| 标题 | 浅析沥青路面早期破损成因及预防措施 |
| 范文 | 刘美华 金开元 摘 要: 在沥青路面施工中,根据目标配合比设计的原则,认真进行目标配合比设计,确定最优的沥青用量,为保证生产的沥青混合料有足够的沥青用量,以提高沥青混凝土的抗水能力,缩小沥青用量允许误差的范围,将规范规定的允许误差±0.3%缩小为±0.2%—±0.1%。 关键词:路面 破损 预防 沥青路面的早期损坏问题是广大工程技术人员最关注的问题。导致沥青路面早期破损的原因是多方面的,不仅有沥青路面设计施工技术规范不够完善,沥青路面施工经验不足,质量保证体系不够健全,材料质量及用量控制不够严格,施工工艺不够完善的问题,更有对沥青路面产生早期破损的成因研究不透,认识不足的原因。 1 沥青路面早期损坏的主要类型特征 1.1 由于基层强度不足或不均匀产生的沥青路面损坏 主要特征是沥青路面发生网裂,裂缝处唧浆后成坑槽,逐渐发展,成片破坏,水浸入基层是这一损坏的催化剂。 1.2 由于沥青与石料失去粘结力产生的沥青路面损坏 主要特征是石料完全推动粘结力,沥青混凝土从黑色转化为黄色,混凝土中已看不到沥青的存在,只有胶泥和石料,弯沉明显增大,车辙加速发展,继而出现连片的坑槽,大面积的损坏。 1.3 由于重车作用产生的加速损坏 几乎所有沥青路面破坏都有以下共同特点: 1)行车道破坏要比超车道严重;2)重车多的方向比重车少的方向损坏严重;3)重车行车多且速度慢的路段要比车速快的路段损坏严重。说明重车交通仍是破坏的主要原因之一。 1.4 由于沥青混凝土热稳定性不足产生的损坏 这种损坏主要表现为沥青路面的车辙、泛油、推挤、壅包等。 以上损坏类型往往是几种同时产生,相互作用,加速损坏的发展。 2 成因分析 2.1 施工方面的原因 2.1.1地基沉降 公路建设中,不可避免地有部分路段要穿过水田、沼泽、淤泥地段等软土地基,路基修筑在软土地基上时,对软基的处理不彻底,或软基地段处理后没有沉降稳定就进行修筑沥青路面,往往就会发生路基失稳或过量沉陷,从而导致沥青路面破坏或不能正常使用。 2.1.2路基压实不足 路基压实是路基施工过程中的重要工序,亦是提高路基路面强度与稳定性技术的技术措施之一。土是三相体,土粒为骨架,颗粒之间的孔隙为水分和气体所占据。压实的目的在于使土粒重新组合,彼此挤紧,孔隙缩小,土的密度提高,形成密实整体,最终导致强度增加,稳定性提高。由于路基压实度不足,出现不均匀沉陷,则会导致沥青路面出现纵向裂缝和横向裂缝(局部路段压实不足)。 2.1.3路面基层施工质量低劣 由于抢工期、赶进度、造成料源紧缺,原材料质量难以保证,半刚性基层没有合理的龄期,或基层施工粗糙,使得基层(底基层)质量低劣,造成基层网状开裂破坏,若反射到面层,即为面层出现网状开裂。水从裂缝处下渗到路基中,在行车荷载作用下会出现唧泥,造成沥青面层的早期破损。 2.2 原材料方面的原因 2.2.1所使用的沥青性能不过关 沥青路面铺筑所使用的沥青混合料主要由沥青结合料、粗集料、细集料和矿粉等多种成分组成的符合材料。要求沥青材料具有优良的粘结力、抗老化性能、高低温稳定性能。沥青材料性能不过关是沥青路面早期破损的主要原因之一,普通沥青已不能完全适应形势发展的需要,目前修建的高等级公路及城市道路的沥青路面已开始使用改性沥青。 2.2.2 沥青用量的影响 承包商往往为了节省工程费用,采用规范沥青用量±0.3%的低限值-0.3%,采用这一低限沥青含量将使沥青混凝土“贫油”,经验表明,小于0.075mm颗粒含量每增加1%,沥青用量至少要增加0.1%“贫油”的沥青混凝土除严重影响沥青强度和疲劳性能外,还会产生压实困难,水易渗入结构,大大降低沥青混凝土的抗水损坏能力。 