刘忠和浅谈沥青路面早期损坏及防治.doc

浅析沥青路面早期损坏原因及防治措施刘忠和（龙建路桥股份有限公司第二工程处）摘要：本文分析了沥青路面早期破损的原因，针对病害，提出了具体的防治措施。关键词：沥青路面 破损防治措施1前 言热拌沥青混合料（以下简称沥青混合料）作为性能优良的道路建筑材料，已被广泛用于城市道路和高等级公路建设，但由于沥青路面长期直接承受行车荷载和自然因素作用，如何保证路面质量，提高路面的使用耐久性，减少路面早期损坏等问题一直是广大公路建设者不断探讨的课题。沥青路面产生病害的原因比较复杂，各地因为环境、地理及气候条件不同，出现病害的方式或程度也各不相同。2 沥青路面早期损坏原因2.1原材料的影响2.1.1 矿料 矿质原材料对路面质量和使用寿命具有决定性作用。石料的强度、酸碱性、岩石结构情况是在矿料选材时应考虑的主要因素，矿料加工的级配、颗粒形状、表面纹理或粗糙度是保证合成矿料间相互嵌挤形成较好内摩擦力的主要物理指标。其中矿质材料分档、材料级配和合成比例直接决定了合成矿质混合料级配好坏，对提高设计沥青混合料高温抗变形能力的影响尤为明显。目前，市场上供应水泥砼用或建筑用集料多采用传统小型锷式破碎机生产，加工的碎石针片状含量大，级配和材料均匀性差，采用这样的矿料很难生产出质量稳定的沥青混合料。因此，设计好的沥青混合料首先应认真抓好矿质原材料的选材，严格控制矿质原材料备料质量。2.1.2 沥青 沥青的稠度、感温性和含蜡量等指标直接影响沥青与矿料的粘结力，并由此影响沥青路面的强度和沥青混合料路用性能。各地根据气候分区选择与本地气候、交通条件相适应的沥青种类及标号，并使用优质的沥青，对预防沥青路面早期出现车辙，有效防止路面开裂，保证路面有较好的抗疲劳破坏能力具有重要的意义。高速公路因重载、超载车辆和渠化行车作用，一般宜选用稠度大、感温性小、软化点高、含蜡量低的重交石油沥青，以增大沥青混合料中沥青的粘聚力，这对预防和提高沥青混合料抗变形能力很有效。2.1.3 掺加料 沥青混合料的掺加料通常多指填料，使用比较多的如矿粉、消石灰、水泥等，此外还有用于沥青改性目的熔融或分散在沥青中的掺加料。当沥青用量一定时，填料的比表面积及掺量决定了沥青膜的厚度，矿料之间滑动变形随填料的增加而减小。通常沥青混合料采用的填料要求选用与沥青粘附性较好的石灰石球磨生产，并控制拌和楼利用回收粉尘的用量不超过填料总量的50%，如条件许可，建议另外掺加2-4%的水泥或消石灰等量替代矿粉。2.2材料组成设计的影响2.2.1 矿质混合料设计 矿料的合成比例决定了矿质混合料合成级配，JTJ032-94公路沥青路面施工技术规范要求，矿质混合料合成级配应使包括0.075mm、2.36mm、4.75mm筛孔在内的较多筛孔的通过率接近技术规范级配范围的中值，但“规范”未区别各地气候差异、道路交通条件和不同油面层位的功能要求进行合成矿料级配调整，设计时片面强调按密实级配原则设计矿质混合料，这类沥青混合料结构强度受温度影响较大，通常表现为低温抗裂性较好，高温抗变形能力差。此类教训是深刻的，国内因为沥青混合料矿料级配设计不合理，通车后不久发生早期损坏的实例恐怕不止以个位数来统计。2.2.2 马歇尔试验技术标准和最佳沥青用量选定沥青混合料各项路用性能与沥青混合料最佳沥青用量的选定息息相关，而马歇尔试验技术标准的选定范围直接决定了沥青用量选定。实践证明，设计沥青混合料马歇尔试验的稳定度、流值比较容易能满足规范要求，因此决定沥青混合料最佳沥青用量选定的主要控制性指标是目标空隙率、沥青饱和度范围、残留稳定度和动稳定度标准等。各地进行沥青混合料设计时首先应结合本地实际情况在规范规定范围内选定合适的马歇尔技术标准，以保证此确定的最佳沥青用量能够满足不同层位油面的使用功能要求。2.3施工控制的影响2.3.1 施工配合比的控制 沥青混合料材料组成设计分为目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证三个阶段，为了保证设计沥青混合料各层的结构功能，优化矿质混合料组成设计时对目标配合提出了较明确的要求，并通过目标配合比设计确定了各冷料仓材料比例和沥青用量。