沥青路面病害处治

八、养护建议8.1病害分类及成因分析病害分类根本上参照《公路沥青路面养护技术标准》JTJ073.2-2001和《公路技术状况评定标注》JTGH20-2007，考虑到广东地区湿热、重载交通的情况，出现了几种标准没有明确的路面破坏形式：基层强度缺乏、路面结构层排水不畅造成唧浆坑槽等病害。龟裂龟裂主要是由于路面的整体强度缺乏而引起的。其原因可能是路面结构设计不合理，路基路面压实度缺乏，路面材料配合不当或未搅拌均匀，也可能是由于路面出现横向、纵向裂缝后未及时封填，致使水分渗入下部结构，尤其在融雪期间冻融交加，加剧路面的破损。同时，沥青老化也是导致沥青面层形成网裂、龟裂的原因之一。8.1.2纵向裂缝造成纵向裂缝的一种情况是由于路基压实不均匀，或路基、路面产生不均匀沉陷而引起的；另一种情况是沥青面层分幅摊铺，接茬处未处理好，在行车荷载和各种自然因素作用下形成纵缝；车辙边缘有时也易产生纵缝。横向裂缝荷载性裂缝是由于路面设计不当或施工质量低劣，或由于车辆严重超载，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断裂；在某些地方，还出现因为面层与基层间的粘接不好出现面层与基层的层间滑移裂缝。非荷载性裂缝主要有沥青面层温度裂缝和基层反射性裂缝。这种病害比拟普遍。温度裂缝在寒冷地区随着温度下降，沥青材料变硬，并开始收缩，表现为收缩裂缝；在高温、温差大地区因太阳照射强烈，昼夜温差大，沥青面层中产生较大的温度应力。这种应力的反复作用使沥青路面表现为疲劳裂缝。基层反射裂缝主要与基层的收缩性和抗裂性有关。在收缩性小、抗裂性好的半刚性基层上，沥青面层的裂缝与柔性基层路面没有明显的差异。在有些地区因施工流程的衔接不当，造成半刚性基层长时间裸露曝晒，形成可见、不可见干缩裂缝，这种裂缝或早或迟会在较薄的沥青面层中反映出来，从面增加沥青面层的裂缝总数。坑槽主要是面层的网裂、龟裂、小面积的松散、沉陷及人为造成的面层损坏、修补损坏等未及时进行科学的养护，在行车荷载和雨水等自然因素作用下逐渐形成坑槽，特别值得一提的是水损坏性坑槽。水损坏是雨水透入路面结构层后，集聚在结构层中，在车辆荷载作用下，使路面产生的破坏现象，它是沥青路面早期破坏最常见的现象之一。其形成过程可归纳如下：在开始阶段，水分浸入沥青与集料的界面，以水膜或水气的形式存在，由于外表张力的作用，影响沥青与集料的粘附性。在反复载荷的作用下，轮胎对路面的挤压搓揉作用及路面间的真空吸附作用加速沥青膜与集料的剥离，渐渐地，沥青路面外表层开始出现麻面，松散，掉粒，产生坑洞，最后形成坑槽。其具体表现为：外表层产生坑洞由于沥青混凝土的不均性，坑洞是在局部沥青混凝土空隙率较大处产生的。这种破坏现象在很多高速公路普遍存在，都会产生沥青剥落现象，造成路表坑洞外表层和中面层同时产生坑洞，进而局部外表产生网裂和形变。雨水渗透到外表层和中面层内，较大的交通流量使这两层内的局部集料上的沥青剥落，导致外表产生网裂，形变和向外推挤，或产生坑洞。在冰冻地区，冬季的雪水渗透并滞留在沥青面层内，春季升温产生反复冻融，沥青面层内的自由水也会使沥青面层产生水损坏。唧浆、坑洞水透过沥青面层滞留在半刚性基层面，在大量快速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层细料，形成灰白色浆。灰浆通过缝隙被行车压挤到路外表。轻微的，可使路面网裂或变形。严重的，可能产生坑洞。在雨季，此类病害更易产生，且在水泥混凝土板缝处的沥青混凝土面层产生的坑洞尤其严重。沉陷由于路基水文地质条件差，在行车荷载和路堤静荷载作用下产生的应力超过了土体本身的抗剪强度，引起路基、路面较大的工后沉降，这种沉降极具不均匀性，差异性过大即在路面上产生较大的不平整和凹陷变形，并逐渐伴随着横向或纵向裂缝。一般软土地基最为明显，高填方路堤、半填半挖路段也常有出现，是比拟严重的结构性病害。