論高速公路瀝青路面病害分析及施工質(zhì)量的控制
2015-03-23
1.前言
隨著我國公路事業(yè)的發(fā)展，河南省高速公路的通車里程已超5千公里，但瀝青路面的病害卻一直未得到解決，裂縫、坑槽、唧漿、轍槽、泛油等早期破壞現(xiàn)象層出不窮，嚴重影響了瀝青路面的各項路用性能，大大增加了運營期間的養(yǎng)護費用。因此，對于在建或未建的瀝青路面施工，我們應(yīng)該嚴格按照施工技術(shù)規(guī)范進行瀝青路面施工的質(zhì)量控制，筆者根據(jù)工程實際，談?wù)劄r青面混合料施工質(zhì)量的控制。
2.瀝青混凝土路面病害成因分析
2.1水損壞
水損壞是產(chǎn)生瀝青混凝土路面坑槽的最主要因素。水對瀝青混凝土產(chǎn)生軟化作用（瀝青混合料含水量增加，導(dǎo)致其強度和剛度降低）、剝離作用（降低瀝青與集料的粘附性）和沖刷作用（在荷載作用下產(chǎn)生的動水壓力不斷沖刷細料），造成瀝青混凝土松散、跑料，從而形成坑槽。
2.2材料不合格
由于瀝青混合料的“貧油”現(xiàn)象，導(dǎo)致瀝青與石料的粘附性差以及瀝青混合料水穩(wěn)定性能差等材料本身路用性能不合格容易導(dǎo)致成型后的瀝青混凝土路面在荷載、水等綜合因素下產(chǎn)生病害。
2.3施工控制不嚴
在施工中由于控制不嚴造成的瀝青混合料產(chǎn)生離析、夾層以及瀝青混凝土路面壓實不達標等，都是瀝青混凝土路面發(fā)生坑槽的隱患。
壓實度不足是早期水損害最普遍的原因。據(jù)相關(guān)研究表明，熱拌瀝青混合料4%～5%的空隙率就認為是不透水的（也就是說與水損害無關(guān)），大多數(shù)瀝青混合料設(shè)計空隙率為3%～5%，當(dāng)施工完畢后，大多數(shù)要求達到92%的最大理論密度，空隙率為8%。在營運2～3年后，可以認為是達到了設(shè)計空隙率。路面壓實度不達標，空隙率高于8%，就易滲水，就會引起路面松散。
2.4其它因素
事故車輛的擠壓、劃刮和油污都會造成瀝青混凝土路面的坑槽病害。
結(jié)合湖北京珠高速公路北段的實際情況，我們通過分析，認為形成坑槽的原因主要有：
1）集料與瀝青粘性不良。
2）集料含泥量偏高。
3）瀝青混合料拌和不均勻或瀝青用量不足。
4）瀝青混合料離析。
5）瀝青混合料細集料偏多等原因。
3.瀝青混合料技術(shù)要求
材料的選擇：
拌制瀝青混合料所需的材料主要有粗集料、細集料、礦質(zhì)填料和瀝青。在配合比設(shè)計前，選取符合相應(yīng)技術(shù)規(guī)范的合格材料。
1） 粗集料的選擇
瀝青路面用粗集料包括碎石、破碎礫石、篩選礫石、鋼渣、礦渣等，但高速公路所選粗集料應(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙。試驗人員取樣時應(yīng)在不同部位隨機抽取具有代表性的試樣，在對樣品進行篩分、壓碎值、針片狀、小于0.075mm顆粒含量、表觀相對密度、吸水率、堅固性、洛杉磯磨耗損失等多項指標符合質(zhì)量要求的集料。
2） 細集料的選擇
瀝青路面的細集料包括天然砂、機制砂、石屑。所選細集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)募洌瑱C制砂的粗糙、潔凈、棱角性好，應(yīng)優(yōu)選之。
3）礦質(zhì)填料的選擇
在瀝青混合料中，礦質(zhì)填料通常是指礦粉。礦粉在瀝青混合料中起著重要作用，因此對礦粉質(zhì)量的要求不容忽視。瀝青混合料中使用的礦粉必須是采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細得到的礦粉，應(yīng)潔凈、干燥，試驗人員應(yīng)在料源取樣進行篩分、表觀密度、含水量、親水系數(shù)等指標的測定，確保所選礦粉質(zhì)量符合要求。
4） 瀝青的選擇
瀝青路面采用的瀝青標號，宜按照公路等級、氣候條件、交通條件、路面類型及在結(jié)構(gòu)層中的層位及受力特點、施工方法等，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗，經(jīng)技術(shù)論證后確定。
4.瀝青混合料配合比設(shè)計
瀝青路面質(zhì)量的好壞，關(guān)鍵在于混合料配合比設(shè)計。一個好的配合比設(shè)計，一般分為目標配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比、生產(chǎn)配合比驗證三個階段。
4.1 目標配合比設(shè)計
許多試驗人員認為目標配合比設(shè)計意義不大，最終是靠生產(chǎn)配合比來指導(dǎo)施工的，這樣實際上無法嚴格控制不同材料的比例。目標配合比設(shè)計是控制冷料倉的依據(jù)，不應(yīng)被廣大試驗人員所忽視。
1）礦料級配的選擇
