高等级公路沥青路面病害与养护的探讨

1、2011年 第 6期 (总第 208期 黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJINo6, 2011(Sum No208高等级公路沥青路面病害与养护的探讨郝雷杰(邯郸市青红高速公路管理处 摘要 :对道路破损类型及其产生原因进行了分析 , 而且提出了有关裂缝修补 、 稀浆封层等沥青路面的预防 性养护技术 。关键词 :沥青路面 ; 早期病害 ; 维修处治中图分类号 :U416. 217文献标识码 :C文章编号 :10083383(2011 06010302收稿日期 :201104151高等级公路沥青路面主要病害及成因1. 1裂缝类(1 横向裂缝 。 横向裂缝是指垂直于行车方

2、向的裂缝 , 是半刚性基层沥青路面的典型病害之一 。 按其成因不同 , 横 向裂缝又可分为荷载型裂缝与非荷载型裂缝两大类 。 荷载 性裂缝是由于设计不当 、 施工质量低劣及车辆严重超载 , 致 使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度 而开裂 。 非荷载型裂缝是由于温度 、 湿度的变化路面结构层 产生收缩而引起的 , 半刚性基层的收缩裂缝及其面层的反射 裂缝大多是横向裂缝 。(2 纵向裂缝 。 产生的原因有两种可能性 , 一种情况是 沥青面层分段摊铺时 , 两幅接茬处未处理好 , 在车辆荷载与 大气因素作用下逐渐开裂 ; 另一种情况时由于路基压实度不 均匀或由于路基边缘受水浸蚀产生不

3、均匀沉陷而引起的 。(3 不规则裂缝 。 不规则裂缝主要表现为路基路面强 度不足 , 特别是路面基层强度不足 , 基层被压碎开裂 , 造成路面产生不规则的裂缝 ,以及路面基层强度不均匀 、 疲劳强度 不足产生的开裂 。(4 龟网裂缝 。 龟网裂缝其初始形态是沿轮迹带出现 单条或多条平行纵缝 , 逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝 形成龟裂 。 主要是由于路面的整体强度不足而引起的 , 其原 因可能是路面结构设计不合理 , 路基路面压实度不足 , 路面 材料配比不当或未拌合均匀等 ; 也可能是由于路面出现横向 或纵向裂缝后未及时封填 , 致使水分渗入下层 , 尤其在融雪 期间冻融交加 , 加剧了路

4、面的破损 。 沥青在施工期间以及在 长期使用过程中的老化也是导致沥青面层形成网裂的原因 之一 。1. 2变形类(1 车辙 。 车辙表现为沿行车带出现横向高差 , 是高等 级公路上的主要病害 , 是路面使用性能降低和导致损坏并要 求进行路面维修的最主要原因 。 主要是由于沥青混合料级配设计不合理 ,稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不 足 , 使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出 现固结变形和侧向剪切位移引起 。 另外 , 重载和超载车辆过 多也是产生车辙的重要原因 。 车辙一般是在温度较高的季 节 , 沥青面层在车辆的反复碾压下产生永久变形和塑性流动 面逐渐形成 。 车辙通常是在

5、伴随着沥青面层压缩沉陷的同 时 , 出现侧向隆起 , 二者组合起来构成车辙 。(2 沉陷 。 沉陷是由于路基 、 路面产生竖向变形而导致 路面下沉的现象 。 产生的主要原因是 由于路基局部填筑 不密实或路基有墓穴 、 枯井 、 树坑 、 沟槽等 , 当受到水的浸蚀 而沉陷 , 造成的局部沉降 ; 土质路堑排水不畅 , 路床下部路 基过湿润而产生不均匀沉降 , 引起路面局部下沉 ; 由于路 基 、 路面在自然因素和行车作用下 , 达到进一步密实和稳定 , 引起的均匀沉降 , 一般不会引起路面破坏 ; 路基或基层强 度不足或填挖路基强度不一致 , 在车辆荷载作用下 , 路基或基层结构遭破坏而引起沉

6、陷 ; 桥头路面沉降不均匀而引起 沉陷并与桥面发生错位 。(3 搓板和波浪 。 搓板和波浪是指路面产生纵向连续 起伏 , 似搓板状的变形 。 搓板或波浪产生的主要原因 路面 组成材料设计不合理或施工质量差 , 导致路面材料不足以抵 抗车轮水平力的作用 ; 路面基层强度不够 , 稳定性差 ; 面层与基层之间存在不稳定的夹层 ,面层在行车荷载的作用下 推移变形而形成的波浪 (搓板 。 1. 3松散类(1 坑槽 。 路面中出现的碗状坑洞 , 坑槽通常是松散 、 龟裂等其他破损进一步发展的结果 。 坑槽主要原因 : 由于 面层材料粘结力不足或行车的反复作用下 , 被磨损 、 碾碎出现细料散失 、粗骨料

