淺談城市道路瀝青混凝土路面病害

摘要: 根據(jù)目前交通量、車輛荷載的日益增大以及新建快速路的大量修筑的情況, 針對(duì)城市道路瀝青混凝土路面的病害, 分別從裂縫、車轍、翻漿等方面提出了預(yù)防措施與治理方法。

關(guān)鍵詞: 瀝青混凝土路面; 路面病害; 預(yù)防措施

中圖分類號(hào): U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

1 瀝青路面破壞形式

　　瀝青路面的路用性能要求路面具有一定的強(qiáng)度、剛度、平整度和足夠的承載能力, 同時(shí)具有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫開(kāi)裂性。瀝青路面的破壞形式主要包括裂縫、車轍、翻漿、擁包等。

1.1 路面縱橫向裂縫

　　瀝青路面建成初期會(huì)產(chǎn)生各種形式的裂縫, 這些裂縫對(duì)瀝青路面使用功能一般無(wú)明顯影響, 但隨著表面水分的侵入, 會(huì)使路面結(jié)構(gòu)層甚至路面的強(qiáng)度、承載力下降, 加速瀝青路面的破壞。

　　裂縫是路面早期破壞最常見(jiàn)的病害之一, 它的危害在于從裂縫中不斷進(jìn)入水分使基層甚至路基軟化, 導(dǎo)致路面承載力下降, 加速路面破壞。

　　其中包括橫向裂縫和縱向裂縫兩部分。

　　( 1) 橫向裂縫。橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類。荷載性裂縫是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)和施工質(zhì)量低劣, 或由于車輛嚴(yán)重超載, 致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其疲勞強(qiáng)度而開(kāi)裂。非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式, 它分瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫兩種情況。

　　道路出現(xiàn)橫向裂縫要及時(shí)治理, 否則灌進(jìn)雨雪水, 冬天凍融后, 對(duì)道路的破壞將非常嚴(yán)重。進(jìn)水后道路病害破壞的發(fā)展一般可分為3 個(gè)階段。第一階段, 初期表現(xiàn)為裂縫部位鼓脹, 沿裂縫逐漸形成微量?jī)鋈谒缮⒒彝练刍? 材料密度降低, 將面層材料拱起。第二階段, 沿裂縫灌入雨雪水, 存于水泥碎石與瀝青路面的結(jié)合層之間, 由于行車碾壓推擠摩擦作用, 將水泥和

　　微粒材料同雨雪水在行車的壓力作用下唧出。如遇連陰雨天氣水泥碎石層以上灌入的雨雪水使路面出現(xiàn)嚴(yán)重凍融和行車的作用下密度降低, 雖然進(jìn)入冬季, 一般從路面上看不見(jiàn)裂縫。第三階段, 形成病害后在雨雪水作用下, 路面出現(xiàn)坑凹, 甚至出現(xiàn)搓板路, 隨時(shí)間的推移, 將導(dǎo)致龜裂病害的發(fā)生, 嚴(yán)重時(shí)路面粒料被行車推擠帶走, 出現(xiàn)路表面開(kāi)裂性坑槽。

　　( 2) 縱向裂縫?？v向裂縫可分為兩種情況: 一種情況是由于路基壓實(shí)度不均勻?qū)е碌穆访娌痪鶆虺料菟鸬目v向裂縫; 另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時(shí), 兩幅接茬未處理處, 在行車荷載作用下, 易形成縱向裂縫?？v向裂縫多發(fā)生在半填半挖路基處, 主要由路基的不均勻沉降造成。道路縱向裂縫如治理不及時(shí), 長(zhǎng)時(shí)間雨雪水的灌入, 2 m 以外部分滑動(dòng)加快, 行車道在重載車的作用下, 在3 m～4 m 部位出現(xiàn)第二道裂縫, 這時(shí)第一道與第二道裂縫之間形成一個(gè)板塊, 這一板塊開(kāi)始下沉, 出現(xiàn)順行車道區(qū)一個(gè)U 型路面帶, 嚴(yán)重時(shí)對(duì)路面發(fā)生條塊形碎裂, 對(duì)行車的影響非常大。

1.2 車轍

　　車轍是在行車荷載重復(fù)作用下, 路面產(chǎn)生累計(jì)永久性的帶狀凹槽。它主要是由于瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)不合理、穩(wěn)定性差或由于基層及面層施工時(shí)壓實(shí)度不足, 使輪跡帶處的面層和基層材料在行車荷載反復(fù)作用下出現(xiàn)固結(jié)變形和側(cè)向剪切位移引起。其病害屬變形類型, 除了影響行車舒適外, 車轍還對(duì)交通安全有直接影響。在正常情況下, 車轍有3 種類型: 一是由于荷載作用超過(guò)路面各層的強(qiáng)度而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性車轍; 二是瀝青混凝土側(cè)向變形造成的流動(dòng)性車轍; 三是施工中瀝青面層本身的壓密問(wèn)題而造成的車轍。

