瀝青路面早期病害的成因與分析
2015-06-23
瀝青路面由于具有表面平整、堅實、無接縫、行車舒適、耐磨、噪聲低、施工期短、養(yǎng)護維修簡便，且適宜于分期修建等優(yōu)點，在近幾年的公路工程中得到了廣泛的應(yīng)用。盡管目前瀝青路面設(shè)計方法是建立在層狀彈性理論基礎(chǔ)上的耐久性設(shè)計方法，但仍然存在著設(shè)計年限內(nèi)由于各種原因而發(fā)生的早期破壞。瀝青路面早期病害是指在通車后1 -3 年內(nèi)，呈現(xiàn)出開裂、泛油、剝落、車轍等早期破損，或者在通車當(dāng)年即發(fā)生病害，正常維修期大大提前，公路行使質(zhì)量降低，直接影響車輛運行。雖然造成瀝青路面病害的因素很多，但綜合起來主要有路面結(jié)構(gòu)設(shè)計問題、現(xiàn)場施工質(zhì)量控制、投入運營后超載車輛及養(yǎng)護管理不嚴(yán)等幾個方面?；鶎臃瓷淞芽p。
1路面結(jié)構(gòu)設(shè)計問題
設(shè)計路面結(jié)構(gòu)時應(yīng)根據(jù)瀝青路面設(shè)計規(guī)范，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，宜選用粒徑較小，空隙也小的級配混合料，盡量采用小粒徑瀝青砼，以提高瀝青路面面層的防滲性。對于選用中粗粒砼或開級配或半開級配瀝青碎石的瀝青路面，必須在瀝青面層下設(shè)下封層，防止雨水滲入。
另外，瀝青混合料配合比設(shè)計也是關(guān)鍵問題，現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范中可供設(shè)計者選擇的路面結(jié)構(gòu)單一，而且調(diào)配范圍過寬，如AC、AK結(jié)構(gòu)都具有很強的優(yōu)缺點：AC結(jié)構(gòu)具有良好的隔水性，但表面較細(xì)，抗滑指標(biāo)難以保證，而且礦料組成中往往是粗骨料浮于細(xì)集料之中，在行車荷載作用下，容易出現(xiàn)材料重新分配，因此易出現(xiàn)車轍現(xiàn)象；AK結(jié)構(gòu)是有很好的骨架，抗車轍能力強，粗糙的表面滿足了抗滑要求，但空隙率偏大，透水嚴(yán)重，極易產(chǎn)生水損壞。另一方面由于國家現(xiàn)狀所致，公路建設(shè)工期較短加上標(biāo)價偏低，碎石料場不規(guī)范，大多地材都由個體承擔(dān)，料場分散，設(shè)備落后，材料的均質(zhì)性，穩(wěn)定性均有較大的差別，盡管我們重視“目標(biāo)配合比設(shè)計”與“生產(chǎn)配合比設(shè)計”的相符性，但是在實際生產(chǎn)過程中，使生產(chǎn)配合比與實驗室配合比出入較大。這些因素都會影響集料的吸水性，更嚴(yán)重的會影響集料與瀝青的瀚附能力，使生產(chǎn)的混合料質(zhì)量大打折扣，不能有效滿足生產(chǎn)要求，這是導(dǎo)致路面出現(xiàn)一些常見病害的原因之一。
2現(xiàn)場施工質(zhì)量控制問題
路面施工過程是其質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要分為以下幾個方面：
?。?）對原材料、配合比及攤鋪溫度等質(zhì)量檢驗不嚴(yán)。
對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)，使瀝青路面早期出現(xiàn)推擁、油包、松散、露骨、坑槽等；施工機械設(shè)備陳舊、不配套，使混合料的配合比計量、拌和均勻性、壓實度、平整度等受到很大影響；瀝青混合料拌合溫度的控制，規(guī)范要求比較嚴(yán)格：對石油瀝青拌合出廠溫度要求在120～165℃，而實際上有些施工單位在拌合溫度控制方面不是那么嚴(yán)格，時高時低很不穩(wěn)定，有的瀝青砼拉到工地量測將近180℃，而有時不足110℃，溫度過高可能導(dǎo)致瀝青老化、變質(zhì)，沒有粘性使瀝青混合料松散，混合料就壓不實，就會出現(xiàn)推移，發(fā)生微裂。溫度過低，瀝青混合料拌合不勻，從而影響了級配。
?。?）瀝青混合料攤鋪過程的控制。
