瀝青混凝土路面病害的成因和防治措施
2015-06-03
瀝青路面竣工通車后，經(jīng)過一段時間的運(yùn)營，不少路段出現(xiàn)了一些病害，而且是多種多樣的。瀝青路面病害，原養(yǎng)護(hù)規(guī)范分類主要是結(jié)構(gòu)性破壞類和表現(xiàn)破壞兩大類，新的現(xiàn)行《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JrJ 073.2-2001)規(guī)定分成裂縫類、松散類，變形類和其他類。其中裂縫類分為龜裂、不規(guī)則裂縫、縱縫、橫縫，松散類分為坑槽和松散・變形類分為沉陷、車轍、波浪擁包。其它類分為泛油和修補(bǔ)損壞。
一、龜裂
龜裂有輕、中、重三個層次，輕的縫細(xì)無散落，無變形；中的裂塊明顯，縫較寬，輕度變形・重的裂塊破碎，縫寬，變形明顯。龜裂都是由輕到重變化的。
1.產(chǎn)生的原因。產(chǎn)生的原因是多方面的，但主要有以下幾點：
(1)路基的強(qiáng)度不足，如變形、下沉。
(2)基層局部強(qiáng)度不足，如膠結(jié)料偏少，集料離析，壓實度不足等。
(3)面層強(qiáng)度不足，空隙率過大，造成滲水，唧漿，礦料的離析也能使面層模量變小，在重車作用下面層拉斷成裂縫，變形成為龜裂。
2.龜裂的危害。龜裂對路面產(chǎn)生很大危害，特別是滲水后在基層和面層形成滯留水，造成基層唧漿，面層產(chǎn)生動水壓力。沖刷油石界面，久而久之使油石分離而松散。滯留水對基層和面層都產(chǎn)生凍融，加劇裂縫的發(fā)展，使基層和面層遭到嚴(yán)重破壞。
二、不規(guī)裂裂縫
1.產(chǎn)生原因
(1)路基的不均勻下沉和變形造成路面變形，出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。
(2)基層施工時含水量偏大，施工后的干縮，加上冬季低溫時的溫縮。兩者合起來，肯定會更大，再加超載車的作用，會產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫。
(3)基層的集料組成設(shè)計不佳，細(xì)料和粉料偏多，拉力不足，在干縮和溫縮下產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，特別是局部膠結(jié)料偏少時，形成強(qiáng)度不足，在超載車的作用下變形，造成面層的不規(guī)則裂縫。
(4)瀝青路面瀝青的老化和瀝青質(zhì)量不佳，在冬季低溫時引起裂縫，而且是不規(guī)則的。
2.施工控制措施
(1)材料選擇上要符合規(guī)范要求，如瀝青的標(biāo)號和品種要滿足當(dāng)?shù)貧夂蛐枰驗闉r青路面在抗凍穩(wěn)定度方面瀝青的貢獻(xiàn)率最大，可占89％。所以瀝青質(zhì)量不但要滿足規(guī)范，在數(shù)量上也不能少。如果按設(shè)計要求減少0.5％，路面的壽命減少一半，其減少的原因就是提前老化，從而使路面損壞，因此，瀝青的數(shù)量不但滿足形成瀝青膜與礦料進(jìn)行物理吸附和化學(xué)吸附，還應(yīng)在礦料和縫隙中存有一定數(shù)量的自由瀝青，以抵抗過早老化。在基層材料的選擇上其規(guī)格和質(zhì)量也應(yīng)符合規(guī)范要求，在組成設(shè)計時要綜合考慮，盡量做到在滿足強(qiáng)度要求的情況下，少用細(xì)料和粉料以及膠結(jié)材料，以便減少干縮和溫縮。
(2)粒料基層含水量控制。水泥穩(wěn)定級配碎石施工時，不少人員控制含水量比最佳含水量高I％～2％，還有人主張?zhí)岣?％。水穩(wěn)碎石試驗室的含水量一般是5％-6％，若提高2％或3％，肯定會造成含水量過大，含水量過大后會造成很多弊端，特別是在拌和機(jī)內(nèi)一次加水過多后，粉料和水泥成團(tuán)，拌合不均勻產(chǎn)生離析；壓實時永膜過厚，產(chǎn)生滑動，集料形不成嵌擠，影響壓實度，同時碾壓中產(chǎn)生推移影響了平整度・危害最大的是加大了基層的裂縫，特別是千縮裂縫，因為水泥在硬化過程中只吸收水泥重量20％左右的水份，雖然硬化時也增加一定體積，但比失去水份的體積要小的多。這是產(chǎn)生干縮裂縫的主要原因。為防止以上弊端發(fā)生，施工時最好控制在最佳含水量內(nèi)。要想法減少施工中的水分消耗，如采取翻斗運(yùn)料車蓋貼布、據(jù)天氣情況適當(dāng)縮短施工路段長度，在下承層上灑水等措施。其含水量最多不要超過1％為好，當(dāng)天氣干燥時也可在水分消失快的表面適量灑水，以保證表面濕潤，便于成型。
(3)養(yǎng)生。養(yǎng)生不但要做到及時，還要全面的、不留死角的進(jìn)行，不論是下基層的二灰碎石，還是上基層的水穩(wěn)碎石都要保證表面濕潤。(4)適當(dāng)提高粒料基層主骨料的粒徑和數(shù)量，以此增加基層的抗拉強(qiáng)度，減小溫縮和干縮變形。同時在攤鋪中要跟機(jī)進(jìn)行檢查，對于細(xì)料過多的路塊要挖掉，更換標(biāo)準(zhǔn)的混合料。
