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[摘 要]本文重点对公路沥青路面性能的常见病害演变状况进行分析提出预防沥青路面病害的措施,进一步探讨公路病害的养护工艺和有效成本控制策略。
[关键词]沥青路面 病害原因 预防措施 养护工艺 成本控制
中图分类号:U418.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)08-046-01
沥青路面的使用功能因随时间积累、交通量增加、天气变化以及路面自身结构和材料等因素会逐渐降低。沥青混凝土路面常在负重交通情况和水的作用下容易出现如裂缝、变形等病害,因此对路面出现的早期病害应及时修复。
一、沥青路面裂缝类病害成因及预防措施
沥青路面由于受行车荷载的反复作用下以及自然因素的不断影响下会逐渐出现损坏,其使用性能逐渐恶化。从表象上看,就会出现各种裂缝,如横向或纵向裂缝、块状裂缝和网状裂缝(龟裂)等;然而,透过现象看本质,有着一定的规律性。各种损害的产生都是行车因素和自然因素同路面相互作用的结果,随着路面工作特性和外界因素影响程度的不同而变化。
1、横向、纵向裂缝
现象:裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长有的贯穿整个或部分路幅的。这是由于施工缝处理不好,造成了接缝不紧密或结合不良;另外,沥青施工未达到气候条件和使用温度条件下施工的质量标准,半刚性基层收缩裂缝的反射缝或桥梁涵洞两侧的填土产生固结或地基沉降均会产生横向和纵向裂缝。
防治措施:要合理组织施工,摊铺作业连续进行,尽量减少冷接缝;充分压实横向接缝;选取优质的适用于本地区气候条件的沥青;桥涵两侧填土充分压实。细裂缝(3~6mm)用乳化沥青灌缝;大于6mm的裂缝,可用改性沥青罐缝。罐缝前,清缝;罐缝后,表面撒粗砂或3~6mm石屑。
2、网状裂缝
基层产生裂缝后,在温度和行车荷载的作用下,裂缝将逐渐反射到沥青层表面,路表裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。对于在柔性路面上加罩沥青结构层,裂缝形式不一,取决于下卧层。
防治措施:因沥青层厚度不足引起网裂,则铣刨网裂的面层后加铺新料来处理;路基不稳造成网裂,可采用石灰或水泥处理路基,或注浆加固处理;由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时,可分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。沥青面层进行摊铺前,要对下卧层进行认真检查,发现泥灰及时,处理,发现软弱层进行夯实,保证下卧层稳定,原材料质量和混合沥青料的质量严格按要求进行选定、拌制和施工;路面结构设计应做好交通量调查和预测。
3、反射裂缝
半刚性基层收缩裂缝的反射裂缝;在旧路上加罩沥青面层后原路面上已有裂缝包括水泥混凝土路面的接缝反射。
预防措施:采取有效措施减少半刚性基层收缩裂缝材料;在旧路面加罩沥青路面结构层前,可先铣削原路面后再加罩,或采用铺设土工织物、玻纤网后再加罩,以延缓反射裂缝的形成。
二、沥青路面车辙、沉陷病害及处理措施
在高温和渠化交通的作用下,沥青路面结构层出现的永久变形。车辙的形成主要是沥青面层在行车荷载的作用下,进一步压密、挤压使轮迹带下沉,两侧面鼓起,形成波峰和波谷状,波峰和波谷的高差即为车辙深度。
1、沥青路面车辙原因分析
对于半剛性基层沥青路面产生车辙高达90%以上,对于柔性基层公路而言,沥青路面结构产生的车辙会影响到整个路面结构,提别是土基。通常级配越细,沥青混合料产生的车辙可能越大;矿粉沥青比对沥青混合料车辙影响较大;骨架密实级配通常有好的抗车辙性能;悬浮密实和骨架空隙结构一般抗车辙性能较差。另外,公路超重载现象日益严重,特别是高速公路上,大型货车额中轴载平均超过我国标准轴载的10T的比例。其次高温影响下,沥青的粘度对层级水平要求逐渐下降,沥青混合料的抗压强度和抗剪强度均会快速下降。特别是夏季高温天气路表温度最高达60~70℃的情况下,远远大于沥青的软化点。