生产配合比设计阶段，为尽量提高拌和楼的产量，减少拌和过程中的待料、溢料现象，应使生产配合比各热料仓矿料合成级配与目标配合比合成矿料级配尽量吻合，以此保证拌和楼冷料仓同热料仓平衡供料，并真正使目标配合比优化设计的意图得到落实。实际施工中，许多承包人出于减少施工成本或提高拌和楼产量等原因考虑，施工时任意调整冷料仓供料速度或热料仓比例、调整拌和楼沥青用量的情况时常发生，使得优化配合比设计改善沥青混合料路用性能成了一句空话。2.3.2 拌和温度和拌和时间控制 拌和楼生产时，沥青和骨料的加热温度与拌和时间控制将直接影响沥青混合料的均匀性和质量。当沥青或骨料加热温度过高，会使沥青产生老化，常见沥青混合料出现枯料、没有色泽，沥青或骨料加热温度过低或拌和时间不够时，常易出现花白料，沥青混合料均匀性差或出料温度偏低，影响摊铺和压实质量。因此，实际施工中按规范推荐温度范围选定与施工时气温相适宜的加热温度，控制好沥青混合料出料温度和拌和时间十分必要。2.3.3 沥青混合料摊铺 沥青混合料应保持连续、匀速地摊铺，为保证沥青混合料的均匀性，一般中、下油面层宜采用两摊铺机成梯队平行摊铺，表面层宜选用一台宽幅摊铺机整幅摊铺，以消除纵向接缝可能出现的不平整和结合部沥青混合料出现离析而引起松散。2.3.4 碾压过程 碾压达到的密实程度，将直接影响沥青路面使用耐久性和稳定性。当碾压欠密实时，沥青混合料矿料间未形成规定密实状况时应达到的嵌挤强度，在高温和行车荷载作用时稳定性较差，容易产生车辙。同时，由于压实未达到规定的密实度，沥青混合料内部的空气率增大，光照、热空气等长时间作用使沥青混合料发生了老化，雨水渗入孔隙后，在行车荷载作用下空隙内部动水作用增强，使沥青路面的耐久性和水稳性降低，沥青路面因此出现松散、凹陷和破坏。影响沥青混合料压实效果的因素有很多，如包括碾压设备和工艺的组合、初压和终压温度的控制、压实遍数、碾压速度、振频、振幅的控制等。2.4外界因素的影响 荷载和自然因素作用是引起沥青路面发生病害最直接原因。路面在行车荷载作用下，产生压缩、弯曲和剪切变形，当荷载瞬时最大剪切力超过沥青混合料临界开裂疲劳强度时，路面就会开裂，重载和超载车辆长时间反复作用，逐渐发展成网状裂缝，雨水渗入后，动水冲刷加速了破坏。同时，沥青路面由于长期暴露在空气中，受温度、光照、降雨、冰冻等各种自然因素作用，致使沥青混合料功能老化，其可塑和变形能力降低，加速了沥青路面的损坏。3 沥青路面早期损坏的防治沥青路面早期损坏的防治应本着“预防为主、标本兼治”的原则进行，通过合理的设计、选材，加强施工过程中各个环节的质量管理，提高沥青路面的使用品质，避免或最大限度地减少病害发生。3.1原材料质量控制切实抓好矿质原材料选材、备料生产和质量检验，从源头上对原材料备料质量加强管理。油面料碎石备料时，建议采用反击式破碎机、振动筛设备，并统一破碎机和筛分设备的规格（型号）、筛孔尺寸，保证分档碎石有较好的颗粒形状和级配。3.2优化设计对各油面层沥青混合料进行优化设计。矿质混合料设计时应采用骨架密实结构，最佳沥青用量应根据不同层位油面层需要的功能谨慎选定。为提高沥青路面的高温稳定性，江西地区施工采用的沥青用量应按最佳沥青用量OAC降低0.1-0.3%选用，中、下油面层宜取低限。重载道路或高速公路沥青路面建议对中、上面层使用沥青进行SBS改性。3.3加强拌和楼的现场管理严格监督拌和楼按监理批准的生产配合比准确配料，控制好沥青和骨料加热温度、沥青混合料的拌和时间、出料温度，保证拌和楼生产的沥青混合料质量。3.4选择配套机械设备科学、合理地选择沥青混合料拌和、运输、摊铺、压实及其配套设备的选型、组合方式和配置数量，并通过试验段检验选用设备及组合方式的适用性。3.5加强沥青路面施工质量加强沥青路面现场施工各个环节的质量管理，保证沥青混合料摊铺均匀、稳定，碾压密实。为减少沥青混合料运输、摊铺过程出现的离析，中、下油面层建议使用两台摊铺机摊铺，表面层另配备一台沥青混合料转料车与一台宽幅摊铺机联合摊铺。气温低于10度或天气下雨时不得进行沥青混合料摊铺。3.6加强公路营运期间的养护管理公路投入运营后，管理单位应经常性对公路进行病害和缺陷情况调查，及时对路面产生病害的原因进行分析，并针对性提出处理办法，使病害做到被早发 现、早处治，