7、外露 , 进而骨料失去联结 ; 路面严重龟 裂养护不及时 ,随着雨水的下渗造成路面面层破损 ; 路面 基层强度不足造成基层破损而产生的路面坑槽 。(2 脱皮 。 脱皮是指路面面层发生层状脱落现象 , 主要发生在纵坡大的路段 ,由于路面与基层的粘结不牢 , 加之汽 车频繁制动产生的路面面层与路面基层的层状分离现象 。(3 松散 。 松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗 粒脱落 , 在车辆的作用下沥青面层呈松散状态 , 从表面向下 发展的渐进过程 。 1. 4水损害沥青路面在存在水分的条件下 , 在路面结构层设计时 , 没有充分考虑路面结构内部排水 , 雨水经路表渗入后 , 没有 良好的排水通路

8、, 积聚在路面结构内 , 在交通荷载和温度涨 缩的反复作用下 , 造成路面的水损害 。 沥青路面的水损害从 机理上分析的主要原因表现如下 。 外因 : 超载车辆使动水 压力增大 , 易发生水损坏 ; 公路所处地降雨量 ; 公路交通 组成 ; 行车速度有关 。 内因 : 沥青混合料的水稳定性不 足 , 水的作用下沥青与石料剥离 ; 沥青混合料空隙率过大 , 水渗入沥青结构层发生水损坏 ; 混合料的离析 、 压实度不足 、 结构层间不做防水处理或处理不当 ; 不重视防排水设 计 , 路面结构层排水不畅 ; 路面结构形式单一 , 结构设计不 合理 。1. 5其他类型(1 表面磨光 。 路面原有粗构造

9、衰退或丧失 , 路表光 滑 。 外在原因 :沥青路面在车轮反复滚动摩擦作用下 , 集料 表面被逐渐磨光 , 有时还伴有沥青的不断上翻 , 从而导致沥 青表面面层光滑 。 内在原因 :集料质地软弱 , 缺少棱角 , 或矿 料级配不当 , 粗集料尺寸偏小 , 细料偏多 , 或沥青用量偏多 等 。(2 泛油 。 沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移 动 , 使表面有过多沥青的现象称作泛油 。 主要原因有沥青用 量过多 ; 新建沥青混凝土路面在高温重型车辆反复作用下进 一步压实 , 易导致沥青路面内部过多的自由沥青向上运动产 生泛油 ; 高温季节的雨水侵入下 , 由于粘结原因 , 沥青会从集30总第

10、208期 黑龙江交通科技 第 6期料表面剥落并向上移动 , 产生泛油 。 在绝大多数情况下 , 泛 油仅产生在行车道上 , 而且是间断式的片状分布 。(3 冻胀 。 沥青路面产生冻胀主要是在冻融时期 , 因为 水的侵入和路基土的水稳定性能差 , 在冬季低温且路基地下 水位较高情况下 , 由于冰冻的作用 , 路基上层积聚的水分冻 结后引起路面胀起并开裂 。(4 翻浆 。 因路基湿软 , 路面出现弹簧 、 破裂 、 冒浆的现 象 。 高等级公路沥青路面翻浆是水 、 土质 、 温度 、 路面和行车 荷载五个主要因素综合作用的结果 。 其中水 、 土 、 温度构成 翻浆的三个自然因素 , 缺少任何一个

11、因素都不可能形成翻 浆 。2高等级公路沥青路面早期病害预防预防为主为沥青路面早期病害处治最有效方法 , 以下状 况要进行预防性维修 :(1 面积在 10m 以内 , 由于沥青剥 离 , 细集料跑出 , 表面呈蜂窝状 ; (2 纵横方向 1m 范围内沉 降值超过 2cm 的局部沉降点 , 行车出现明显的跳动 ; (3 水 渗透到基 层 , 发 现 路 面 龟 裂 、 网 裂 , 出 现 基 层 冲 刷 翻 浆 ; (4 由于沥青路面的水稳定性和热稳定性差 , 路面出现推 移 、 车辙 、 拥包 , 推移 、 拥包 , 车辙长度在 10m 范围内的点 , 导 致路面上出现局部纵向推移成搓板 、 横

12、向推移出现车辙 ; (5 柔性和刚性结合部位等裂缝出现错台 , 错台差大于 5mm 的位置出现纵横向裂缝 。3高等级公路沥青路面早期病害处治3. 1处治措施和方法(1 如果高等级沥青路面出现唧浆 , 即路面出现网裂 , 但没有明显的变形 , 可以采用涂刷一层改性乳化沥青的方 法 , 这样防止雨水的渗透 。 假若出现裂缝 , 但在 5mm 内并未 出现明显的错台 , 但无啃边现象 , 这时为了防止雨水的渗透 , 我们可以用灌热沥青的方法作防水处理 ; 而裂缝大于 5mm 的 , 则进行处理时应采用改性沥青灌缝或灌缝胶 。 对于裂缝 极大的 , 必须开挖裂缝两边的沥青混凝土 , 然后用水稳定好 ,

