栗衍報(bào) 焦 健 武海波 王敏昌
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瀝青路面是指在礦質(zhì)材料中摻入路用瀝青材料鋪筑的各種類型的路面。瀝青結(jié)合料提高了鋪路用粒料抵抗行車(chē)和自然因素對(duì)路面損害的能力,使路面平整少塵、不透水、經(jīng)久耐用。因此,瀝青路面是道路建設(shè)中一種被最廣泛采用的高級(jí)路面[1-2]。隨著我國(guó)路用瀝青材料工業(yè)的發(fā)展,瀝青路面已成為目前中國(guó)鋪筑面積最多的一種高級(jí)路面。但是近年來(lái)隨著交通荷載的增長(zhǎng)和長(zhǎng)時(shí)間暴露于大氣環(huán)境中,瀝青路面出現(xiàn)了破損和早期病害,主要有裂縫類、松散類、變形類、表面損壞類四大類。
瀝青路面裂縫是路面早期破損最常見(jiàn)的病害之一,它的危害在于從裂縫中不斷進(jìn)人水分使基層甚至路基軟化,導(dǎo)致路面承載能力下降,加速路面破壞。常見(jiàn)的裂縫種類有網(wǎng)裂、縱裂縫及橫向裂縫等[3-5]。其中網(wǎng)裂通常是由于路面整體強(qiáng)度不足,基層軟化,穩(wěn)定性不良等原因引起的??v裂縫是由于路基壓實(shí)度不均勻,路面不均勻沉陷而引起的;橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫,荷載性裂縫是由于路面設(shè)計(jì)不當(dāng)和施工質(zhì)量低劣,或由于車(chē)輛嚴(yán)重超載,致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其疲勞強(qiáng)度而裂縫,而非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式。
影響裂縫產(chǎn)生的因素瀝青混合料、基層、面層厚度、施工因素及氣候交通條件等。瀝青混合料是引起瀝青路面溫度收縮性裂縫的主要原因;半剛性基層較之級(jí)配碎石、瀝青穩(wěn)定碎石等柔性基層熱容量小,與瀝青表面層的附著粘結(jié)性能差,尤其是本身收縮的附加影響,使面層的橫向裂縫要多些;瀝青面層厚度加大,裂縫就減少。優(yōu)良的施工質(zhì)量,特別是各結(jié)構(gòu)層壓實(shí)度達(dá)規(guī)范要求,穩(wěn)定性優(yōu)良,排水性能好,面層接縫處理完善等是保證裂縫特別是縱向裂縫和龜裂網(wǎng)裂不出現(xiàn)的前提條件。氣溫升降是溫度收縮性裂縫出現(xiàn)的條件,雨水是加速裂縫形成、擴(kuò)大甚至路面破壞的催化劑。
車(chē)轍是路面上沿行車(chē)輪跡產(chǎn)生的縱向帶狀凹槽,深度在1.5cm以上,數(shù)量按實(shí)有長(zhǎng)度乘以變形部分的平均值計(jì)算[3-5]。車(chē)轍種類有結(jié)構(gòu)性車(chē)轍、流動(dòng)性車(chē)轍、磨損性車(chē)轍及壓實(shí)不足引起的車(chē)轍。車(chē)轍的產(chǎn)生受內(nèi)外因的綜合影響,內(nèi)因包括瀝青混合料和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),外因包括施工、交通、氣候條件。
提高瀝青混合料的抗車(chē)轍能力是防治車(chē)轍最有效的途徑,車(chē)轍90%來(lái)源于瀝青,只有10%來(lái)源于路基的影響。車(chē)轍與瀝青穩(wěn)定性直接相關(guān),提高瀝青高溫穩(wěn)定性是防治車(chē)轍的有效措施,故施工時(shí)可選低針人度、高軟化點(diǎn)、低含蠟量的高粘度瀝青;集料中針片狀含量超標(biāo)易產(chǎn)生車(chē)轍;為提高混合料高溫穩(wěn)定性,礦粉必須有足夠的數(shù)量,以減少游離瀝青;空隙率對(duì)車(chē)轍的影響非常大,增大集料粒徑有助于提高抵抗車(chē)轍能力,但也不能太大,4%的空隙率為最大空隙率的臨界。
瀝青混合料的厚度是影響車(chē)轍的重要因素。路面厚度既要有足夠的承載能力,又應(yīng)有較好的抗車(chē)轍能力。一般瀝青面層越厚,越易產(chǎn)生車(chē)轍。
大量重型超載車(chē)輛在主車(chē)道路上行駛,速度慢且渠道化現(xiàn)象嚴(yán)重,由于其單軸荷載加大,甚至翻倍,從而使車(chē)轍更容易產(chǎn)生。
