佟 岱 山

(民航專(zhuān)業(yè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站，北京 100000)

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瀝青道面剪切病害處治技術(shù)研究★

佟 岱 山

(民航專(zhuān)業(yè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站，北京 100000)

介紹了瀝青道面剪切病害的主要類(lèi)型，針對(duì)瀝青道面裂縫類(lèi)與變形類(lèi)剪切破壞的原因，提出了剪切病害的養(yǎng)護(hù)處治方法，有利于提高瀝青道面的日常維修養(yǎng)護(hù)水平，延長(zhǎng)瀝青道面的使用年限。

瀝青道面，剪切病害，瀝青混合料，處治方法

0 引言

與水泥道面相比，瀝青道面具有優(yōu)良的使用性能，比如瀝青道面具有平整、抗滑、舒適、對(duì)飛機(jī)震動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，鑒于其機(jī)械化施工程度高、施工工期短、養(yǎng)護(hù)方便等方面的突出優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在民航領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并成為機(jī)場(chǎng)道面改造的主要形式。隨著瀝青道面技術(shù)的快速推廣，其在應(yīng)用過(guò)程中也暴露出一些問(wèn)題，瀝青道面剪切破壞類(lèi)病害的頻發(fā)就是其中之一。特別是航空業(yè)務(wù)量的不斷增大和以B777，A380為代表的新一代大型寬體飛機(jī)的出現(xiàn)，使得機(jī)場(chǎng)瀝青道面面臨更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)，其剪切破壞問(wèn)題日益突出。結(jié)合國(guó)內(nèi)外已有的研究成果，剪切破壞主要可分為裂縫類(lèi)和變形類(lèi)兩種類(lèi)型。裂縫類(lèi)剪切破壞又可分為T(mén)op-Down裂縫和滑移裂縫；變形類(lèi)剪切破壞主要可分為輪轍、搓板、推移、壅包、波浪等。

文章結(jié)合瀝青道面剪切破壞的形成機(jī)理，有針對(duì)性地提出具體的病害處治方法，將為民航瀝青道面的設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 瀝青道面剪切病害成因分析

1.1 裂縫類(lèi)剪切破壞成因

1)Top-Down裂縫。自上而下的縱向裂縫(也稱(chēng)Top-Down裂縫)是面層較厚的瀝青道面(含面層較厚的半剛性基層瀝青道面)的主要病害形式。Top-Down裂縫最先出現(xiàn)在道面表面，隨著時(shí)間的推移，在環(huán)境和飛機(jī)荷載作用下，裂縫由道面表面延伸到基層甚至是土基，形成了“自上而下”型裂縫[1]。Bensalem等運(yùn)用有限元方法分析了輪載作用下道面的應(yīng)力應(yīng)變情況，認(rèn)為荷載引起的輪跡帶邊緣的垂直面上的剪應(yīng)變遠(yuǎn)大于荷載引起的相同位置的拉應(yīng)變，并認(rèn)為，剪切作用是道面常見(jiàn)的病害類(lèi)型(Top-Down)開(kāi)裂的重要因素。

Top-Down裂縫主要是由于飛機(jī)荷載的作用而產(chǎn)生的，主要體現(xiàn)為剪切型裂縫，這種裂縫一開(kāi)始往往是在道面表面沿輪跡帶出現(xiàn)的縱向開(kāi)裂，特別是隨著重載機(jī)型增多、載荷增大，這種裂縫更加容易產(chǎn)生。

2)滑移裂縫?；屏芽p(Slippage Cracking)是由于飛機(jī)機(jī)輪的制動(dòng)或轉(zhuǎn)向引起道面表面發(fā)生滑移和變形后產(chǎn)生裂縫，或稱(chēng)為U形裂縫?；屏芽p的形狀為半月形或新月形，其兩端背向飛機(jī)行駛方向?；屏芽p主要出現(xiàn)在道面面層混合料抗剪強(qiáng)度較低、面層和下層道面結(jié)構(gòu)的粘結(jié)力不足區(qū)域。該裂縫屬于功能性損壞，若不及時(shí)修理將會(huì)惡化并引起結(jié)構(gòu)性損壞[2]。

1.2 變形類(lèi)剪切破壞形成機(jī)理

輪轍(Rutting)是道面表面沿輪跡帶的縱向凹陷。主要由機(jī)輪荷載反復(fù)作用下道面結(jié)構(gòu)層的永久變形和(或)路基的塑性變形組成。瀝青道面輪轍的產(chǎn)生分為內(nèi)因和外因，外因是飛機(jī)輪載的重復(fù)作用，內(nèi)因有：1)瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性差；2)瀝青混凝土抗塑性變形能力不足；3)基層及面層施工壓實(shí)度不足。在內(nèi)因和外因綜合作用下，道面在機(jī)輪荷載的反復(fù)碾壓下出現(xiàn)壓密變形和側(cè)向剪切位移。