材料的影响:目前大部分高速公路对沥青的选择是比较注重的,大多选用优质沥青,上面层采用改性沥青,但是忽视了砂石料的影响。粗集料棱角性不足,细集料多用石屑或砂。材料来源于不同的料场,级配很难控制。对许多密实型连续密级配沥青混凝土来说,粗集料是呈悬浮结构状态,相互嵌挤作用相当有限,这时沥青结合料的高温劲度就起到更为重要的作用。
2、沥青路面车辙预防措施
沥青面层级配:沥青混合料的高温抗车辙能力有60%依赖于矿料级配的嵌挤作用,沥青结合料则提供40%的抗车辙能力。
细集料:天然砂掺量每增加1%,沥青混合料的动稳定度降低4%。对于超重载路段的面层建议限制甚至不用天然砂。机制砂通常有良好的抗车辙性;石屑应严格控制0.075mm筛孔通过率。
沥青:采用较硬的沥青或改性沥青。在超载车辆多、气温高、上坡段等地段,建议沥青胶结料的选用应考虑高温再提高一个或两个性能等级。
施工方面:正确处理规范级配、目标级配和施工级配之间的关系,合理提高压实度,适当减少空隙率,采用实测密度与理论密度双控空隙率,保证理论密度不低于94%,实测空隙率在4%左右。建议缩小沥青用量允许误差的范围,将规范规定的允许误差士0.3%缩小为士0.2%。
3、沥青路面沉陷病害防治措施
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。通常由于路基、路面在自然因素和行车作用下,达到进一步密实和稳定性引起的沉落,一般不会引起路面破坏;由于路基、路面不密实,碾压不均匀,在水的侵蚀下,经行车作用引起的变形;由于路基局部填筑不密实或路基有枯井,树炕,沟槽等,当受到水的侵蚀时而发生的沉陷。
防治措施:因路基不均匀而造成沉降而或局部路面沉陷的,若土基和基层已经密实稳定,不再继续下沉,可对路面面层进行修补即可。此时应根据路面的破状况,分别采取不同的处治措施:如路面下层,或出现轻微裂缝等情况,先对沉陷部位进行喷洒或涂刷沥青,然后使用沥青混合料对沉降部位进行填补并进行压实;若路基沉陷严重并且已经影响或隔断正常行驶,应按抗糟的维修方法给予处治,若路基出现的大规模路面的沉陷,应立即对路基进行治理后再行对面层进行处治。 三、沥青路面养护工艺、材料及措施
1、沥青路面的雾封层技术
适用于松散脱落,微细裂缝,渗水较严重路段;雾封层后路面的抗滑性能会有所降低;雾封层一般采用各类乳化沥青,其洒布量视路况而定,通常为0.25~0.5kg/m2,通过实验确定。雾封层技术是利用专用设备在沥青路面表面喷洒少量的沥青,增加路表沥青膜厚度,并封堵路表的开口孔隙,从而降低沥青路面渗水系数的技术。
2、微表处理技术
微表处可用于超薄抗滑表层和车辙修补;是功能最完善的道路养护方法之一。微表处技术是一种以快凝型阳离子改性乳化沥青为胶结料、以优质矿料为基体的表层修筑技术,其优点是施工速度快、开发交通早、路用性能良好,可有效恢复和重建路表性能。微表处所用的矿料要求十分严格,首先,在集料中要有一定数量起骨架作用的粗料,粗料过少将会造成粗细集料之间嵌挤力下降,导致封层强度和高温稳定性降低;其次,需要掺加适当数量的细料以保证稀浆的密实性、粘结性、耐久性和和易性。
3、绿色养护超热再生技术
就地热再生技术是适合于沥青路面表面层连续修复的维修技术。它的原理是在原有的沥青路面上通过加热软化,以机械方式翻松旧路面,根据需要添加再生剂、新混合料,对其进行搅拌,并将所形成的再生混合料就地重鋪、压实,达到消除路面病害、恢复路面性能的目的。沥青路面就地热再生技术具有优质、高效、环保等优点。可彻底根除反射裂纹,无须反复翻修,节省资金投入。同时能确保路基强度及周边结构设施完好,并增强路面承载能力。
四、总结
沥青路面中的各种病害对道路的影响不容忽视,对这些病害成因进行分析,严格按照路基和路面施工要求进行施工和养护措施,就能尽可能的降低这些病害破坏力,满足和确保道路行驶要求和安全。
参考文献:
[1]潘威,沙炳乾.沥青路面半刚性基层特性及反射裂缝产生机理[J].交通标准化,2008,(2):159-163.DOI:10.3869/j.issn.1002-4786.2008.02.034.
[2]汤树伟,王岚,张雅伟等.改性沥青应力吸收膜受力特性试验研究[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版),2010,31(3):201-205.
