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    新聞資訊

    瀝青混凝土路面病害分析及防治

    發布日期:2021/10/9 3:04:04 來源: 互聯網 瀏覽量:

    隨著高速公路車流量的日益增大及在重車荷載的作用下,路面病害日益嚴重,道路路面面臨嚴峻的考驗,很多路面均表現出一定的早期破壞。有些道路甚至當年通車即發生了病害,正常維修期大大提前,直接影響了車輛的運行,也增大了發生交通事故的風險和養護治理資金的投入。因此公路養護工作也被受重視。

    瀝青混凝土路面常見病害分析成因

    1.路面裂縫成因
    不論路面基層是柔性的還是半剛性的,瀝青路面在使用期間都會出現不同程度的裂縫,它是瀝青路面最常見的損壞現象之一,也是目前國內外道路中普遍存在的問題。按外觀通常表現為縱向裂縫、橫向裂縫和網狀裂縫等幾種。

    (1)縱向裂縫是沿道路的縱向開裂,一般與行車方向基本平行,但長寬不等。裂縫成因是填土壓實不夠,特別是半填半挖路基新老土基壓實度不均勻產生的不均勻沉降;受凍漲作用時的凍漲量不夠所造成;瀝青混合料在施工時接縫處理不當或碾壓下基層失穩以及瀝青面層老化,就會形成荷載裂縫,這種裂縫緊密,在重復行車作用下形成;表面水滲入地基也會形成縱向裂縫;高填方路基兩側不均勻沉降,容易造成縱向裂縫。

    (2)橫向裂縫是沿道路的橫向開裂,與道路中心線基本垂直,長度有貫穿整個路幅的,也有橫穿部分路幅的,貫穿縫沿路面一般分布均勻。裂縫成因是當冬季氣溫下降,瀝青面層產生收縮,由于路面幾何形式的關系,收縮的主軸為路面縱向,因此的裂縫一般都是與道路中心線垂直的橫縫。土基干縮或凍縮,以及半剛性基層溫縮和干縮引起路面的放射裂縫,一般以橫縫居多。此外,臺背回填土不均勻也是導致產生的一個原因。

    (3)網狀裂縫是由一系列多邊形小塊組成網狀開裂,裂縫縱橫交錯,它的初始形態一般是單條或多條平行的縱縫,而后在縱縫間出現橫向和斜向連接縫,形成縫網。裂縫當路面結構強度不均勻,或基層強度不夠時,局部范圍內的路基路面整體強度不足或裂縫一般表現為網裂,并在行車荷載的作用下發展為塊狀龜裂,因路面強度和路基穩定性引起的網裂和龜裂,通常還伴隨有路面的深陷變形。

     路面裂縫一旦出現,如果不進行及時進行灌縫處理或采取其他措施修補,雨水很容易通過裂縫滲入路基,使路面產生多種情況的水破壞現象。

    2.路面坑槽成因
    路面表層局部松散,形成凹槽,在水浸和車輛作用下進一步擴大發展為坑槽,嚴重影響著行車的安全性和舒適性。形成原因是路面下基層局部標高控制不夠,導致瀝青上面層個別地方厚度不夠,在行車作用下,該處首先破損容易形成坑槽;混合料拌和攤鋪時,基層或下基層瀝青表面清理不干凈,含有泥皮、灰土等雜物,使基層與瀝青面層或瀝青面層上下層不能有效粘結,而形成坑槽。如橋面上形成的坑槽;水損害破壞往往是從瀝青面層的中面層開始的。水份進入瀝青路面滯留在中面層,當集料與瀝青膜剝離后,瀝青混合料不再是一個整體集料,在行車荷載的作用下,對基層的局部松落形成灰漿,從路面的縫隙中向上擠了出來,在瀝青路面上形成白色的唧漿,如此循環不斷,形成水損壞性坑槽;車輛的油跡侵襲或車輛運輸重物刮撞形成的坑槽;基層或者底基層損壞產生翻漿形成的坑槽;瀝青混合料離析形成的坑槽;對瀝青混合料的配合比控制不嚴,特別是礦粉和瀝青用量不準等。

