]。车辙种类有结构性车辙、流动性车辙、磨损性车辙及压实不足引起的车辙。车辙的产生受内外因的综合影响,内因包括沥青混合料和路面结构设计,外因包括施工、交通、气候条件。

2.1 沥青混合料

提高沥青混合料的抗车辙能力是防治车辙最有效的途径,车辙90%来源于沥青,只有10%来源于路基的影响。车辙与沥青稳定性直接相关,提高沥青高温稳定性是防治车辙的有效措施,故施工时可选低针人度、高软化点、低含蜡量的高粘度沥青;集料中针片状含量超标易产生车辙;为提高混合料高温稳定性,矿粉必须有足够的数量,以减少游离沥青;空隙率对车辙的影响非常大,增大集料粒径有助于提高抵抗车辙能力,但也不能太大,4%的空隙率为最大空隙率的临界。

2.2 路面结构层次

沥青混合料的厚度是影响车辙的重要因素。路面厚度既要有足够的承载能力,又应有较好的抗车辙能力。一般沥青面层越厚,越易产生车辙。

2.3 交通条件

大量重型超载车辆在主车道路上行驶,速度慢且渠道化现象严重,由于其单轴荷载加大,甚至翻倍,从而使车辙更容易产生。

2.4 气候条件

沥青混合料是弹塑性材料,沥青路面吸收热量强,气温越高,路面在行车荷载反复作用下越易产生车辙。

2.5 施工因素

在施工过程中要加强碾压,切忌片面追求平整度而放松压实。保证压实度,把空隙率控制在规范要求范围内,是避免压实度不足引起车辙的有效途径。

3 松散类

沥青路面混合料失去粘结力,集料松动离散面积在0.1m2以上,深度不超出2cm称为松散。当路面混合料丢失的深度大于2cm,面积在0.04m2以上时称为坑槽。常见的坑槽中有压实不足性坑槽、厚度不足性坑槽及水损害性坑槽等。影响坑槽产生的因素有沥青混合料、排水设计及施工因素等。

3.1 沥青混合料

沥青与集料的粘附性和抗剥离性是防止路面剥离的基本条件。选用沥青应具有较好的粘附性和抗老化性能;集料一般选碱性集料,它与沥青的粘附性好。如使用酸性集料,通常添加一定数量的抗剥落剂来提高沥青与集料的粘附性和抗剥离性,或以适量比例的水泥取代矿粉以提高抗剥落能力。集料的吸水率影响拌和机生产能力,而且残存的水分影响施工压实度及空隙率。合理设计混合料级配,一般设计空隙率应控制在3%~5%。

3.2 排水设计

路面排水可分为路表排水和结构排水,路表排水是指水沿横纵坡流到路基边沟,结构排水是指路面结构层的排水。设置沥青面层的防水层,在沥青面层结构设计中,应将其中一层按密级配要求来考虑,或专门设置一层隔水层来防水。在干净的基层表面上设置一层沥青薄膜下封层,既减少基层直接受到水的冲刷,又形成一个光滑的界面,有利于渗入水的排除。

3.3 施工因素

控制混合料温度,确保料温在规定要求范围之内,料温太高或太低不能施工;确保压实度达到规范要求;严格控制沥青面层的标高,确保沥青面层的厚度。

3.4 气候条件

水损害性坑槽与气候条件有相当大关系,能加速坑槽的形成,加速路面破损。冬季过后春融雨季,是对沥青路面的水稳定性考验。

4 沉陷及桥头涵顶跳车

沉陷是由于路基路面产生竖向变形而导致路面下沉的现象,通常有均匀沉陷、不均匀沉陷、局部较大面积沉陷。其产生的主要原因是:土质路堑排水不畅,路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降,引起路面局部下沉;路面强度不能适应日益增长的交通量,易发生疲劳破坏:路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致,在车辆荷载作用下,路基或基层结构遭破坏而引起沉陷;桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位[3-5]。

5 沥青路面表面损坏类

沥青路面的表面功能是指沥青路面的抗滑、噪声、溅水和水雾等。沥青路面在使用过程中,在车轮反复滚动摩擦的作用下,集料表面被逐渐磨光,有时还伴有沥青的不断上翻,从而导致沥青路面表面光滑。尤其在雨季,表面抗滑性能下降,会酿成车祸。在我国,沥青路面抗滑性能在通车后迅速下降主要有两方面原因,其一沥青标号过大,针人度偏大,用量可能过多,路面渐渐泛油,构造深度下降,直至变成光滑的路面。其二粗集料不耐磨,迅速磨光。总之,路面破损产生的原因可归纳为交通条件、气候条件、施工因素、材料因素、设计因素、排水条件、管理水平等。

6 结论

沥青路面常见病害分类并不是绝对的,它们之间都有不可分割的联系,本文主要对裂缝类、松散类、变形类(主要包括车辙、沉陷、桥头跳车等)及表面损坏类的种类及影响因素进行了分析。通过总结沥青路面常见病害,对今后的沥青路面的养护维修起到一定的作用。

[1]武均艳,宋阳见.沥青路面的温度稳定性与改善措施[J].中小企业管理与科技,2010(06).

[2]宋金华.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2006.

[3]武建.谈沥青路面常见的病害及其预防措施[J].中国科技信息,2009(17).

[4]罗学云.沥青路面的常见病害及处理方法[J].建材技术与应用,2005(05).

[5]励素敏.沥青路面的常见病害及防治措施[J].宁波工程学院学报,2007(04).

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