车辙车辙是在行车荷载重复作用下，路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽，它是由于渠化交通导致的沥青路面的主要病害，当车辙到达一定深度时，由于辙槽内积水，极易发生车辆滑移而导致交通事故。结构性车辙由于荷载作用超过路面各层的强度，发生在沥青面层以下，包括路基在内的各结构层的永久变形这种车辙宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面成凹形。流动性车辙是指在高温条件下，车轮碾压反复作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定极限，使流动变形不断积累形成车辙，两侧有一定程度的隆起现象。压实缺乏引起的车辙是指由于沥青面层压实缺乏，致使通车后的第一个高温季节混合料继续压密，在交通荷载的反复作用下，空隙率不断减少，到达极限剩余空隙率才趋于稳定。它不仅产生压实变形，而且平整度迅速下降。稍微严重的车辙病害是无法采用预防性养护措施修复的。泛油沥青路面在日照或行车作用下，沥青会从混合料的底部和下部向外表移动，使外表沥青过多；另外，在高温雨季，雨水侵入沥青与集料粘附性不好的混合料中，导致沥青从集料外表剥离向外表移动，同样使外表沥青过多；在沥青路面施工时，拌合楼控制差导致沥青混合料含油量高，造成泛油。以上三种原因是导致沥青路面泛油的主要原因。抗滑性能缺乏抗滑性能缺乏，容易使车辆在高速行驶时突然打滑，造成事故。我国沥青路面外表抗滑性能迅速下降的主要原因是：①沥青标号过高(针入度偏大)，沥青用量过多，路面渐渐泛油，构造深度下降，甚至变成光滑的油面。②粗集料不耐磨，迅速磨光。由于广东省属于南方多雨地区，雨量充足。在进行路面级配设计时，往往可能考虑到抗滑表层的密水性能，防止抗滑性能缺乏的出现。通过对多条高速公路抗滑性能检测，标准定义养护质量标准为SFC≥40是比拟适宜；因此定义SFC＜40为抗滑性能缺乏，建议需要进行外表层处理。基层强度缺乏基层强度缺乏主要是由于半刚性基层的开裂，导致沥青层出现反射裂缝。雨水进入，基层软化，出现路面强度缺乏，路表弯沉偏大。路表弯沉大于路面设计容许弯沉，强度系数SSI评定为中及以下的路段定义为基层强度缺乏，需要采取浅层注浆措施处理。路面结构层排水不畅由于广东省属于南方多雨地区，雨量充足；在进行沥青路面加铺维修的过程中，沥青路面的层间水无法排出，往往在进行加铺层施工后，在行车荷载作用下，会导致加铺层出现拥包、坑槽病害。需要在路肩，甚至主车道设置横向排水盲沟，排除层间水。8.2养护措施高等级沥青路面常用的养护措施主要有预修补、雾封层、微表处、碎石封层、超薄磨耗层、薄层热拌沥青混凝土、铣刨罩面、就地热再生和厂拌热再生等。各种养护措施的技术要求参见如下。预修补预修补是指在路面实施养护措施前，针对原路面裂缝、坑槽、松散、老化等病害的预处理技术，一般包括封缝、局部修补坑槽、雾封层和应力吸收层等措施。封缝包括裂缝填封和裂缝密封两种处理方式：裂缝填封主要针对活动性裂缝，首先根据裂缝的几何形状进行开槽，然后进行清理、枯燥，最后再选择填缝料进行填封。裂缝密封主要针对非活动性裂缝，无需对裂缝开槽，可直接采用热压缩空气清理，然后填装密封剂。活动性裂缝冬天宽度较大，夏天宽度较小，典型的活动性裂缝夏天的宽度一般大于3mm，而冬天的宽度一般可增长15%~100%；非活动性裂缝的宽度一般小于3mm，处于裂缝开展的初期，且较多地出现在冬季气候温和的地区。路面裂缝的密度，或裂缝的数量以及出现的频率可以采用裂缝率〔crackingrate〕表示。裂缝率为每1000m2路面的裂缝长度，单位为：m/1000m2。如果单条裂缝的长度均为3.75m，那么单车道每公里路面的裂缝率即为该公里路面的裂缝条数。封缝常作为预处理措施，用于其它养护措施实施前，对路面的非结构性裂缝，如横向裂缝、纵向裂缝以及轻微的块状裂缝进行修补，到达阻止水分侵入路面，保护路面结构的目的。适应于各种等级交通量和气候条件，但在气温相对较高、日气温变化幅度较小、气候枯燥的情况下应用效果最好。