推移(Shoving)主要是因?yàn)r青混合料熱穩(wěn)定性不足，飛機(jī)制動(dòng)和轉(zhuǎn)向時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的水平力，致使道面發(fā)生剪切破壞。推移發(fā)生在水泥混凝土和瀝青混凝土道面交界的區(qū)域時(shí)，是由于交界處構(gòu)造設(shè)置不合理或者失效等原因，水泥混凝土板塊在熱脹的作用下對(duì)瀝青混凝土道面形成推擠，引起瀝青混凝土道面發(fā)生隆起或者開(kāi)裂等現(xiàn)象[3]。

壅包是由于面層材料自身的高溫抗剪強(qiáng)度不足、礦料級(jí)配不良、因基層含水量過(guò)大、基層浮土清掃不凈、粘層瀝青灑布不合要求等原因影響面層與基層之間的結(jié)合，造成層間抗剪強(qiáng)度的不足，在機(jī)輪水平力作用下使道面產(chǎn)生推擁、擠壓而在道面兩側(cè)所形成的一種局部的不規(guī)則隆起變形[4]。

搓板垂直于道面輪跡方向上出現(xiàn)的有規(guī)則的波浪狀隆起和凹陷，形似洗衣搓板狀的道面破損，一般相鄰隆起(凹陷)之間的距離不大于1.5 m。波浪和搓板是同一破損的不同程度，波浪的波峰、波谷的距離和起落差異均大于搓板。

2 剪切病害養(yǎng)護(hù)處治方法

2.1 裂縫類(lèi)病害

Top-Down裂縫和滑移裂縫是瀝青道面剪切裂縫的主要型式，若不及時(shí)采取修補(bǔ)措施，會(huì)影響道面的使用功能。一般可根據(jù)裂縫的寬度和病害程度采用不同的養(yǎng)護(hù)維修措施，同時(shí)也要考慮造價(jià)、施工機(jī)械等因素。本文主要對(duì)熱熔型灌縫膠修補(bǔ)、加鋪瀝青混合料上封層和乳化瀝青稀漿封層三種處治方法進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

1)熱熔型灌縫膠修補(bǔ)。熱熔型灌縫膠修補(bǔ)是常用的裂縫修補(bǔ)方法之一，灌縫材料采用的是一種固體、加熱后為液體狀的高分子聚合材料，其具有良好的粘合性與流動(dòng)性，將熱熔后的灌縫膠填入裂縫，依靠灌縫膠的粘結(jié)作用修補(bǔ)裂縫。這種密封膠冷卻之后具備很強(qiáng)的彈性，能夠在-20 ℃～120 ℃的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)變形擴(kuò)張，穩(wěn)定性能強(qiáng)[5]。

縫寬5 mm以?xún)?nèi)：清除縫中雜物及塵土。清縫工作最好采用壓力大于0.8 MPa的空氣壓縮機(jī)，連接上噴槍?zhuān)⒉捎酶邏核F沖洗清理裂縫。將稠度較低的熱瀝青或常溫型和熱熔型填縫材料灌入縫內(nèi)，灌入深度約為縫深的2/3。

縫寬在5 mm以上：裂縫在切割中，開(kāi)口寬度不宜過(guò)大，以大于自然裂縫寬度的3 mm～5 mm為準(zhǔn)，切割深度為寬度的2倍～3倍。用熱拌瀝青混合料填入縫中搗實(shí)，或灌入常溫型和熱熔型填縫材料，當(dāng)縫內(nèi)潮濕時(shí)應(yīng)采用乳化瀝青混合料[6]。

表1 不同類(lèi)型瀝青結(jié)構(gòu)層的最小厚度 mm

3)乳化瀝青稀漿封層。對(duì)于剪切裂縫較多的瀝青道面，可采用乳化瀝青稀漿封層的方法予以處治，封層厚度為3 mm～6 mm，封層前應(yīng)對(duì)較寬的裂縫進(jìn)行灌縫處理，防止反射裂縫的進(jìn)一步產(chǎn)生。乳化瀝青稀漿封層是以適當(dāng)級(jí)配的石屑或砂為骨料，并以乳化瀝青為結(jié)合料，加水、水泥、石粉等，按一定配比拌合成流動(dòng)狀態(tài)稀漿，攤鋪在道面上而形成的瀝青表面處治層，水分蒸發(fā)干燥硬化成型后，其外觀性能、作用接近細(xì)粒式瀝青混凝土。稀漿封層施工方法既可節(jié)省瀝青與資金，又可加速維修養(yǎng)護(hù)的速度，提高工作效率，是一種較理想的筑、養(yǎng)路施工方法。同時(shí)，能夠使瀝青道面早期出現(xiàn)的磨損、老化、裂縫、光滑、松散等病害迅速得到修復(fù)，提高路面的防水、抗滑、平整、耐磨等性能[7]。

