瀝青混凝土路面病害成因分析
2011-11-29 來源：來源：中國(guó)鳴網(wǎng)
隨著我國(guó)各級(jí)公路建設(shè)力度的不斷強(qiáng)化及規(guī)模的不斷擴(kuò)大，瀝青混凝土路面由于行車平穩(wěn)、舒適、噪音小，以及可調(diào)節(jié)的強(qiáng)度能適應(yīng)不同的交通量的需要，被廣泛地應(yīng)用到各級(jí)公路建設(shè)中。但在使用過程中，有些路面出現(xiàn)了車轍、擁抱、松散、搓板、網(wǎng)裂、龜裂、泛油等病害，甚至導(dǎo)致大面積的破壞并失去了原有的使用能力，這些病害與原材料選擇、路面設(shè)計(jì)、施工工藝，環(huán)境因素，以及養(yǎng)護(hù)等都有著密切聯(lián)系。因此，尋找瀝青混凝土路面病害的成因，針對(duì)瀝青路面損害原因在設(shè)計(jì)、施工中加以克服，對(duì)保證瀝青路面使用性能、延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命有著指導(dǎo)意義。
1、內(nèi)部因素
1.1材料選擇不當(dāng)
（1）瀝青
瀝青的選擇依據(jù)不僅有氣候因素，還同交通荷載、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混合料類型、水文地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)壽命密切相關(guān)。瀝青質(zhì)量不佳,如含臘高,或是瀝青含量偏少,還有就是瀝青標(biāo)號(hào)過高不適宜當(dāng)?shù)貧夂驐l件,在天冷時(shí)瀝青發(fā)脆,粘結(jié)力不足,在行車的作用下松散。而且單純的根據(jù)瀝青某些技術(shù)指標(biāo)來選擇瀝青存在片面性，會(huì)影響瀝青混合料的性能。
（2）礦料
按技術(shù)規(guī)范要求，礦料必須干凈，各種礦料必須達(dá)到規(guī)范要求，強(qiáng)度通過壓碎值試驗(yàn)檢測(cè)，尺寸規(guī)格通過篩分試驗(yàn)檢測(cè)。在實(shí)際施工中難免出現(xiàn)砂料含泥量大、礦料超粒徑多、部分路段水泥穩(wěn)定級(jí)配差、缺少礫石等骨料、砂土等細(xì)粒料含量多等現(xiàn)象，這些都會(huì)加劇了路面破壞。
（3）瀝青混合料
瀝青混合料必須具有高溫穩(wěn)定性能、低溫抗裂性能、水穩(wěn)定性、抗疲勞性能、耐久性和表面服務(wù)功能等。
瀝青混合料的高溫性能首先取決于礦料的骨架，尤其集料的相互嵌擠作用，礦料級(jí)配對(duì)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性起決定性作用；瀝青混合料的低溫抗裂性能則主要取決于瀝青結(jié)合料的低溫拉伸形能力；瀝青混合料的水穩(wěn)性取決于瀝青與礦料界面的粘結(jié)力，尤其是礦料品種；抗疲勞性能取決于集料性質(zhì)、礦料級(jí)配等因素；瀝青混合料的耐久性與瀝青的老化速率密切相關(guān)，為了減輕瀝青的老化速率，混合料的空隙率應(yīng)小些。
瀝青混合料的性能要求往往相互矛盾首先，如高溫性能和低溫性能就是一對(duì)矛盾。為了提高高溫抗車轍能力，盡量多采用粗集料，減少用油量，采用較稠瀝青，但這種瀝青混合料易產(chǎn)生低溫開裂，而提高低溫抗裂性能，則要求增加用油量，采用較密級(jí)配、標(biāo)號(hào)較高的瀝青，但其易出現(xiàn)車轍、泛油、擁包；疲勞耐久性和耐久性要求混合料的低空隙與抗滑低噪聲要求的高空隙又是一對(duì)主要矛盾。瀝青混合料選擇不當(dāng)，對(duì)瀝青混合料的配合比控制不夠,特別是礦粉和瀝青用量不準(zhǔn),將會(huì)使瀝青路面早期出現(xiàn)推擁、油包、松散、露骨、坑槽等。
1.2設(shè)計(jì)不合理
現(xiàn)階段,設(shè)計(jì)工作相對(duì)滯后,具體表現(xiàn)在:
（1）設(shè)計(jì)參數(shù)
路面結(jié)構(gòu)在行車荷載作用下主要表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)加載效應(yīng),國(guó)外在近幾年有采用動(dòng)態(tài)摸量反映瀝青混合料設(shè)計(jì)參數(shù)的趨勢(shì),并研制了相應(yīng)的儀器設(shè)備。而我國(guó)目前仍以靜態(tài)回彈摸量作為設(shè)計(jì)參數(shù)。
（2）設(shè)計(jì)方法