    3.車轍(推移)成因
    車轍(推移)是車輛輪跡帶下形成的縱向連續下沉,在路面上呈現帶狀凹槽,并伴隨出現路面縱向裂縫及輪跡帶兩側路面程度不同的隆起。其原因是原有瀝青混合料的壓實度不夠,經重荷載車輛碾壓形成的車轍;在大量的行車荷載作用下,路面上部(指路面的上、中、下面層)產生較大的壓密(固結)變形;路面原有的瀝青混合料所用材料有缺陷,造成瀝青混凝土的穩定性不好,產生的塑性形變;路面面層的層間粘結不好,重型車輛的啟動和剎車的橫向動載造成的路面推移;路面溫度過高,使路面瀝青軟化,在行車作用下,形成車轍;碎石的級配、瀝青混合料的配合比、瀝青標號、瀝青的感溫性、骨料的種類等不符合規范要求。

    4.泛油成因
    瀝青混合料中的瀝青在天氣炎熱時軟化上泛,遷移到路表的現象稱之為泛油。其成因是由于瀝青混合料中的出瀝青含量偏高,油石比過大,瀝青稠度太低等原因引起的;由于低溫季節施工,瀝青路面表面層主骨料偏少,嵌縫料散失過多,待氣溫變暖之后,在行車作用下,礦料下擠,瀝青上泛,表面形成油層而引起;水破壞造成的泛油。高溫季節水侵入瀝青混凝土內部,使瀝青與礦料的粘結力不足,瀝青從集料表面剝落并向上移動,產生更嚴重的泛油現象。

    5.沉陷成因
    沉陷一般是由路堤地基處理不當、排水設施不完善、路基與橋頭結合處產生裂縫進水或壓實不到位、基層局部成形不足,強度不夠等,在行車載荷和自然因素等作用下形成的路基的豎向變形而導致路面下沉的現象。

     

    瀝青混凝土路面常見病害的防治措施
    (1)原材料控制:①瀝青應選用具有良好的高低溫性能、抗老化性能、含蠟量低、高粘度的優質國產或進口瀝青。也可在瀝青中摻加各種類型的改性劑,以提高基性能指標。②集料選用的骨料應選用表面粗糙、石質堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性能好的集料。③混合料的級配確定瀝青混合料的高溫穩定性和疲勞性能、低溫抗裂性,路面表面特性和耐久性是兩對矛盾,相互制約,照顧了某一方面性能,可能會降低另一方面性能。④混合料配合比設計,實際上是在各種路用性能之間搞平衡或最優化設計,根據當地的氣候條件和交通情況做具體分析,盡量互相兼顧。

    (2)路基強度:首先壓實度是反映路基強度的重要指標,也是提高路基強度和穩定性的最經濟、最有效的技術措施,施工中必須嚴格控制,使其達到設計規定值。填土層的厚度對壓實度有直接的影響,每層的松鋪厚度不應大于30cm。必須嚴格控制路基的填筑工藝,確保路基強度。

    (3)施工過程的控制:①瀝青的選用十分關鍵,要挑選符合規范各項要求的瀝青,特別是瀝青針入度,延度指標必須嚴格把關,在北方施工由于近些年的氣候偏暖,因此,瀝青標號宜選擇在規定范圍內低標號瀝青。此外,透層油、粘層油瀝青應采用與瀝青砼用同一種瀝青,特別是油石比的選擇應考慮粘層油透層油返油時對其影響。在瀝青混合料配合比設計上要特別重視。②瀝青混合料拌合時間、出廠溫度、攤鋪溫度、碾壓成型等溫度控制必須嚴格按規范要求進行,合理安排工期,避開不利天氣施工。③攤鋪機應選用熟練的攤鋪機操作手,并選擇兩臺前后錯開同時施工,而少采用傘斷面攤鋪機,在攤鋪過程中,應盡量避免停機,注意路面縱向接縫的成型及碾壓工藝。