三、縱裂
1.產(chǎn)生的原因
(1)舊路加寬路基連接不牢，壓實度不足，也可能是路基的局部路段沉陷。
(2)基層施工和面層施工時縱向接縫不佳。
2.施工預(yù)防措施
(1)路基加寬施工時，新舊路基之間可鋪上一層塑料格柵，加強(qiáng)新舊路基連接，防止產(chǎn)生縱向裂縫。
(2)不論是基層還是面層分兩次以上攤鋪，又是兩臺攤鋪機(jī)梯型作業(yè)時，中間的接縫都要錯開50cm-100cm，兩臺攤鋪機(jī)的距離錯開10m-20m，前幅的混合料壓實時不要到邊，留有15cm左右，待第二臺攤鋪機(jī)攤鋪過后一起碾壓，碾壓要從未壓實部分逐漸以15cm的錯動碾壓到新鋪層，使縱向接縫連接牢固。上面層路幅不太寬時，盡量用一臺攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，這樣可避免縱縫。
四、橫縫
橫縫是最普便最嚴(yán)重的一種病害，不論是水穩(wěn)碎石還是二灰碎石都存在橫縫，水穩(wěn)碎石有局部橫縫也有全幅長的橫縫，一般在第二年就開始出現(xiàn)，二灰碎石大部分有全幅的橫縫，也有半幅或局部的橫縫，大都在二年或三年以后出現(xiàn)。兩種結(jié)構(gòu)相比二灰碎石橫縫較輕些。
1.產(chǎn)生的原因
(1)不論是二灰碎石還是水穩(wěn)碎石，按規(guī)范要求的細(xì)料和粉料大都偏多，都在35％~40％10以上，細(xì)料和粉料多了以后使主骨料形不成嵌擠，而成了懸浮結(jié)構(gòu)，所以抗拉強(qiáng)度很低，細(xì)料和粉料過多后還要加大含水量和水泥用量，更加劇了千縮裂縫。
(2)規(guī)范要求的7天水穩(wěn)碎石強(qiáng)度偏高(3～5MPa)，28天的強(qiáng)度達(dá)到8~9MPa，如果膠結(jié)料水泥出現(xiàn)偏差時，水泥偏高的路塊將接近10MPa，強(qiáng)度越高，溫縮和干縮系數(shù)越大，裂縫增加。
(3)路基低，含水量又較高時，再加上冬季溫度很低時，路基的收縮裂縫，影響到了路面的收縮裂縫。
(4)面層收縮，特別是溫縮引起面層裂縫。如瀝青混合料的收縮系數(shù)是25×10-6~40×10-6，可到冬季氣溫驟降時所產(chǎn)生的抗應(yīng)變能在300×10-6~500×10-6，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了瀝青混合料的極限抗拉應(yīng)變能力，這樣在比較薄弱的位置就會拉斷成裂縫。
(5)路面基層和面層施工時的橫向接縫不佳也容易引起橫向裂縫。
瀝青路面的橫向裂縫主要還是基層裂縫引起的比較普遍和嚴(yán)重，特別干縮和溫縮兩種應(yīng)力疊加后最容易引起橫向裂縫。
2.橫縫的預(yù)防
(1)粒料基層要增加粗骨料數(shù)量，適量減少細(xì)料和粉料數(shù)量，在7天的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度方面不要超過3MPa，28天強(qiáng)度不超過6MPa，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)不到要求時，要改變組成設(shè)計，盡量使水泥用量不大于5.5％，(2)探索性的基層粒料結(jié)構(gòu)。就像瀝青混合料中的礦料進(jìn)行斷級配設(shè)計一樣，在最大料徑加大到40mm后，骨料也相應(yīng)增加，二灰碎石用二灰和細(xì)料填充空隙，水穩(wěn)碎石用水泥和細(xì)料填充空隙，使粗骨料形成完整的骨架結(jié)構(gòu)，用大噸位的壓路機(jī)碾壓使其緊密的嵌鎖在一起，其干縮和溫縮自然就大大地減小了。
(3)路基低時，要加深邊溝，加強(qiáng)排水設(shè)施，防止冬季時路基含水量過高。
(4)瀝青路面的施工要選用合適的瀝青，或是改性瀝青，也盡量采用斷級配的骨架型密實結(jié)構(gòu)，提高抗變形能力。施工中加強(qiáng)礦料級配和瀝青含量均勻性的檢測，使其受力均勻。為全部滿足礦料級配均勻性的要求，要加強(qiáng)檢測，每臺拌臺站每半天至少檢測一次，取樣可在未碾壓的鋪層上，傲馬歇爾試驗和抽提試驗，油石比不超過土0.3％(高速、一級公路)，二級及二級以下公路可放寬。
綜上分析，瀝青混凝土路面病害產(chǎn)生原因，不單純是為了知道而已，關(guān)鍵是知道瀝青混凝土路面病害產(chǎn)生的原因后，在今后的瀝青混凝土路面施工過程中，根據(jù)原因分析如何進(jìn)一步提高施工質(zhì)量，防止繼續(xù)出現(xiàn)相同病害，從而達(dá)到不斷提高施工人員的素質(zhì)，開拓進(jìn)取，與時俱進(jìn)，不斷創(chuàng)出優(yōu)質(zhì)工程。
