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城市道路瀝青路面病害原因分析及預防?

壹、瀝青路面病害原因分析

1,瀝青質量問題

由於近年來國家城市基礎設施建設,城市道路建設項目較多,建設資金有限。因此,道路結構層的厚度設計和材料的使用都是以經濟適用為原則,而不著重研究交通量和使用壽命的變化。和高等級瀝青路面壹樣,各省市在上層使用進口瀝青,中層和地面層使用國產瀝青。就國內瀝青而言,能夠滿足規範要求的廠家並不多,數量也非常有限,無法滿足國內建設規模的需要。

2.設計規範中存在的問題

目前國家柔性路面設計規範仍采用彎沈值控制,路面設計標準軸載為雙輪組單軸,軸載100kN。瀝青混凝土路面設計應考慮三個指標:容許回彈彎沈、彎拉應力和剪應力。在交通量較小的支路上鋪瀝青時,只能采用容許彎沈值進行設計;容許回彈彎沈值和剪應力用於設計瀝青碎石面層。標準軸載累計數和設計壽命內換算成標準軸載的累計數作為控制指標。

在路面設計中,壹方面,交通車輛的調查數據是為通行能力服務的,沒有考慮超載的問題,使得設計中無法獲得準確的軸載,造成設計壽命內累計標準軸載與事實不符的情況。這樣,對於壹些道路,從壹開始就減少累積標準軸數,使得設計彎沈值過大,基層和低基層拉應力過小,導致路面整體剛度不足,路面過早破壞。

此外,在經濟利益的驅動下,80%的貨車都是超載的,而正是這部分超載車輛加速了路面的損壞,促使路面開裂、推擠,甚至部分下沈。

3.氣候的影響

(1)低溫開裂。瀝青材料在較高溫度下具有良好的應力松弛性能,溫度升降引起的變形不會產生過大的溫度應力,但當溫度急劇下降時,瀝青材料逐漸硬化並開始收縮。此時,半剛性基層底部會產生拉應力。當拉應力瀝青混合料的應力松弛跟不上溫度應力的增加時,混合料的剛度會急劇增加。由於瀝青路面受到約束,壹旦路面內部產生的收縮拉應力或拉應變超過瀝青混合料的抗拉強度,瀝青路面就會開裂,產生裂縫。由於瀝青路面寬度有限,收縮路面結構的相互約束較小,低溫裂縫以橫向裂縫為主。

(2)溫度疲勞裂紋。這種裂縫主要發生在日溫差大的地區。由於溫度的反復升降,瀝青路面的溫度應力被耗盡,使得瀝青混合料的極限拉應變變小。另外,瀝青的老化增加了瀝青的勁度,降低了應力松弛性能,最終達到極限抗拉強度,導致路面出現裂縫。瀝青路面具有高溫軟化的特性。雖然在設計和施工中盡可能降低油石比,采用集料級配最大限度地增加高溫穩定性,但在車輛的長期作用下,仍然會產生車轍。泛油壹般發生在高溫天氣,溫度升高導致瀝青軟化點不適應。

4.瀝青混凝土配合比設計中存在的問題

根據規範要求,瀝青混凝土配合比設計要經歷四個階段,即目標配合比設計階段、生產配合比設計階段、驗證階段和試拌攤鋪階段。每個階段對要達到的目的都有明確的要求。施工時,有的單位壓縮兩三個階段,有的單位單純憑經驗施工。因此理論與實踐存在較大偏差,導致瀝青混凝土存在先天不足。另壹方面,由於現狀,政績工程建設周期短,加上低價中標,砂石料場不規範。材料大部分由個體企業承擔,堆場分散,設備落後,材料的同質性和穩定性差異較大。雖然大部分單位在施工前都做了篩選分析,在施工中也進行了配合比的試驗和調整,但由於差異很大,不可能做到非常準確,導致路面出現壹些常見的病害。

5、瀝青混凝土拌和溫度控制

石油瀝青的拌和溫度要求在120 ~ 165℃,但實際上壹些施工單位由於設備和人員素質的原因,拌和溫度控制不穩定。溫度過高可能導致瀝青變質,沒有粘度使瀝青混凝土松散;溫度過低,瀝青混合料攪拌不均勻,影響級配。這些也是瀝青路面出現局部松散或其他病害的原因。瀝青混合料從拌和站拌和運輸到攤鋪現場後,空氣與混合料的溫差壹般大於120℃。另外,速度引起的相對風速比較大,會導致混合料在到達現場之前溫度下降很大。冷卻範圍由外向內逐漸減小,最嚴重的冷卻區域出現在堆面與馬槽的接觸面。降溫的劇烈程度取決於運輸時間、速度、溫度、保溫措施等因素。