    (4)后期養護:加強養護治理,提高養護治理水平。經驗表明,科學有效的養護不但保證了城市道路瀝青路面的服務性能,也是防止早期病害的進一步發展、節省養護資金的有效手段。

    瀝青混凝土路面常見病害的處治方法

    (1)灌縫法:瀝青路面裂縫用灌縫法修補的傳統施工工藝是直接灌注乳化瀝青進行封閉處理。乳化瀝青粘性較差,氣溫低時易變脆,氣溫高時易發生流動、溢出,使用壽命低,處理及時性差,維修裂縫的修補失效率半年內高達85%,1年后基本全部失效,需要重新灌注。這不僅需要大量的公路日常養護工作量,還大幅度占用了養護費用?;诠嗫p法的明顯缺陷,目前傳統的乳化瀝青灌縫工藝已革新為密封膠開槽貼縫處理工藝。而且,施工操作也由以前的人工簡單灌注改為機械化開槽、清理、灌注等工序?;诮洕目紤],密封膠在某些情況下也可用高質量的瀝青代替。多年的灌縫實踐證明,灌縫失效的最主要原因是密封膠與裂縫側壁未能牢固地粘結,因此選擇適合當地施工環境的密封膠非常重要。一般而言密封膠需要具備的性質如下:常溫下呈固態塊狀,經過加熱熔化后的膠體需要具有強伸展性和粘結性,在壓力作用下被擠到裂縫中時要能夠高效的密封瀝青混凝土路面的裂縫和接縫,并長期保持密封和防水功能。目前,國內常用的密封膠為DEERY103GL型橡膠瀝青,它是單成分熱熔裂縫密封劑,由合成橡膠或再生橡膠或二者混合并添加瀝青及其他改性材料制成。

    新工藝機械化灌縫法的一般操作流程為:準備工作———對裂縫開槽———對裂縫進行清理、干燥———填封密封膠———養護修繕,開放交通。施工實踐證明,采用熱用密封膠開槽貼縫處理瀝青路面裂縫具有較高的綜合性能。

    (2)銑刨法:主要是針對路面龜裂、網裂及輕度沉陷等采用的一種防治措施。銑刨前應先畫出銑刨范圍及確定銑刨機具,進行銑刨時,銑刨機從道路外側起點順車行方向前進,直到本分段終點,繞回出發點后,依次向道路內側遞進,直至本施工段范圍內銑刨完畢。銑刨產生大部分碎屑由跟隨車輛隨時裝運,之后運至指定地點進行回收再利用。道路表面剩余碎渣使用人工清掃,裝運到跟隨裝載機上。之后噴灑乳化瀝青粘層或透層,重新鋪筑瀝青混凝土。

    (3)路基處理:主要是針對嚴重沉陷、坑槽等采取的一種防治措施。路基處理就是在確定處理范圍后,利用挖掘機挖除舊路損壞部分到一定深度,挖除深度要根據現場實際情況確定,把路基損壞部分全部挖除,再回填天然砂礫或石灰粉煤灰穩定碎石材料,使路基的強度達到路面要求。還有一種壓漿法即在路基填土層中利用設備壓入純凈的水泥漿,以此有效的固結路基。水泥漿的選用需結合路基各項數據謹慎選擇。壓漿法修補瀝青混凝土路面主要是從路基修補上進行作用,以防止沉降裂縫的產生。壓漿法對機械化要求程度很高,費用也較大。

