對瀝青路面設(shè)計(jì)及病害的應(yīng)對
2015-06-01
瀝青路面具有良好的力學(xué)性能、路用性能、舒適的行車性能以及可便捷地施工養(yǎng)護(hù)等優(yōu)點(diǎn)， 在世界各國得到了廣泛的應(yīng)用， 從鄉(xiāng)村道路到城市道路， 從三級路到高速公路， 均被普遍采用， 成為公路建設(shè)的首選路面結(jié)構(gòu)型式。在我國， 已建成、在建、重建的高速公路中有90%以上都采用了瀝青路面。
一、瀝青路面的主要病害成因
1 . 1 瀝青路面的非荷載型病害
非荷載型裂縫不是由行車荷載引起的裂縫, 而是自然條件下的自然損害。瀝青路面剛完工后一般都會(huì)產(chǎn)生各種形式的裂縫, 隨著各種非載型的破壞, 路面的裂縫越來厲害, 從導(dǎo)致路面強(qiáng)度下降。影響瀝青路面非荷載型裂縫的因素是: ( 1 ) 瀝青品種和品質(zhì)。油源、低溫延度、粘度、針入度、勁度、含臘量和抗老化性能等; ( 2 ) 瀝青混合料的組成。礦料級配、瀝青含量、集料品種。( 3 ) 面層的厚度。對于溫度裂縫, 厚度的影響不明顯, 對于反射一裂縫, 面層越厚, 反射裂縫出現(xiàn)得越晚、越少。( 4 ) 基層材料的收縮性?；鶎硬牧系氖湛s性越小, 面層裂縫越少。( 5 ) 土基。砂土路基多于粘土路基。(6)氣溫。最低溫度和溫度變化率。此外, 路齡、交通量、應(yīng)力集中、施工原因都對裂縫的產(chǎn)生有影響。
1 . 2 瀝青路面的荷載型病害
瀝青路面的荷載型裂縫主要由于行車荷載作用, 車輛渠道化行駛, 重載車輛和輪胎壓力增加而引起的裂縫。由于瀝青混合料是一種粘彈性材料, 其強(qiáng)度和模量都隨溫度升高而急劇下降。在相同的條件下, 瀝青混凝土的強(qiáng)度和回彈模量變化很大, 在路面適應(yīng)的溫度范圍內(nèi)其值相差幾倍到幾十倍。正是這種原因, 路面在車輛荷載過大的反復(fù)作用下, 底部的裂縫會(huì)逐漸擴(kuò)展到上部并使瀝青面層產(chǎn)生開裂破壞。另外再加上排水不良, 瀝青路面的混合料變硬或變脆, 都可能出現(xiàn)裂縫。在我國各農(nóng)村公路、高速公路上普遍存在。這種車轍的情況在夏季特別嚴(yán)重, 并隨著時(shí)間的推移在逐年加重。尤其是到了高溫時(shí)節(jié), 公路瀝青路面的行車道上的輪跡帶承受著大量重車的反復(fù)作用, 瀝青混合料因在高溫下的強(qiáng)度不足, 導(dǎo)致它不足以抵抗重輪荷載的反復(fù)作用, 輪下的瀝青混合料產(chǎn)生剪切變形而側(cè)向流動(dòng), 輪跡帶變形下凹, 形成槽形的車轍。
1 . 3 水對瀝青路面嚴(yán)重化損害
關(guān)于瀝青路面病害成因, 在這里要特別提到是水對瀝青路面的嚴(yán)重危害。一般情況下, 瀝青路面在存在水分條件下, 它所經(jīng)受的荷載壓力, 會(huì)促使溫度的上升和下降反復(fù)無常。由于水有動(dòng)力的作用, 當(dāng)水分逐步侵入到瀝青層面與集料的層面的交界處時(shí), 瀝青膜就會(huì)漸漸地從材料表面漸漸退去。水分侵入瀝青與集料的界面, 以水膜或水氣的形式存在, 影響瀝青與集料的粘附性。從而并導(dǎo)致材料之間的粘結(jié)力的喪失而發(fā)生路面的破壞現(xiàn)象。
二、瀝青路面病害的預(yù)防措施
2 . 1 從實(shí)際設(shè)計(jì)方面入手
設(shè)計(jì)方面, 鑒于重載交通的發(fā)展, 因此對公路瀝青路面的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采取新的理念, 它不僅要應(yīng)付車輛的載荷程度、預(yù)防雨水的滲透, 而且還應(yīng)注重公路的長遠(yuǎn)規(guī)劃使用等要求。在路面設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)做好仔細(xì)勘探, 考察好地質(zhì)條件, 選用優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青面層, 并在一些軟基嚴(yán)重地段增加路基及路面基層的強(qiáng)度, 如插朔料排水板、打碎石樁等; 其次在穩(wěn)定度滿足要求的前提下, 根據(jù)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范, 應(yīng)該選用針入度較大的瀝青做瀝青面層, 選用粒徑較
小, 空隙也小的級配混合料, 以提高瀝青路面面層的防滲性; 施工方面, 盡量采用細(xì)粒徑瀝青砼, 嚴(yán)格控制基層施工碾壓時(shí)的含水量, 在瀝青面層下設(shè)置封層, 防止雨水滲入。對瀝青混合料的集料組成進(jìn)行優(yōu)化,選擇適合地質(zhì)和環(huán)境的結(jié)構(gòu)形式, 使路面設(shè)計(jì)參數(shù)符合實(shí)際, 讓最佳含水量控制在施工規(guī)范容許的范圍內(nèi)。