此外，還有改性瀝青薄層罩面、單層瀝青表處、貼縫帶、熱再生等養(yǎng)護(hù)處治方法。

2.2 變形類(lèi)剪切病害處治方法

瀝青道面變形類(lèi)的剪切破壞主要是輪轍、壅包、波浪和搓板，本文針對(duì)病害類(lèi)型，提出了具有針對(duì)性的處治措施。

1)瀝青道面輪轍處治方法。對(duì)于道面表面因飛機(jī)輪載作用而產(chǎn)生的輪轍，應(yīng)先將出現(xiàn)輪轍的面層區(qū)域切削或局部銑刨清除，重鋪瀝青面層。修補(bǔ)道面材料可采用SMA或SBS改性瀝青混合料，也可采用SRK，SBS等聚合物改性乳化瀝青封層對(duì)道面輪轍進(jìn)行修補(bǔ)。

瀝青道面因受橫向推擠而形成的橫向波形輪轍，如果輪轍已經(jīng)穩(wěn)定，可先將凸出的部分進(jìn)行削除，然后在波谷部分噴灑粘結(jié)瀝青，最后填補(bǔ)瀝青混合料并找平、壓實(shí)。

因面層與基層間存有水穩(wěn)定性不良的夾層而形成的輪轍變形，應(yīng)先將面層挖除，徹底清除有害夾層之后，重做面層。

2)瀝青道面壅包處治方法。已趨于穩(wěn)定的輕微壅包，應(yīng)將壅包挖除，若除去壅包后道面不平整，應(yīng)進(jìn)行局部修補(bǔ)。因?yàn)r青用量或細(xì)集料過(guò)多而產(chǎn)生的壅包，但道面基層仍穩(wěn)定，應(yīng)將壅包全部除去，并低于道面約10 mm，處理干凈后用熱瀝青混合料重做面層。因基層局部含水率過(guò)大造成的壅包，應(yīng)把壅包同面層一塊挖除，將水分曬干，或用水穩(wěn)定性較好的材料更換已變形的基層，再重做面層[8]。

3)瀝青道面波浪和搓板處治措施。當(dāng)?shù)烂鎯H存在輕微波浪或搓板時(shí)，可以在波谷處噴灑瀝青，并均勻地撒適當(dāng)粒徑的礦料，在找平后壓實(shí)。當(dāng)波浪的波峰和波谷高差起伏比較大時(shí)，應(yīng)在飛行荷載方向?qū)⑼钩霾糠帚娕傧髌剑⒌陀诘辣砻婕s10 mm，在削除部分處噴灑熱瀝青，再撒一層粒徑不大于10 mm的礦料，掃勻、找平，并壓實(shí)。嚴(yán)重的、大面積的部分，應(yīng)將面層全部挖除，再重鋪面層[9]。

3 結(jié)語(yǔ)

本文在對(duì)瀝青道面剪切破壞進(jìn)行簡(jiǎn)單分類(lèi)的基礎(chǔ)上，基于其剪切破壞機(jī)理，有針對(duì)性的提出了一些處治措施，主要結(jié)論如下：1)瀝青道面剪切破壞可分為裂縫類(lèi)和變形類(lèi)，裂縫類(lèi)剪切破壞主要包括：Top-Down裂縫、滑移裂縫；變形類(lèi)剪切破壞主要包括：輪轍、推移、壅包、波浪和搓板等。2)裂縫類(lèi)剪切病害的處治措施主要為熱熔型灌縫膠修補(bǔ)、加鋪瀝青混合料上封層和乳化瀝青稀漿封層三種。3)瀝青道面剪切破壞程度的不同，應(yīng)采取不同的處治措施，對(duì)于局部破壞，只需進(jìn)行局部修補(bǔ)。

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On shearing disease treatment techniques of asphalt roadbed★

Tong Daishan

(CivilAviationEngineeringQualityInspectionStation,Beijing100000,China)

The paper introduces the main types of shearing diseases on asphalt roadbed, and points out their maintenance methods according to the reasons for the asphalt roadbed cracks and deformation shearing damage, so as to improve the maintenance of the daily maintenance of the asphalt roadbed and prolong its lifespan.

asphalt roadbed, shearing disease, asphalt mixture, treatment method

1009-6825(2016)32-0149-02

2016-09-01★：民航局科技項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：20150224)

佟岱山(1967- )，男，工程師

U416.217

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