　　車轍形成的因素很多, 主要有瀝青混合料配比、瀝青等級(jí)、級(jí)配和交通荷載、環(huán)境溫度、施工中的壓實(shí)等因素。車轍變形主要來(lái)源于瀝青混合料的黏滯流動(dòng)和一定程度的壓實(shí)作用, 瀝青混合料層在高溫下由于車輪反復(fù)碾壓, 產(chǎn)生橫向剪切流動(dòng), 容易造成車轍。另外施工中瀝青含量偏多, 瀝青稠度偏低, 礦料級(jí)配中細(xì)料過(guò)多, 礦粉摻量過(guò)大也會(huì)產(chǎn)生車轍。

1.3 翻漿

　　翻漿是寒冷地區(qū)道路的一種凍害現(xiàn)象。這種現(xiàn)象主要是土基水源的補(bǔ)給和氣溫的變化所造成的。當(dāng)冬天氣溫降低, 路基上部土體溫度降低到- 3 ℃～- 5 ℃時(shí), 土體內(nèi)的毛細(xì)水和薄膜水都開(kāi)始凍結(jié)。如果凍結(jié)線暫時(shí)停留在某一深度處, 下層未凍區(qū)內(nèi)的毛細(xì)水和薄膜水會(huì)源源不斷地向凍結(jié)線處聚集, 并隨即凍結(jié)形成一個(gè)含有大量冰晶體的聚冰層。隨著凍結(jié)線的逐漸向下推移和停留, 在更深處還可能形成新的聚冰層。與此同時(shí), 路基土體發(fā)生不均勻凍脹, 路面被抬高, 甚至出現(xiàn)凍脹裂縫, 嚴(yán)重者可能隆起幾十厘米。春天氣溫回升, 路基的冰晶開(kāi)始從凍層上部融化, 或從上、下兩面融化。因而路基中部化凍比兩側(cè)快, 并形成一個(gè)凹槽, 路基凹槽中大量水分不能排出, 甚至變成稀泥, 就使道路失去承載能力。道路在行車作用下路面被進(jìn)一步壓壞, 泥漿從路面裂縫里擠出來(lái), 產(chǎn)生翻漿的現(xiàn)象。直至凍層完全化凍, 水分疏干后, 路基才逐漸恢復(fù)承載力。

2 病害預(yù)防措施

2.1 預(yù)防裂縫與車轍的措施

　　嚴(yán)格控制瀝青混合料的質(zhì)量, 選用高低溫性能好、抗老化性能好、含蠟量低、黏度高的優(yōu)質(zhì)瀝青。在條件許可的情況下, 可在瀝青中摻加各種類型的改性劑, 以提高其性能指標(biāo)。采用改性瀝青可解決路面抗滑及耐久性問(wèn)題, 使瀝青路面的熱穩(wěn)定性、冷穩(wěn)定性和使用壽命都得到較大的提高, 道路病害的出現(xiàn)頻率顯著下降, 日常養(yǎng)護(hù)工程量及工程成本大大降低。骨料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性強(qiáng)、嵌擠作用好、與瀝青黏附性能好的集料。如果骨料呈酸性則應(yīng)添加一定數(shù)量的抗剝落劑或石灰粉, 確?；旌狭系目箘兟湫阅? 同時(shí)應(yīng)盡量降低骨料的含水量。另一方面, 還應(yīng)注意混合料級(jí)配的確定以及瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、抗疲勞性及低溫抗裂性。路面表面特性和耐久性是一對(duì)矛盾, 相互制約, 照顧了某一方面性能, 可能會(huì)降低另一方面性能。

2.2 預(yù)防翻漿的措施

　　其一, 根據(jù)道路等級(jí)和交通量要求, 選擇合適的面層類型和適當(dāng)厚度。瀝青混凝土面層已采用二層式或三層式, 其中一層須采用密級(jí)配。當(dāng)各層均為瀝青碎石時(shí), 基層表面必須做下封層。其二, 設(shè)計(jì)時(shí), 對(duì)空隙率較大、易滲水的路面, 需考慮設(shè)置排除結(jié)構(gòu)層內(nèi)積水的結(jié)構(gòu)措施。其三,用石灰土、石灰礦渣土、石灰碎石土等作為路面基層, 這些材料水穩(wěn)性好、整體強(qiáng)度高并有板體作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 作為路面基層可防翻漿。其四, 加強(qiáng)路面或?qū)⒙访嫦乱欢ㄉ疃纫詢?nèi)易致翻漿的土( 如粉土) 換填好土( 如砂礫) 。其五, 用瀝青、瀝青土、瀝青氈紙、塑料布等做成封閉式隔離層隔斷土壤水分的滲入和聚流, 也可用有反濾層的礫石及其他粒料做成透水性隔離層, 以排除滲入土基水和防止地下水上升。其六, 用爐渣、碎磚、壓縮的泥炭、松柏樹(shù)皮、氣泡互不連通的泡沫聚苯乙烯塑料等作隔溫層,阻止路基凍結(jié)線向深處推移, 減薄凍層。其七, 用顆粒均勻的礫石、碎石等作透風(fēng)的導(dǎo)溫層, 使土體迅速向深處凍結(jié), 在離路面較近處不致形成有害的聚冰層。