2.2.3 矿粉质量的影响 矿粉(填料)的细度对沥青混合料质量至关重要,沥青与矿粉的交互作用影响沥青混合料的抗剪强度。矿粉粒度小,比表面积大,其比表面积约占矿料比表面积的80%,当矿粉较目标配合比时的矿粉平均粒径增大一倍时,则矿粉比表面积是原比表面积的1/4.这样,就会有较多的沥青不能直接与矿粉表面交互作用形成结构沥青,而形成了较多的自由沥青,降低了沥青与矿料之间的粘结力,在行车荷载的作用下形成泛油,因此控制矿粉的质量十分重要。 2.3 其它方面的原因 2.3.1 空隙率的影响 当沥青混凝土实际空隙率小于7%,沥青混凝土中孔隙基本不连通,沥青混凝土基本不渗水。因此,要减少损害沥青混凝土实际空隙率应控制在7%以下。然而,由于马歇尔设计空隙一般控制在4%左右,而规范允许最小压实度为96%,所以事实上按规定要求控制的沥青路面空隙率有相当一部分将大于7%。沥青路面处于渗水状态,尤其是当路面压实摊辅厚度与石料最大公称粒径不匹配时,或沥青混凝土摊辅产生离析时,实际空隙率将远远大于7%。 2.3.2 冻融的影响 在空隙率较大,石料被压碎,沥青用量不足,石料与沥青粘附性较差等条件下,水进入沥青路面,冻融将对沥青混凝土的使用性能产生致命的伤害。在冬季,由于沥青的强度和刚度较大,这一伤害不易察觉。但进夏季,在高温和重载交通的作用下,由于沥青混凝土的移动变形,极易导致沥青混凝土的溃解。 2.3.3 重车和高温的影响 高温条件下,重车作用会使沥青混凝土路面由于热稳定性不足而产生蠕变,导致车辙、拥包等病害的发生,再加上汽车行驶时,荷载的重复作用及动水压力的不断抽吸作用,将更进一步加速沥青路面的破坏。 3 对沥青路面早期破损可采取以下的预防措施: 3.1 地基沉降预防措施 软土地基的排水固结是比较长的过程,因此,对软土地基,一方面要根据软基情况采用可行方案进行认真的加固整治,一方面要留有比较长的沉降时间,可将软土地段沥青路面施工安排在最后,特別是对采用砂垫层、打塑料排水板等方法进行软基处理的地段,填土后要埋设沉降观测设备,定期进行观测,待地基的沉降基本稳定后进行施工。 3.2 路基及路面基层施工的预防措施 保证路基压实度符合规范要求,为消除桥头沉陷,对桥头部分填土,可用整体性好的材料如石灰土、二灰(石灰与粉煤灰)混合料、无砂大孔砼填筑。确保路面基层的施工质量,半刚性基层要在足够的龄期后才能进行沥青面层的施工。 3.3 沥青路面施工的预防措施 3.3.1 严格控制沥青混合料的拌和质量,拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理;加大马歇尔试验频率,严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标,必要时对混合料进行特殊配合比设计。 3.3.2 设置沥青混合料成品料仓,控制成品料仓料位,防止卸料离析。3.3.3 提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时,运距不能过远,摊铺温度应控制在130℃～160℃为宜,摊铺厚度均匀,保证沥青面层的压实度,压实设备数量应配套,速度控制在2m/min左右,碾压遍数不能太少,以免混合料孔隙过大;一般不能进行补料,尤其是下面层;基层雨后潮湿未干,不得摊铺,更不得冒雨摊铺;纵向、横向接缝应紧密、平顺,各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。 