[3]周玮.应力吸收层抵抗反射裂缝能力评价方法的研究[J].山西建筑,2008,34(21):247-248.
[关键词]沥青路面 病害原因 预防措施 养护工艺 成本控制
中图分类号:U418.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)08-046-01
沥青路面的使用功能因随时间积累、交通量增加、天气变化以及路面自身结构和材料等因素会逐渐降低。沥青混凝土路面常在负重交通情况和水的作用下容易出现如裂缝、变形等病害,因此对路面出现的早期病害应及时修复。
一、沥青路面裂缝类病害成因及预防措施
沥青路面由于受行车荷载的反复作用下以及自然因素的不断影响下会逐渐出现损坏,其使用性能逐渐恶化。从表象上看,就会出现各种裂缝,如横向或纵向裂缝、块状裂缝和网状裂缝(龟裂)等;然而,透过现象看本质,有着一定的规律性。各种损害的产生都是行车因素和自然因素同路面相互作用的结果,随着路面工作特性和外界因素影响程度的不同而变化。
1、横向、纵向裂缝
现象:裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长有的贯穿整个或部分路幅的。这是由于施工缝处理不好,造成了接缝不紧密或结合不良;另外,沥青施工未达到气候条件和使用温度条件下施工的质量标准,半刚性基层收缩裂缝的反射缝或桥梁涵洞两侧的填土产生固结或地基沉降均会产生横向和纵向裂缝。
防治措施:要合理组织施工,摊铺作业连续进行,尽量减少冷接缝;充分压实横向接缝;选取优质的适用于本地区气候条件的沥青;桥涵两侧填土充分压实。细裂缝(3~6mm)用乳化沥青灌缝;大于6mm的裂缝,可用改性沥青罐缝。罐缝前,清缝;罐缝后,表面撒粗砂或3~6mm石屑。
2、网状裂缝
基层产生裂缝后,在温度和行车荷载的作用下,裂缝将逐渐反射到沥青层表面,路表裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。对于在柔性路面上加罩沥青结构层,裂缝形式不一,取决于下卧层。
防治措施:因沥青层厚度不足引起网裂,则铣刨网裂的面层后加铺新料来处理;路基不稳造成网裂,可采用石灰或水泥处理路基,或注浆加固处理;由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时,可分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。沥青面层进行摊铺前,要对下卧层进行认真检查,发现泥灰及时,处理,发现软弱层进行夯实,保证下卧层稳定,原材料质量和混合沥青料的质量严格按要求进行选定、拌制和施工;路面结构设计应做好交通量调查和预测。
3、反射裂缝
半刚性基层收缩裂缝的反射裂缝;在旧路上加罩沥青面层后原路面上已有裂缝包括水泥混凝土路面的接缝反射。
预防措施:采取有效措施减少半刚性基层收缩裂缝材料;在旧路面加罩沥青路面结构层前,可先铣削原路面后再加罩,或采用铺设土工织物、玻纤网后再加罩,以延缓反射裂缝的形成。
二、沥青路面车辙、沉陷病害及处理措施
在高温和渠化交通的作用下,沥青路面结构层出现的永久变形。车辙的形成主要是沥青面层在行车荷载的作用下,进一步压密、挤压使轮迹带下沉,两侧面鼓起,形成波峰和波谷状,波峰和波谷的高差即为车辙深度。
1、沥青路面车辙原因分析
对于半剛性基层沥青路面产生车辙高达90%以上,对于柔性基层公路而言,沥青路面结构产生的车辙会影响到整个路面结构,提别是土基。通常级配越细,沥青混合料产生的车辙可能越大;矿粉沥青比对沥青混合料车辙影响较大;骨架密实级配通常有好的抗车辙性能;悬浮密实和骨架空隙结构一般抗车辙性能较差。另外,公路超重载现象日益严重,特别是高速公路上,大型货车额中轴载平均超过我国标准轴载的10T的比例。其次高温影响下,沥青的粘度对层级水平要求逐渐下降,沥青混合料的抗压强度和抗剪强度均会快速下降。特别是夏季高温天气路表温度最高达60~70℃的情况下,远远大于沥青的软化点。
材料的影响:目前大部分高速公路对沥青的选择是比较注重的,大多选用优质沥青,上面层采用改性沥青,但是忽视了砂石料的影响。粗集料棱角性不足,细集料多用石屑或砂。材料来源于不同的料场,级配很难控制。对许多密实型连续密级配沥青混凝土来说,粗集料是呈悬浮结构状态,相互嵌挤作用相当有限,这时沥青结合料的高温劲度就起到更为重要的作用。