3 治理方法

3.1 裂縫的治理方法

　　為防止雨水由裂縫滲透至路面結(jié)構(gòu), 對(duì)于細(xì)裂縫( 2 mm～5 mm) 可用改性乳化瀝青灌縫; 對(duì)大于5 mm 的粗裂縫, 可用改性瀝青( 如SBS 改性瀝青) 灌縫。灌縫前, 須清除縫內(nèi)、縫邊碎粒、垃圾, 并使縫內(nèi)干燥, 灌縫后, 表面撒上粗砂或3 mm～5 mm 石屑。

3.2 車轍的治理方法

　　如僅在輪跡處出現(xiàn)下陷, 而輪跡兩側(cè)未出現(xiàn)隆起時(shí), 則可先確定修補(bǔ)范圍, 一般可目測(cè)或?qū)⒅背呒茉诎枷萆? 與長(zhǎng)直尺底面相接的路面處可確定為修補(bǔ)范圍的輪廓線, 沿輪廓線將5 cm～10 cm 寬的面層完全鑿去或用機(jī)械銑削, 槽壁與槽底垂直, 并將凹陷內(nèi)的原面層鑿毛, 清掃干凈后, 涂刷0.3 kg/m2～0.6 kg/m2 黏層瀝青, 用與原面層結(jié)構(gòu)相同的材料修補(bǔ), 并充分壓實(shí), 與路面接平。如在輪跡的兩側(cè)同時(shí)出現(xiàn)條狀隆起, 應(yīng)先將隆起部位鑿去或銑削, 直至其深度大于原面層材料最大粒徑的2 倍, 槽壁與槽底垂直, 將波谷處的原面層鑿毛, 清掃干凈后涂刷0.3 kg/m2～0.6 kg/m2 黏層瀝青, 再鋪筑與面層相同級(jí)配的瀝青混合料, 并充分壓實(shí)與路面接平。

　　如因基層強(qiáng)度不足, 水穩(wěn)性不好等原因引起車轍時(shí), 則應(yīng)對(duì)基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)或?qū)p壞的基層挖除, 重新鋪筑。新修補(bǔ)的基層應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的水穩(wěn)性, 堅(jiān)實(shí)平整; 如原為半剛性基層, 可采用早期強(qiáng)度較高的水泥穩(wěn)定碎石修筑。但基層厚度不得小于15 cm。修補(bǔ)時(shí)應(yīng)注意與周邊原基層的良好銜接。

3.3 翻漿的治理方法

　　一是采取切實(shí)措施, 使路面排水順暢, 及時(shí)清除雨水進(jìn)水井垃圾, 避免路面積水和減少雨水下滲。二是對(duì)輕微翻漿路段, 將面層挖除后, 清除基層表面軟弱層, 施設(shè)下封層后鋪筑瀝青面層。三是對(duì)嚴(yán)重翻漿路段, 將面層、基層挖除, 如涉及路基, 還要對(duì)路基處理之后, 鋪筑水穩(wěn)性好、含有粗骨料的半剛性材料作基層, 并用適宜的瀝青結(jié)構(gòu)層進(jìn)行修復(fù)。并做排除路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)積水的技術(shù)措施。

4 結(jié)語(yǔ)

　　影響瀝青路面破壞的因素很多, 也很復(fù)雜, 應(yīng)該引起足夠重視。在實(shí)際工作中, 應(yīng)根據(jù)其成因從路面設(shè)計(jì)、原材料進(jìn)場(chǎng)到具體施工, 有針對(duì)性地采取一系列預(yù)防和改善措施。同時(shí)必須建立、健全質(zhì)量保證體系, 從管理部門、設(shè)計(jì)部門到施工部門, 層層重視、層層控制、層層落實(shí)。只有這樣, 才能從根本上減少瀝青路面破損現(xiàn)象的發(fā)生, 使城市道路建設(shè)質(zhì)量全面提高, 更上新臺(tái)階。