瀝青混合料面層的攤鋪目前國內(nèi)問題比較大，總的來說走兩個極端，一方面，高等級公路攤鋪要求全斷面攤鋪設(shè)備如ABG或費格勒2000型，另一方面，低等級公路用的還是過去20世紀(jì)60至70年代的攤鋪設(shè)備，面過窄，沒有自動找平系統(tǒng)，完全憑經(jīng)驗憑操作人員的感覺進(jìn)行施工，事實上高等級公路有些監(jiān)理工程師對雙向四車道的高速公路要求全斷面攤鋪，只考慮到了橫坡容易掌握和消除了縱向接縫，所帶來的弊端卻是顯而易見的。首先，由于攤鋪斷面寬，瀝青混合料從中間通過鉸輪輸送到兩側(cè)由于距離大必然產(chǎn)生離析，這種離析改變了瀝青混合料的生產(chǎn)配合比。其次，由于燙平板從機心向兩側(cè)懸臂較長，隨著攤鋪次數(shù)的增加產(chǎn)生變形，對路面橫坡的控制也有較大影響，此外，由于全斷面攤鋪需要較大拌合能力，當(dāng)拌合站較小時，容易造成攤鋪機時開時停使路面控制。落后攤鋪機對路面影響也較大，縱橫接縫處理問題也較多，特別是碾壓受到限制，不容易控制在規(guī)范要求的碾壓溫度內(nèi)完成全部碾壓工序，難以達(dá)到要求的瀝青混合料壓實度。
?。?）基層施工過程的控制。 基層是承擔(dān)面層傳遞的車輛荷載的主要承重層，基層的強度及穩(wěn)定直接關(guān)系面層的強度和穩(wěn)定性。基層施工過程中的主要控制環(huán)節(jié)是：
a、基層、底基層的表面清除不干凈。在鋪筑上一結(jié)構(gòu)層前，若路面結(jié)構(gòu)層及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干凈，在雨水作用下，浮層細(xì)料變軟被行車擠壓造成的高壓水流沖刷成漿，進(jìn)而波及到瀝青面層表面；
b、基層松鋪系數(shù)（或基層標(biāo)高）控制不嚴(yán)而導(dǎo)致的二次補加層，因二次補加層與下層基層無法緊密連接，自身厚度又較小，因而極易松散，進(jìn)而引起瀝青層的網(wǎng)裂、松散、坑槽等破壞；
c、部分基層壓實度不足。在最大干密度確定的情況下，基層的壓實度與混合料中粗、細(xì)集料的比例特別是粗粒料的含量密切相關(guān)，當(dāng)粗集粒含量很大時，即使壓實度超過100%，并不表示該基層已經(jīng)密實。因此，要適當(dāng)增大碾壓噸位、增加碾壓遍數(shù)，確?；鶎拥揭?guī)定壓實密度。
?。?）施工過程中的路面污染。 當(dāng)前許多公路投標(biāo)項目劃分太細(xì)，路基撟涵、路面、工程都嚴(yán)重平整度，在同一路段上施工單位較多，加上工期較緊，平行作業(yè)，相互影響，如在瀝青混合料攤鋪底面層中面層時，路基施工單位要刷邊坡，挖邊溝，其他路段的車輛也通行，導(dǎo)致路面污染嚴(yán)重，從而使路面上層鋪設(shè)，層與層之間的粘結(jié)受到影響，特別是當(dāng)瀝青面層較薄時，在車輛高速行駛荷載作用下，瀝青路面產(chǎn)生脫落，推擁、扭曲裂縫，我們經(jīng)常見的橋面鋪裝被拉開、拉裂就是這方面原因所致。此外，路面鋪設(shè)完后其他作業(yè)工序的機械，包括交通工程，中央分隔帶，路基填土，有些機械在上面停留漏柴油使路面污染，嚴(yán)重的地方，造成路面局部松散、剝落。
3投入運營后超載車輛的嚴(yán)重?fù)p害 瀝青混凝土路面國家設(shè)計規(guī)范仍然采用彎沉值控制，使用年限采用累計折合成標(biāo)準(zhǔn)荷載次數(shù)作為控制指標(biāo)，而對重型車，特別是超重型車輛對路面結(jié)構(gòu)強度的影響卻沒有過多過細(xì)的保證，規(guī)范中的折算系數(shù)并沒有考慮路面承載極限能力，一旦超出極限荷載的行駛將導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷。促使路面開裂、推擁，甚至局部下陷，導(dǎo)致路面破壞。而目前高等級路面上或其它等級的公路上，超重型車輛，特重型車輛隨處可見，因此對瀝青路面的損害是非常大的。 總之，瀝青混凝土路面常見病害的產(chǎn)生有多方面的因素，無論設(shè)計方面、還是施工方面，或是路面形成后的使用、養(yǎng)護和管理等方面都存在一些不足。鑒于目前瀝青路面病害早期化的特點，在優(yōu)化設(shè)計的同時，更為重要的是應(yīng)該加強施工管理、提高現(xiàn)場施工質(zhì)量，規(guī)范施工，盡量在提高瀝青路面使用性能的同時，延長使用壽命，提高投資效益，以保證其良好的服務(wù)能力。