2、沥青路面车辙预防措施
沥青面层级配:沥青混合料的高温抗车辙能力有60%依赖于矿料级配的嵌挤作用,沥青结合料则提供40%的抗车辙能力。
细集料:天然砂掺量每增加1%,沥青混合料的动稳定度降低4%。对于超重载路段的面层建议限制甚至不用天然砂。机制砂通常有良好的抗车辙性;石屑应严格控制0.075mm筛孔通过率。
沥青:采用较硬的沥青或改性沥青。在超载车辆多、气温高、上坡段等地段,建议沥青胶结料的选用应考虑高温再提高一个或两个性能等级。
施工方面:正确处理规范级配、目标级配和施工级配之间的关系,合理提高压实度,适当减少空隙率,采用实测密度与理论密度双控空隙率,保证理论密度不低于94%,实测空隙率在4%左右。建议缩小沥青用量允许误差的范围,将规范规定的允许误差士0.3%缩小为士0.2%。
3、沥青路面沉陷病害防治措施
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。通常由于路基、路面在自然因素和行车作用下,达到进一步密实和稳定性引起的沉落,一般不会引起路面破坏;由于路基、路面不密实,碾压不均匀,在水的侵蚀下,经行车作用引起的变形;由于路基局部填筑不密实或路基有枯井,树炕,沟槽等,当受到水的侵蚀时而发生的沉陷。
防治措施:因路基不均匀而造成沉降而或局部路面沉陷的,若土基和基层已经密实稳定,不再继续下沉,可对路面面层进行修补即可。此时应根据路面的破状况,分别采取不同的处治措施:如路面下层,或出现轻微裂缝等情况,先对沉陷部位进行喷洒或涂刷沥青,然后使用沥青混合料对沉降部位进行填补并进行压实;若路基沉陷严重并且已经影响或隔断正常行驶,应按抗糟的维修方法给予处治,若路基出现的大规模路面的沉陷,应立即对路基进行治理后再行对面层进行处治。 三、沥青路面养护工艺、材料及措施
1、沥青路面的雾封层技术
适用于松散脱落,微细裂缝,渗水较严重路段;雾封层后路面的抗滑性能会有所降低;雾封层一般采用各类乳化沥青,其洒布量视路况而定,通常为0.25~0.5kg/m2,通过实验确定。雾封层技术是利用专用设备在沥青路面表面喷洒少量的沥青,增加路表沥青膜厚度,并封堵路表的开口孔隙,从而降低沥青路面渗水系数的技术。
2、微表处理技术
微表处可用于超薄抗滑表层和车辙修补;是功能最完善的道路养护方法之一。微表处技术是一种以快凝型阳离子改性乳化沥青为胶结料、以优质矿料为基体的表层修筑技术,其优点是施工速度快、开发交通早、路用性能良好,可有效恢复和重建路表性能。微表处所用的矿料要求十分严格,首先,在集料中要有一定数量起骨架作用的粗料,粗料过少将会造成粗细集料之间嵌挤力下降,导致封层强度和高温稳定性降低;其次,需要掺加适当数量的细料以保证稀浆的密实性、粘结性、耐久性和和易性。
3、绿色养护超热再生技术
就地热再生技术是适合于沥青路面表面层连续修复的维修技术。它的原理是在原有的沥青路面上通过加热软化,以机械方式翻松旧路面,根据需要添加再生剂、新混合料,对其进行搅拌,并将所形成的再生混合料就地重鋪、压实,达到消除路面病害、恢复路面性能的目的。沥青路面就地热再生技术具有优质、高效、环保等优点。可彻底根除反射裂纹,无须反复翻修,节省资金投入。同时能确保路基强度及周边结构设施完好,并增强路面承载能力。
四、总结
沥青路面中的各种病害对道路的影响不容忽视,对这些病害成因进行分析,严格按照路基和路面施工要求进行施工和养护措施,就能尽可能的降低这些病害破坏力,满足和确保道路行驶要求和安全。
参考文献:
[1]潘威,沙炳乾.沥青路面半刚性基层特性及反射裂缝产生机理[J].交通标准化,2008,(2):159-163.DOI:10.3869/j.issn.1002-4786.2008.02.034.
[2]汤树伟,王岚,张雅伟等.改性沥青应力吸收膜受力特性试验研究[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版),2010,31(3):201-205.
[3]周玮.应力吸收层抵抗反射裂缝能力评价方法的研究[J].山西建筑,2008,34(21):247-248.