6、瀝青混凝土攤鋪

目前攤鋪設備斷面加寬,瀝青混合料通過膠輪從中間向兩邊運輸。由於距離較遠,必然會發生離析,從而改變瀝青混凝土的生產配合比。其次,由於熨平板懸臂從機器中心到兩側較長,隨著攤鋪次數的增加,會變形,對路面橫坡的控制也有很大影響。

此外,在將混合料從運輸車卸到攤鋪機料鬥的過程中,接觸面的面料,尤其是兩側車的接觸面的面料,最終由每輛車內的刮板送到螺旋布料器,即每輛車料冷卻範圍最大的面“冷”料集中布料, 並且表層材料冷卻範圍大,正常碾壓過程中壓實度難以達到要求,是路面出現松散、坑窪、滲水損壞的原因。

7.平行交叉作業對路面質量的影響

參與城市道路建設的單位很多,比如自來水、雨水汙水等地下管線、供熱、燃氣、電信、電力、有線電纜、道路照明等。由於平行交叉作業,工期緊,影響路面質量。比如,土基碾壓成型後,管道單位挖溝布管,管道單位壹般不註意回填土的壓實質量,造成局部不均勻沈降;又如瀝青混凝土鋪築底層和中層時,道路照明施工單位要鋪設燈桿和電纜,無法封閉交通,導致道路汙染嚴重,從而影響路面各層之間的粘結,特別是瀝青面層較薄時,在車輛高速行駛荷載的作用下,瀝青路面會出現脫落、推擠和扭曲裂縫。

二、路面病害的防治措施

1,設計

從現行設計規範來看,結構層設計過薄,路面基層和底基層不能滿足交通荷載的作用。路面結構設計能滿足瀝青路面強度和承載能力的要求,特別要考慮特大車輛荷載對路基和路面的影響。

(1)設計半剛性路面時,應選擇抗沖刷性能好、幹縮系數和濕縮系數小、抗拉強度高的半剛性材料作為基層。

(2)瀝青面層選用具有良好松弛性能的優質瀝青。在沒有優質瀝青的情況下,應采取措施改善瀝青的性能。

(3)在穩定性滿足要求的前提下,優選針入度高的瀝青作為瀝青面層。

(4)瀝青面層采用密實瀝青混凝土。

(5)應采用合適的瀝青路面厚度,以保證半剛性基層在使用壽命期間不會產生幹縮裂縫和溫度收縮裂縫。

2.建築

優秀的設計和合理的工期是建築高質量的基礎,科學的施工是高質量的保證。首先是材料的選擇,尤其是堆場要固定,選擇1 ~ 2廠家供應材料,保證施工進度,使材料級配始終處於受控狀態,不能偏離級配中心線太遠。在施工過程中,從以下幾個方面進行控制:

(1)半剛性基層碾壓時嚴格控制含水量,混合料含水量不能超過壓實所需的最佳含水量或控制在施工規範允許範圍內。

(2)半剛性基層碾壓後,應及時養護。

(3)半剛性基層碾壓後,或最遲固化後,應立即使用乳化瀝青作為透層或封層。

(4)透層或封層完成後,應盡快鋪築瀝青面層。瀝青的選擇很重要,要選擇符合各種規範要求的瀝青,尤其是瀝青針入度和延度指標必須嚴格控制。由於近年來氣候變暖,規定範圍內的瀝青標號應選擇低等級瀝青。另外,底油和底油瀝青應使用與瀝青混凝土相同的瀝青,尤其是油石比的選擇要考慮底油和底油返油的影響。瀝青混凝土施工時,必須有專人負責交通管制,禁止非施工車輛上路,防止路面機械漏油,保持道路整潔。

3.維護

(1)提前采取措施,預防瀝青路面可能出現的病害。根據路面的用途和自然條件,可以預先選擇壹些合適的材料對路面進行預防和處理。通過早期有效的預防,路面上的壹些病害是可以避免或延緩的。