    (4)稀漿封層法是對舊路面進行大面積預防性養護采用的一種新工藝。其工藝原理是將乳化瀝青稀漿封層技術是利用乳化瀝青、骨料、礦粉、水泥、水、添加劑等按一定的設計配攪拌成稀漿混合料物料,集中載于稀漿封層機,并通過封層機本身實現按一定的比例拌和成糊狀流動均勻的稀漿混合物并將其均勻攤鋪到路面上,形成密實、堅固、耐磨的表面封層。以達到防水、防滑、耐磨和改善路表外觀等作用,大大提高路面使用性能,按照礦料級配的不同,稀漿封層可以分為細封層、中封層和粗封層,分別以ES-1、ES-2、ES-3表示;按照開放交通的快慢,稀漿封層可以分為快開放交通型稀漿封層和慢開放交通型稀漿封層;按照是否摻加了聚合物改性劑,稀漿封層可以分為稀漿封層和改性稀漿封層。比較常用的是改性ES-2開放交通型稀漿封層。施工技術要求:稀漿封層應使用改性乳化瀝青,且改性乳化瀝青宜現場制備;為增強瀝青與集料的粘結力,縮短改性乳化瀝青破乳時間,可摻加2%~3%的32.5級的普通硅酸鹽水泥;稀漿封層的配合比需經反復試驗確定;稀漿封層的施工可采用國產或進口稀漿封層機攤鋪,稀漿封層混合料應具有良好的施工和易性;稀漿封層鋪筑機攤鋪時應勻速前進,攤鋪速度一般為100~200m/min,表面應平整,對于局部的不平整應進行人工整修;稀漿封層鋪筑后,乳液破乳,水分蒸發,方可進行下道工序;施工期間,應密切注意天氣變化,施工養護成型期內可能會降雨,不可施工;雨后路面積水未干或未清除以前,不可施工養護,成型期內氣溫低于10℃,不可施工。改性乳化瀝青稀漿封層具有很強的粘附性與脹縮能力,適合潮濕多雨的氣候特點,能很好地起到防止水損害、延緩反射裂縫、延長道路使用壽命的作用。

    (5)水破壞的防治方法:一般說來,水進入路面層是不可避免的。汽車行駛在沙地中,隨著汽車向前行進輪胎下的沙子也在動,使一部分沙子被輪胎擠到兩側,少部分沙子被輪胎壓在下面。同樣的道理,路面上的水大部分被高速行駛的汽車的輪胎濺到路邊(從波型梁護攔上的水滴即可知),還有很少一部分水被擠壓而進入路面瀝青層中。其作用的直接結果是路面裂縫的產生和擴展,路面開裂破損后,雨水下滲,產生凍漲、翻漿等水破壞,如果不及時養護維修,其破損面積會逐年增大。瀝青路面產生水破壞的內因可以歸納為排水設施不完善、瀝青混合料空隙率過大、路面滲水、路面壓實度不足、瀝青混合料抗水損害能力不足、厚度偏薄等。防止路面水下滲的方法,一是封(堵),二是排。主要方法是路面采用I型瀝青混凝土良好的防水性,盡量避免雨水滲入,是減少水破壞的重要的步驟;提高瀝青和礦料的粘結力(用消石灰和水泥做抗剝落劑提高粘結力的效果也很好);提高壓實標準,即公路的壓實度達到98%的要求;路面結構層中設排水層或防水層;做好中央分隔帶的排水;增加路面防水層設計;路面開裂后及時灌封;利用抗剝落劑改善粘附性。

    結語

    瀝青路面的損壞現象多種多樣,有時一種形式單獨出現或多種同時出現,錯綜復雜,但各種病害多數是由于行車和各種自然因素同路面相互作用造成的結果,它是路面強度和穩定性不足的具體表現。所以對路面病害應以預防為主,并從設計、施工、管理和養護等環節進行有效控制,同時對路面病害必須不斷深入研究,從而為以上各環節的有效控制提供持續充分的理論依據,并力求消除各種病害隱患。同時隨著高速公路的不斷發展,新技術、新材料的不斷應用,高速公路路面病害將不斷涌現出新的問題,因此,需不斷地探索、不斷地總結經驗,避免同類的路面病害重復出現,同時完善路面的病害處治的措施,采用新技術、新材料,不斷延長瀝青路面的使用周期,提高投資效益。

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