但在重载交通下，封缝措施的使用寿命较短。封缝措施的主要功能属性为封水，其余各种附属功能属性见图所示。在实施其它养护措施前需对路面坑槽进行修补。坑槽修补的工序一般为坑槽的成型、清理和枯燥、涂粘结层、修补材料的准备和摊铺、坑槽的压实和封边修整工作。当原路面出现较为严重的松散、老化现象时，会对原路面和新铺结构层间的粘结性能造成不利影响，此时，宜采用雾封层作为预处理措施，以提高原路面与新铺结构层间的粘结性能。图8.2.1封缝的功能属性当路面的裂缝密度属严重时〔裂缝率20≤CR≤50〕，单独的养护措施缺乏以防止路面反射裂缝的出现，此时需对路面裂缝进行处理并加铺应力吸收层，之后再应用其它的养护措施。雾封层雾封层是一种将乳化沥青稀释液或特制路面保护剂喷洒在现有沥青路面上的养护技术。目前常用的雾封层按使用材料可分为两大类，一类是普通乳化沥青类雾封层，另一类是含“再生剂”类沥青乳液。普通乳化沥青类雾封层使用材料是普通乳化沥青稀释液，由普通沥青、乳化剂和水稀释而成，它能改善路表状况，增强路面密水性能；含再生剂类雾封层使用的材料是含“再生剂”类的沥青乳液，由石油溶剂、改性沥青、沥青活性再生剂特制而成，它在发挥普通沥青雾封层作用的根底上，能对老化路面中的沥青进行再生，恢复其局部路用性能。雾封层能密封原有沥青路面外表层，提高密级配路面的密水性能，防止骨料进一步松散剥落；同时能封闭细小裂缝，为老化的路表补充新鲜沥青，延长路面使用寿命。也可以使用在碎石封层上，用以固定碎石，防止车辆受到飞溅碎石的破坏。雾封层可作为临时性养护措施应用在轻交通或中等交通的道路上。雾封层应用后会降低路面抗滑性能，宜用在原路面抗滑性能优良的状况下，即SFC≥54，BPN≥55，TD≥0.8。雾封层的本钱较低，使用寿命较短，其主要的功能属性是密水，其余各种附属功能属性见图所示。图雾封层的功能属性微表处微表处是采用专用设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上，并很快开放交通的具有高抗滑和耐久性能的薄层。微表处混合料按矿料公称最大粒径的不同，可分为MS-2型和MS-3型。MS-3型微表处，公称最大粒径为9.5mm，适用于高速公路、一级公路的罩面和车辙填充；MS-2型微表处，公称最大粒径为4.75mm，适用于轻交通或中等交通的高速公路，以及一、二级公路的罩面。级配设计良好的微表处不仅具有卓越的密水性能，还具有良好的抗滑性能，同时可修复路面的其它轻微损坏。假设微表处混合料的级配较细，那么抗滑性能会衰减很快；假设级配较粗，那么会难以满足密水性能的要求，同时会带来较大的行驶噪音。原路面裂缝、坑槽病害修复的完好程度会严重影响到微表处的使用性能。在路面裂缝较多的情况下〔裂缝率5≤CR≤20〕，宜考虑结合应力吸收层一起使用。在气候过于炎热或寒冷的情况下施工会对稀浆混合料的破乳速度造成不利影响。微表处措施的主要功能属性为密水，其余各种附属功能属性见图所示。图8.2.3微表处的功能属性碎石封层碎石封层是指用专用设备即碎石封层车将单一粒径的石料及沥青胶结料几乎同时洒布在路面上，在胶轮压路机碾压下，使胶结料与石料之间有充分的外表接触，以到达它们之间最大限度的粘结，从而形成保护原有路面的沥青碎石磨耗层。碎石封层可修复原路面的裂缝、松散、老化等病害，并提供抗滑性能优越的罩面层。单层碎石封层不适宜修复原路面的车辙病害。设计或施工的不当，将会造成碎石封层出现碎石松散现象，影响行车平安。可使用碎石预裹覆技术提高碎石的粘结性能，同时也可与雾封层配合使用以防止松散现象的出现。碎石封层用沥青必须具备足够的粘结性。碎石封层用集料应洁净、枯燥、无风化、无杂质，具有足够的强度和耐磨耗性，且应具有良好的颗粒形状和凹凸不平的外表。碎石封层措施的主要功能属性为封闭裂缝，其余各种附属功能见图所示。图碎石封层的功能属性超薄磨耗层超薄磨耗层是用专用机械将间断级配的热拌沥青混合料直接铺筑在改性乳化沥青粘结层上，总厚度约1~3cm，可快速开放交通的薄层结构。