設(shè)計(jì)不合理，一方面設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行路面設(shè)計(jì)時(shí)，普遍采用項(xiàng)目工程可行性研究時(shí)進(jìn)行的交通量調(diào)查和遠(yuǎn)景交通量預(yù)測(cè)成果，以規(guī)范規(guī)定的BZZ-100進(jìn)行軸載換算和路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算，而不是根據(jù)實(shí)際軸載進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用的累計(jì)軸載次數(shù)往往比實(shí)際軸載折算的低幾倍。根據(jù)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，瀝青面層除應(yīng)滿足車輛的使用要求外，還應(yīng)滿足雨水不滲等要求。但設(shè)計(jì)未考慮在瀝青面層下設(shè)下封層，防止雨水滲入。另一方面，路面設(shè)計(jì)厚度存在問題。路面設(shè)計(jì)厚度的依據(jù)是設(shè)計(jì)年限內(nèi)的當(dāng)量軸次，設(shè)計(jì)單位為了計(jì)算方便，一般將設(shè)計(jì)的交通量分為一定車型的標(biāo)準(zhǔn)交通量與另一類型的非標(biāo)準(zhǔn)交通量，然后確定非標(biāo)準(zhǔn)車的軸次，換算成標(biāo)準(zhǔn)車軸載的當(dāng)量軸次，最后用設(shè)計(jì)年限內(nèi)的當(dāng)量軸次，計(jì)算路面設(shè)計(jì)彎沉和結(jié)構(gòu)厚度。但生活中車輛的實(shí)際軸載遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)軸載，設(shè)計(jì)路面實(shí)際承受的當(dāng)量軸次永遠(yuǎn)大于作為其設(shè)計(jì)依據(jù)的設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累計(jì)當(dāng)量軸次。
（3）參數(shù)取值
路面設(shè)計(jì)的另一個(gè)非常重要的內(nèi)容是結(jié)構(gòu)層混合料設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)單位真正通過室內(nèi)外材料試驗(yàn)確定材料設(shè)計(jì)參數(shù)的很少,多數(shù)參數(shù)取值采用了規(guī)范推薦取值范圍的中值進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.3施工工藝缺陷
施工缺陷形成常見路面病害:
（1）壓實(shí)度
早期破壞與路基施工質(zhì)量有關(guān),特別是軟土地區(qū)。路基軟土地基不穩(wěn)定、地基換填或擠淤處理不徹底、路基填筑壓實(shí)度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均勻沉降等都會(huì)導(dǎo)致路面的早期破壞。
（2）養(yǎng)生不充分
我國(guó)公路建設(shè)的現(xiàn)狀表明,公路分期修筑,瀝青面層較薄,有相當(dāng)比例的半剛性基層養(yǎng)生不充分,鋪筑后不久便開裂了。也有不少半剛性基層鋪完后來不及鋪筑瀝青表面層便過冬,無(wú)法保證冬天不裂。還有的半剛性基層施工不好,或者習(xí)慣于用較多的含水量,或者仍有過高的細(xì)料土比例,還有的片面追求強(qiáng)度,水泥劑量較高。在這樣的半剛性基層的瀝青面層上,半剛性基層收縮裂縫的反射將不可避免地產(chǎn)生。
（3）施工中瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)
瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)按規(guī)范要求應(yīng)經(jīng)過四個(gè)階段,即目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段及驗(yàn)證階段和試拌試鋪階段,各階段對(duì)要達(dá)到的目的都有明確的要求,在施工時(shí),有的單位壓縮兩至三個(gè)階段,有的干脆憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工。
（4）瀝青混凝土拌合溫度的控制
瀝青混凝土拌和控制不好混合料拌和時(shí)溫度過高、拌合時(shí)間過長(zhǎng)使瀝青老化,失去了應(yīng)有的粘結(jié)力,在行車作用下松散、坑槽等病害。溫度過低,瀝青混和料拌合不勻,影響級(jí)配,這些也是導(dǎo)致瀝青路面有時(shí)局部松散或其它病害的原因。
（5）瀝青混凝土的攤鋪