13、 再用收缩性小的半刚性材料处理基层 , 最后摊铺时必须用新 的混合料 。 (2 面层松散和局部沉降的处治 , 修路王热烘添 加适当的新料可以处治面层上的病害 , 另外 , 人工搅拌必须 要均匀 , 压实补强 , 开放交通必须在地表温度降低 50 以下 后才能实施 。 (3 功能性破坏和路面车辙该如何处治呢 ? 近几年来 , 从改性沥青混合料的生产施工过程看 , 延缓路面 车辙的有效方法必须采用改性沥青混合料来处治 , 这样 , 不 仅能提高路面的通行功能 , 而且还能改善其通行功能 。 3. 2处治技术要求(1 表观确定的病害面积四周扩大 10 15cm ; 修补范 围应在用 3m 直尺检查大

14、于 5mm 的点内 ; 此范围四周线应 与标线呈垂直和平行状 , 做到横平竖直 。 (2 修补处治的床 面应无杂物和浮灰 、 保持干净 、 更应无松动的集料 , 床低应无 龟裂 、 唧泥和渗水现象 , 要进行下一道工序 , 必须将潮湿床面 烘干 。 (3 修补的四周要布满不能流动的粘油层 ; 冷补胶要 涂刷于四周接缝面层 ; 四周接缝填料要约高一点 , 振压遍数 要加大 , 四周填料的密度要有所提高 ; 多层次修补要形成宽 度大 于 10cm 的 台 阶 ; 离 析 现 象 不 能 出 现 于 修 补 表 面 。 (4 分层填 筑 时 , 可以适当调整下面层的厚度 , 上 面 宜 厚 4cm

15、, 松铺系数应控制在 116 12之间 ; 若有病害的两处 坑槽相距不到 1m , 则应在面层连成一个修补面 ; 为保证接 口平顺 , 四周接口应用 3m 直尺检查小于 5mm ; 要保证平整 度 , 就必须首先用细的集料填边碾压 , 然后先压边再逐渐向 中间推进 , 压实度能保证平整度 , 而补料温度更是不能低于 120 , 要保证每层压实机具都能下去正常工作 , 采用小型 机具作业 , 就必须保证维修开口的面积 , 一般碾压遍数不得 少于 5 6遍 , 以确保每层的压实度 。4高等级公路处治质量检查高等级公路处治质量检查是高等级公路病害处理的重 要环节 , 用一根长度合适的尺子在处治评估结

16、束后对其路面 进行补平整度的检查 , (标准 :一般平整度不能大于 5mm 。 有时还得采用核子密实度仪快速法测定当处修补面积的 30%左右来修补压实度 。 修补完后 , 每个季度进行一次检 查 , 每一年度进行一次综合性评价 , 并基本保证返修率不能 超过 5%。 用这种措施在处理高等级公路沥青路面的早期 病害中效果非常明显 , 它既能保证路面具有良好的服务能力 和使用功能 , 还能降低后期的大中修次数和费用 , 同时也大 大减少在养护工程中对行车的影响 , 养护管理单位能对沥青 路面的早期病害给予足够的重视 。养护部门要科学地确定公路路面的养护对策 , 提高养护 质量 , 合理使用养护资金

17、 , 以建立科学的养护管理方法 。 同 时养护部门还应建立一种有效的运作机制 , 此机制应做到尽 早发现 , 及时处治 , 以使路面的养护工作做得更加完善 。 因 为只有这样 , 公路的社会效益和经济效益才能更好地发挥出 来 。参考文献 :1孙禾 辽宁省公路沥青路面病害特点及养护对策的研究 J 北方交通 , 2008, (1 2张洪亮 . 高等级公路沥青路面早期破损分析及防护 J 科技 信息 (学术版 , 2007, (14 :88, 1083赵晶宇 . 沥青路面早期破损原因及防护措施 J 山西建筑 , 2007, 33(17 :304305(上接第 102页 表 4级配碎石动三轴弹性模量试验

18、结果试件 编号 含水率 /%密实度 /%K 1K 2相关 系数1390260870420089 22593319250384090 3595226020416087 45100216870433090 589018936050080 67510016939050080 739530025041082 8595267460451080 9894176280480090级配碎石弹性模量随应力状态而变化的非线性特性表 明 , 处于路面结构半刚性基层上的 级配碎石上基层和处于 土基上的级配碎石底基层 , 由于所处的应力状态不同 , 它们 的弹性模量取值也不同 。 表 5是级配碎石分别用于上基层 及底基层时 , 根据弹性层状理论分析