(2)瀝青路面出現病害時應及時修復。維護管理的經驗告訴我們“小洞不補,大洞吃虧”。如果路面上的壹些病害能夠得到及時有效的處理,不僅會對路面造成很大的破壞,還可以節省養護管理資金,保證交通安全。

三、路面病害的處理方法

1,路面裂縫

(1)對於路面基層溫度收縮和幹縮引起的縱向和橫向裂縫,如果裂縫寬度小於6mm,宜用鐵刷清理裂縫,用壓縮空氣吹去灰塵,然後用熱瀝青或乳化瀝青填縫密封。

(2)接縫寬度大於6mm時,應填瀝青砂或細瀝青混合料,搗實後用烙鐵封口,然後打磨、掃勻。有條件的也可采用改性乳化瀝青混合料進行封層。

(3)對於因土基或路面基層強度不足而產生的裂縫,應先處理土基或基層,再修補路面。

(4)通過技術經濟比較,先鋪設乳化瀝青稀漿封層、熱瀝青封層或土工布,然後在面積稍集中、路基強度較好的裂縫處施塗熱瀝青封層。

2.凹坑松動了

(1)若麻面因低溫施工而松散,可收集松散材料。當溫度上升到20℃以上時,松動的零件將被清理幹凈,噴油密封將被重做。噴灑熱瀝青0.8kg/m2 ~ 1.0kg/m2後,撒3 mm ~ 5mm厚石屑或粗砂(5m3/100m2 ~ 8m3/100m2),用輕型壓路機壓實。如果是在低溫多雨的季節,也可以用乳化瀝青進行封閉處理。

(2)因溫度過高和粘結劑氣化而造成的松散病害應清除並重鋪。

(3)基層或土基因強度不足、軟變形而松散時,應先處理基層或土基的病害,加固符合要求後再重做路面面層。

3、瀝青路面坑槽

(1)路面基層狀況良好,修補方法如下:

①確定損壞部分的範圍和深度,按照“圓孔方形補償”的原則,畫出與道路中心線大致平行或垂直的等高線(正方形或長方形)。

(2)根據溝槽的輪廓應挖至坑底穩定部分,其深度不得小於原坑的最大深度,溝槽壁應垂直。

(3)清除罐底和罐壁的松動部件、灰塵和雜物,在幹凈的罐底和罐壁上塗上粘性油。

(4)填入瀝青混合料(潮濕或低溫季節,宜采用乳化瀝青混合料),視坑深采用單層或雙層填築整平。

⑤用小型壓實機壓實,新填部分應略高於原路面,雙層填築應分層壓實。

⑥采用熱修養護車,用加熱板加熱坑邊路面,對加熱軟化後的路面進行整修,噴灑乳化瀝青,加入新的瀝青混合料,然後攪拌攤鋪,用壓路機壓實。

(2)路面基層損壞,應先處理基層病害,再修補面層。

(3)在持續雨雪的寒冷季節,為控制坑槽的擴大,可利用現有路面材料臨時填補坑槽,待天氣好轉後再按規範要求修復坑槽。

4.路面下沈

(1)對於僅由面層不均勻沈降引起的裂縫和輕微沈陷,如果土基和基層密實穩定,沈陷部分可刷掃,沈陷部分可噴粘瀝青後填至與原路面平齊。

(2)對於因土基或基層結構破壞而引起的沈陷,應先修復土基和基層,再修復面層。

(3)因路基沈陷造成路面嚴重損壞,礦料已松動脫落形成坑槽的,應按坑槽的修補方法進行處理。

(4)如果橋涵臺背因填土不密實而發生不均勻沈降,可采用以下處理方法:

(1)挖出瀝青面層,在沈陷部分鋪好基層後重做面層;

(2)對於臺背填土密度不夠,用打夯機械做夯實;

③軟土地基應進行換土處理,換土深度取決於軟土地基的厚度。填築和換填材料應采用強度高、透水性好的級配材料,如碎石、礫石土、工業廢渣等;

⑤采用註漿加固。

四。結論

總之,造成城市道路瀝青路面病害的原因是多方面的,在設計和施工上都存在壹些不足。在實際工作中,應根據其原因,從路面設計、原材料進場到混凝土施工,采取壹系列預防和改善措施,從根本上減少瀝青路面病害的發生,把城市道路建設質量提高到壹個新的水平。

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