2 . 2 從防止車轍方面入手
在重交通荷載作用下, 易發(fā)生車轍變形。在材料方面, 瀝青混合料的高溫強(qiáng)度不足, 混合料熱穩(wěn)定性不足, 因此應(yīng)使用溫度穩(wěn)定性好的瀝青, 例如用聚合物( 如S B S ,SBR 等) 改性瀝青, 提高瀝青混合料穩(wěn)定度,試驗(yàn)還分析表明, 集料的級配組合, 對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性起決定性的作用, 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)同時(shí)考慮瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。另外, 改善結(jié)合料與礦料粘結(jié)強(qiáng)度的能力, 使其滿足設(shè)計(jì)使用期間交通條件的要求。在車輛通行的過程中, 也可以適當(dāng)考慮超載車輛, 選擇合理的地基處理方法, 避免瀝青路面的不均勻沉降。
2 . 3 從預(yù)防水損害方面入手
水是危害路面造成水損害破壞的主要因素, 因此, 做好排水設(shè)計(jì)是避免造成水損害的一個(gè)方面。當(dāng)前的問題是, 瀝青面層本身是透水的, 即使是很致密也難免會(huì)因?yàn)r青混合料攤鋪時(shí)的離析而造成的局部透水。在自然條件下, 雨季是人力所無法控制的, 因此雨季水進(jìn)入瀝青面層內(nèi)部是不可避免的。過去由于技術(shù)方面等原因, 瀝青路面在設(shè)計(jì)上, 很少考慮到路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部排水問題, 而是普遍設(shè)計(jì)了埋置式路緣石, 阻礙了滲入路面內(nèi)部水的排出, 致使瀝青混合料的抗水損害能力嚴(yán)重不足。因此, 要提高瀝青面層的壓實(shí)度, 上面層不小于98%,中、下面層不小于97% ,以提高瀝青與集料的粘附性, 增強(qiáng)集料之間的粘結(jié)力。另外, 在材料的選擇上, 可采用玄武巖集料, 讓它與瀝青之間有較好的粘附性, 以提高壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn), 減小空隙率。
2 . 4 從維護(hù)管理方面入手
在瀝青路面病害當(dāng)中, 它不僅與設(shè)計(jì)和施工等方面有關(guān), 還與路面使用、維護(hù)、管理息息相關(guān)。因此, 要減少瀝青路面常見病害的破壞, 在積極做好預(yù)防路面病害及養(yǎng)護(hù)管理的同時(shí), 還必須抓好瀝青路面日常修補(bǔ)和專項(xiàng)處治, 做好養(yǎng)護(hù)管理工作。在維護(hù)管理方面, 應(yīng)該鼓勵(lì)積極的技術(shù)創(chuàng)新, 從實(shí)際行動(dòng)和觀念上提高瀝青路面工程養(yǎng)護(hù)管理的投入。積極探討對瀝青路面的材料選擇、技術(shù)等方面的嘗試和研究。在公路養(yǎng)護(hù)管理上, 應(yīng)加快對新技術(shù), 如S M A 與SUPERPAVE 路面結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)與研究工作,建立好科學(xué)合理的路面狀況評價(jià)系統(tǒng), 做到有針對性地安排路面養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目, 做出費(fèi)用最省、效果最佳的養(yǎng)護(hù)處治方案。
三、結(jié)束語
瀝青路面的病害, 嚴(yán)重影響公路的使用功能、投資效益, 對瀝青路面應(yīng)貫徹公路養(yǎng)護(hù)政策“預(yù)防為主, 防治結(jié)合”的方法。從原材料、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)到管理等各個(gè)環(huán)節(jié), 進(jìn)行充分調(diào)研, 進(jìn)行必要試驗(yàn), 不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn), 指導(dǎo)生產(chǎn), 建立健全的質(zhì)量管理體系。通過綜合運(yùn)用以上這些措施,可使瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)提高到一個(gè)新的水平, 為科學(xué)決策提供依據(jù), 從而提高更加經(jīng)濟(jì)合理的養(yǎng)護(hù)維修對策與質(zhì)量, 降低養(yǎng)護(hù)成木, 延長路面的使用周期, 提高投資效益。