具有代表性的超薄磨耗层结构是UTAC-10和壳牌公司的专利产品Novachip®。超薄磨耗层可以提供卓越的抗滑性能，同时可修复路面的轻微裂缝、松散、老化等病害，并可减少行驶噪音，增强路面的横向排水能力。该技术的关键在于薄层结构与原路面之间的沥青粘结层，要求沥青粘结层具有很强的粘结性能和封水性能。原路面裂缝、坑槽病害修复的完好程度会严重影响到超薄磨耗层的使用性能。在路面裂缝很多的情况下〔裂缝率20≤CR≤50〕，宜考虑结合应力吸收层一起使用。超薄磨耗层的主要功能属性为功能恢复，其余各种附属功能见图所示。图超薄磨耗层的功能属性薄层热拌沥青混凝土薄层热拌沥青混凝土是将新拌沥青混合料直接摊铺在路面上，厚度约2~4cm的薄层结构，具有代表性的混合料类型为AC-13C，SMA-10和OGFC-10。AC-13C可修复路面车辙和其它轻微病害，提供优良的平整度水平，并具有一定的抗滑性能，造价廉价，施工技术易于掌握；SMA-10具有优良的抗车辙和抗滑能力，能提供优良的平整度水平，密水性能强，耐久性能好，外表美观；OGFC-10具有卓越的抗滑性能，能减少路面行驶噪音和雨天水雾，能提供优良的平整度水平，具有抵抗车辙的能力。但OGFC-10宜采用高黏沥青，并需适时清理路面孔隙。薄层热拌沥青混凝土在路面裂缝很多的情况下〔裂缝率20≤CR≤50〕，宜考虑结合应力吸收层一起使用。薄层热拌沥青混凝土作为养护措施，不能提高原路面结构承载能力，应应用在原路面结构性能良好，没有结构性损坏的路段。施工前必须认真修复原路面裂缝、坑槽、修补损坏等破坏，对于大于15mm的车辙应预先处治，在混合料摊铺前需喷洒粘层沥青。SMA-10的主要功能属性为结构补充，其余各种附属功能属性见图-1所示。OGFC-10的主要功能属性为结构补充，其余各种附属功能属性见图-2所示。图-1SMA-10的功能属性图-2OGFC-10的功能属性铣刨罩面铣刨罩面是指将路面状况较差的沥青面层铣刨后，再加铺热拌沥青混合料，以恢复路面的使用性能，铣刨厚度一般为2~5cm。铣刨罩面适用于不存在结构性损坏，且功能性损坏相对较为严重的路面，如40≤SFC≤48、2.3≤IRI≤3.5、20≤CR≤50。应积极考虑再生利用技术，对铣刨的沥青混合料进行处理，以节约资源，保护环境。铣刨罩面的主要功能属性为结构恢复，其余各种附属功能属性见图所示。图铣刨罩面的功能属性就地热再生就地热再生是采用专用的就地热再生设备，对沥青路面进行加热、铣刨，就地掺入一定数量的新沥青、新沥青混合料、再生剂等，经热态拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现对外表一定深度范围内的旧沥青混凝土路面再生的技术。它可以分为复拌再生、加铺再生两种。再生厚度一般为2~5cm。复拌再生是将旧沥青路面加热、铣刨，就地掺加一定数量的再生剂、新沥青、新沥青混合料，经热态拌和、摊铺、压实成型。掺加的新沥青混合料比例一般控制在30%以内。加铺再生是将旧沥青路面加热、铣刨，就地掺加一定数量的新沥青混合料、再生剂，拌和形成再生混合料，利用再生复拌机的第一熨平板摊铺再生混合料，利用再生复拌机的第二熨平板同时将新沥青混合料摊铺于再生混合料之上，两层一起压实成型。就地热再生适用于不存在结构性损坏，且功能性损坏相对较为严重的路面，如40≤SFC≤48、2.3≤IRI≤3.5、20≤CR≤50。再生时原路面应具备以下条件：①原路面整体强度满足设计要求；②原路面病害主要集中在外表层，通过再生施工可得到有效修复。③原路面沥青的20℃针入度不低于20〔0.1mm〕。原路面上有稀浆封层、微表处、碎石封层、超薄磨耗层等养护措施时，应经充分试验论证，判断是否适宜直接使用就地热再生技术。改性沥青路面的就地热再生，也宜进行专门论证。就地热再生的主要功能属性为结构恢复，其余各种附属功能属性见图所示。图就地热再生的功能属性厂拌热再生厂拌热再生是将回收沥青路面材料〔RAP〕运至沥青拌和站，经破碎、筛分