施工機(jī)械設(shè)備陳舊、不配套,攤鋪設(shè)備斷面加寬,瀝青混合料從中間通過膠輪輸送到兩側(cè),由于距離大,必然產(chǎn)生離析,這種離析改變了瀝青混凝土生產(chǎn)配合比；其次,由于燙平板從機(jī)心向兩側(cè)懸臂較長(zhǎng),隨著攤鋪次數(shù)的增加,產(chǎn)生變形,對(duì)路面橫坡的控制也有較大影響。
（6）施工碾壓溫度過高。
2、外部因素
2.1水損壞
瀝青路面水損害問題所涉及的因素是十分復(fù)雜的。通常水損害產(chǎn)生的原因有以下4種：
（1）路面排水系統(tǒng)不健全；
（2）路面壓實(shí)度不足：
（3）路面離析；
（4）其他：集料表面粉塵太多。水通過瀝青面層的空隙或縫隙，或者由分隔帶或路肩滲入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)，若不能及時(shí)予以排除，就會(huì)浸濕務(wù)結(jié)構(gòu)層材料甚至路基土，使其強(qiáng)度下降，變形增加，承載力降低，使用壽命縮短。更為嚴(yán)重的是，進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層之間的空隙中的水分，在行車荷載作用下，會(huì)成為高孔隙水壓力和高流速的水流，沖刷層面材料并產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象，促使瀝青面層出現(xiàn)剝落、松散等病害，從而使整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的使用性能迅速破壞。
2.2氣候影響
瀝青混凝土作為道路工程材料的主要缺點(diǎn)是其強(qiáng)度和變形性能與溫度有很大關(guān)系。溫度升高時(shí)，瀝青混凝土中瀝青的粘滯度降低，礦物顆粒之間的粘結(jié)力隨著削弱，這就導(dǎo)致強(qiáng)度的降低。當(dāng)抗壓強(qiáng)度和剛度不足時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)推移、車轍、擁抱為特征的路面剪切變形和塑性累積變形。當(dāng)溫度下降時(shí)，瀝青的粘滯度增高，強(qiáng)度和剛度都提高了，但抵抗變形的能力卻大為降低。要因地制宜綜合考慮選定瀝青、瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)形式。
2.3超載影響
車輛超載引起的危害，應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)部門的重視，充分認(rèn)識(shí)超重車輛對(duì)道路和橋梁的嚴(yán)重破壞，必須采取限載措施，并提出具體政策促進(jìn)落實(shí)。改進(jìn)交通管理措施，將車輛噸位利用率控制在合理范圍內(nèi)。
2.4養(yǎng)護(hù)管理不當(dāng)
公路瀝青混凝土路面在一定的運(yùn)營(yíng)階段采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，及時(shí)把路面病害及造成病害的因素處理在萌芽狀態(tài)，才能有效延長(zhǎng)公路的中修、大修期，可降低路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)路面使用壽命，充分發(fā)揮養(yǎng)護(hù)資金的最大效益。瀝青路面在行車作用下出現(xiàn)小面積松散，個(gè)別坑槽后，未及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，特別是采用層鋪法施工的貫入式路面和表面處治，初期及時(shí)養(yǎng)護(hù)更為重要。有些養(yǎng)護(hù)人員，在混凝土路面上采取人工噴油（或?yàn)⒉紮C(jī)噴油）、人工灑料方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，結(jié)果破壞了原路面的平整度，甚至由于噴油不夠，用油量控制不平，造成泛油、推擁、松散等病害。
3、結(jié)束語(yǔ)
從上面常見病害成因可以看出,瀝青路面工程是一個(gè)系統(tǒng)工程,其病害形成原因往往不是某一個(gè)單一因素作用的結(jié)果。無(wú)論在設(shè)計(jì)方面、還是施工方面、或是路面形成后的使用、養(yǎng)護(hù)和管理等方面都存在一些不足。因此,要準(zhǔn)確了解路面病害問題的成因,選擇合理的處治對(duì)策和預(yù)防措施,在優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí),更為重要的是應(yīng)該加強(qiáng)施工管理、提高現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量,規(guī)范施工,盡量在提高瀝青路面使用性能的同時(shí),做好道路養(yǎng)護(hù)工作延長(zhǎng)使用壽命,提高投資效益。