瀝青混合料是彈塑性材料,瀝青路面吸收熱量強(qiáng),氣溫越高,路面在行車(chē)荷載反復(fù)作用下越易產(chǎn)生車(chē)轍。
在施工過(guò)程中要加強(qiáng)碾壓,切忌片面追求平整度而放松壓實(shí)。保證壓實(shí)度,把空隙率控制在規(guī)范要求范圍內(nèi),是避免壓實(shí)度不足引起車(chē)轍的有效途徑。
瀝青路面混合料失去粘結(jié)力,集料松動(dòng)離散面積在0.1m2以上,深度不超出2cm稱為松散。當(dāng)路面混合料丟失的深度大于2cm,面積在0.04m2以上時(shí)稱為坑槽。常見(jiàn)的坑槽中有壓實(shí)不足性坑槽、厚度不足性坑槽及水損害性坑槽等。影響坑槽產(chǎn)生的因素有瀝青混合料、排水設(shè)計(jì)及施工因素等。
瀝青與集料的粘附性和抗剝離性是防止路面剝離的基本條件。選用瀝青應(yīng)具有較好的粘附性和抗老化性能;集料一般選堿性集料,它與瀝青的粘附性好。如使用酸性集料,通常添加一定數(shù)量的抗剝落劑來(lái)提高瀝青與集料的粘附性和抗剝離性,或以適量比例的水泥取代礦粉以提高抗剝落能力。集料的吸水率影響拌和機(jī)生產(chǎn)能力,而且殘存的水分影響施工壓實(shí)度及空隙率。合理設(shè)計(jì)混合料級(jí)配,一般設(shè)計(jì)空隙率應(yīng)控制在3%~5%。
路面排水可分為路表排水和結(jié)構(gòu)排水,路表排水是指水沿橫縱坡流到路基邊溝,結(jié)構(gòu)排水是指路面結(jié)構(gòu)層的排水。設(shè)置瀝青面層的防水層,在瀝青面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)將其中一層按密級(jí)配要求來(lái)考慮,或?qū)iT(mén)設(shè)置一層隔水層來(lái)防水。在干凈的基層表面上設(shè)置一層瀝青薄膜下封層,既減少基層直接受到水的沖刷,又形成一個(gè)光滑的界面,有利于滲入水的排除。
控制混合料溫度,確保料溫在規(guī)定要求范圍之內(nèi),料溫太高或太低不能施工;確保壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求;嚴(yán)格控制瀝青面層的標(biāo)高,確保瀝青面層的厚度。
水損害性坑槽與氣候條件有相當(dāng)大關(guān)系,能加速坑槽的形成,加速路面破損。冬季過(guò)后春融雨季,是對(duì)瀝青路面的水穩(wěn)定性考驗(yàn)。
沉陷是由于路基路面產(chǎn)生豎向變形而導(dǎo)致路面下沉的現(xiàn)象,通常有均勻沉陷、不均勻沉陷、局部較大面積沉陷。其產(chǎn)生的主要原因是:土質(zhì)路塹排水不暢,路床下部路基過(guò)濕潤(rùn)而產(chǎn)生不均勻沉降,引起路面局部下沉;路面強(qiáng)度不能適應(yīng)日益增長(zhǎng)的交通量,易發(fā)生疲勞破壞:路基或基層強(qiáng)度不足或填挖路基強(qiáng)度不一致,在車(chē)輛荷載作用下,路基或基層結(jié)構(gòu)遭破壞而引起沉陷;橋頭路面沉降不均勻而引起沉陷并與橋面發(fā)生錯(cuò)位[3-5]。
瀝青路面的表面功能是指瀝青路面的抗滑、噪聲、濺水和水霧等。瀝青路面在使用過(guò)程中,在車(chē)輪反復(fù)滾動(dòng)摩擦的作用下,集料表面被逐漸磨光,有時(shí)還伴有瀝青的不斷上翻,從而導(dǎo)致瀝青路面表面光滑。尤其在雨季,表面抗滑性能下降,會(huì)釀成車(chē)禍。在我國(guó),瀝青路面抗滑性能在通車(chē)后迅速下降主要有兩方面原因,其一瀝青標(biāo)號(hào)過(guò)大,針人度偏大,用量可能過(guò)多,路面漸漸泛油,構(gòu)造深度下降,直至變成光滑的路面。其二粗集料不耐磨,迅速磨光??傊访嫫茡p產(chǎn)生的原因可歸納為交通條件、氣候條件、施工因素、材料因素、設(shè)計(jì)因素、排水條件、管理水平等。
瀝青路面常見(jiàn)病害分類并不是絕對(duì)的,它們之間都有不可分割的聯(lián)系,本文主要對(duì)裂縫類、松散類、變形類(主要包括車(chē)轍、沉陷、橋頭跳車(chē)等)及表面損壞類的種類及影響因素進(jìn)行了分析。通過(guò)總結(jié)瀝青路面常見(jiàn)病害,對(duì)今后的瀝青路面的養(yǎng)護(hù)維修起到一定的作用。
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