對各種粗細集料進行篩分后，利用在EXECL里編制的礦料合成集配程序，對各種集料按不同的比例進行合成，應(yīng)選擇平坦的S型級配曲線，即兩頭粗、細集料少，中間集料多的級配，使混合料組成嵌擠密實型級配，并應(yīng)注意避免在（0.15～0.3）mm、（0.3～0.6）mm區(qū)間出現(xiàn)“鴕峰”級配。
2）馬歇爾試驗
馬歇爾試驗是選擇瀝青用量，確定最佳油石比的重要依據(jù)。配合比設(shè)計成敗主要靠馬歇爾試驗所測得各項指標如馬歇爾穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度、礦料間隙率、毛體積密度等的數(shù)據(jù)所確定。試驗人員應(yīng)嚴格按規(guī)范要求進行此項試驗，保證試件成型時混合料的溫度、擊實試件的高度、密度測定的精確度、試驗時的養(yǎng)護水溫等必須滿足規(guī)范要求，使所測定的數(shù)據(jù)精確度高，可靠性強，能正確指導(dǎo)我們依此數(shù)據(jù)得出最佳油石比。
3）配合比設(shè)計檢驗
確定了礦料級配和最佳油石比后，應(yīng)進行高溫穩(wěn)定性檢驗、水穩(wěn)定性檢驗和低溫穩(wěn)定性檢驗，分別進行車轍試驗、浸水馬歇爾試驗和低溫彎曲試驗，檢驗該配合比能否滿足各項路用性能。
4.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計
在目標配合比確定后，應(yīng)利用實際施工的拌和機進行生產(chǎn)配合比設(shè)計。試驗前，應(yīng)首先根據(jù)級配類型選擇振動篩篩號，使幾個熱料倉的材料不致相差太多，最大篩孔應(yīng)保證使超粒徑料排出，使最大粒徑篩孔通過量符合設(shè)計范圍要求。試驗時，按目標配合比設(shè)計的冷料比例上料、烘干、篩分，取各個熱料倉試樣進行篩分，與目標配合比一樣用EXECL程序進行礦料級配計算，選擇平坦的S型級配曲線，確定各個熱料倉集料的比例。 4.3 生產(chǎn)配合比驗證
路面正式鋪筑前，應(yīng)進行生產(chǎn)配合比驗證。拌和站用試驗室提供的目標配合比控制冷料的上料速度，根據(jù)生產(chǎn)配合比控制各熱料倉的上料比例、礦粉比例和瀝青用量，拌制瀝青混合料。在試驗段進行試鋪時，試驗人員應(yīng)在施工現(xiàn)場觀察攤鋪、碾壓過程和成型混合料的表面狀況，判斷混合料的級配及油石比，只有所有指標全部合格，此配合比才能交付使用。
5.施工過程中對集料的控制
施工過程中，對進場的每一批集料必須進行篩分試驗，確定與配合比設(shè)計時的集料級配相差是否過大，若偏差過大，會直接影響到混合料的級配，不應(yīng)繼續(xù)使用，對該批材料應(yīng)做清退處理。在清退困難且該批材料數(shù)量巨大時，應(yīng)對目標配合比和生產(chǎn)配合比進行調(diào)整，還應(yīng)定期的對熱料倉集料的級配進行篩分析，作為對混合料級配的進一步校核。
6.施工過程中對配合比的控制
由于集料的變異性，施工過程中，每天施工前都要對熱料倉的集料進行篩分析，將結(jié)果與生產(chǎn)配合比進行比較，若差異較大，立即進行調(diào)整，保證混合料的礦料級配在配合比充許的波動范圍內(nèi)。
7.施工過程中對瀝青混合料的檢驗
施工過程中，應(yīng)嚴格認真按《公路瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》完成各項試驗，保證試驗結(jié)果的準確、可靠，并及時對試驗結(jié)果進行分析，檢查穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度等各項指標是否滿足規(guī)范要求，瀝青含量是否在設(shè)計用油量正常波動范圍內(nèi)，抽提后對礦料的篩分結(jié)果與每天施工前熱料倉的礦料級配的偏差是否在正常范圍內(nèi)，如有偏差，應(yīng)檢查拌和站的生產(chǎn)工藝，并適時對配合比進行調(diào)整。
8.現(xiàn)場的攤鋪與碾壓
瀝青路面施工中，現(xiàn)場的攤鋪與碾壓是保證路面壓實度和平整度的關(guān)鍵施工工藝。碾壓結(jié)束路面冷卻后，試驗室要在路面上進行鉆芯取樣，檢測路面的厚度、測定芯樣的密度，依據(jù)該路段馬歇爾試驗的平均毛體積密度評定該路段的壓實度，鋪以平整度的測定，來評定攤鋪與碾壓工藝的質(zhì)量。
9.結(jié)束語
經(jīng)上綜述，1）試驗室在瀝青路面施工過程中從原材料選擇、配合比設(shè)計、生產(chǎn)過程中對原材料和配合比的控制以及對混合料的檢驗。2）對路面壓實度和平整度的檢驗，是保證瀝青路面質(zhì)量的關(guān)鍵。3）應(yīng)該重視事前的材料選擇、配合比設(shè)計，事中對原材料的進場檢驗、配合比的控制、混合料的檢驗，才能保證事后的壓實度、平整度滿足要求，瀝青路面的路用性能滿足要求，最終才能保證瀝青路面的質(zhì)量。