3.3.4 对桥面铺装层应按正常路段的上面层与中面层厚度进行设计,在水泥混凝土桥面上加铺沥青混凝土铺装层时,按规定洒布粘层沥青。 3.3.5施工机械在已铺好的沥青路面上停留,应在机械下面铺垫塑料薄膜或采取其他防油措施,防止油漏到路面上。 3.4 原材料及管理措施 3.4.1 保证原材料质量 加强原材料的检验工作,对质量不符合要求的材料,绝不能使用。同时施工单位质量保证体系对每批进场材料进行检查,对材料的数量、供应来源、储存堆放进行标识清楚。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。混合料使用的矿粉要进行搭棚存放,作好防雨防潮措施。 3.4.2 严格控制石料的压碎 为保证沥青混合料在摊铺和碾压过程中基本不产生压碎现象,主要采取了以下措施:1)在选择石料时尽可能选择针片状含量小、压碎值小的石料。针片状含量必须严格控制在15%以下,尽可能不超过10%,石料压碎值应控制在24以下;2)改善碾压工艺,当发现有石料的压碎现象时,原则上尽可能采用轮胎压路机搓揉碾压,而不采用钢轮压路机振动碾压;3)加强对石料压碎情况的检查,在终压完成后,沥青混凝土尚未冷却的情况下,局部进行检查,如有压碎现象,研究分析产生压碎的原因,并采取措施。 3.4.3 改善沥青混合料的级配 传统的AC-1型沥青混合料存在细料多,中间料少的现象,这样的沥青混合料普遍的反映是,摊铺时易产生离析,沥青混凝土虽然是密实型的,但不是嵌锁型的,混凝土中粗骨料是悬浮状态,沥青混凝土热稳定性差。在具体施工中宜采用适当减少细集料,增加中间粒,保持级配曲线以规范中级配中值线为基准线,4.75mm粒径以下,走中值线下线,4.75mm粒径以上走中值线上线,基本上消除离析现象且沥青路面外观均匀、密实,钻孔取芯芯样外观表明,石料嵌锁作用加强,悬浮状况改善。 3.4.4 严格控制沥青用量 在沥青路面施工中,根据目标配合比设计的原则,认真进行目标配合比设计,确定最优的沥青用量,为保证生产的沥青混合料有足够的沥青用量,以提高沥青混凝土的抗水能力,缩小沥青用量允许误差的范围,将规范规定的允许误差±0.3%缩小为±0.2%—±0.1%。 3.5 提高压实度,减少空隙率 过去严格按照规定的压实度96%标准控制。实践证明,按这一标准控制的沥青路面,通车后再压密的现象比较明显,且沥青路面实测空隙率较大,易于产生早期水损害。现场将控制标准提高到98%,同时为减少实测空隙率,规定马歇尔设计孔隙率的范围为3.0%—4.5%,路面的实测空隙率不超过7%,一般应在5%左右。在进行沥青路面实际孔隙测定时,采用实测密度与理论密度双控,保证理论密度不低于93%,这样使沥青混凝土的空隙率得到严格控制。 3.6 加强施工过程中的质量检测 路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一,在工程施工中根据其成因从路基、基層施工、沥青面层施工到原材料控制,有针对性地采取一系列预防和改善措施,同时按全面质量管理的要求,建立健全有效的质量保证体系,对施工全过程,每道工序的质量进行严格的检查、控制,才能减少沥青路面早期破损的发生,从而提高沥青路面的建设质量。 参考文献: 1.《浅谈沥青路面破损成因及预防措施》 作者:李丹兰, 《甘肃科技纵横》 2007年 第04期 2.《沥青路面早期破损成因及防治措施》 作者:郄桂花, 《内蒙古科技与经济》2007年 第22期 3.《沥青路面早期破损的原因及防治措施》作者:王诗高,《公路与汽运》 2006年 第02期 |
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