淺析瀝青混凝土路面病害及對策
2011-11-28 來源：作者：高云水 董小群 來源：中國鳴網(wǎng)
瀝青作為一種路用結(jié)合料，在世界各國得到了廣泛的應(yīng)用，但由于瀝青材質(zhì)本身的差異和施工水平的影響，瀝青路面常常出現(xiàn)裂縫、泛油、壅包、松散掉渣等常見病害。這些病害的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了行車安全、道路美觀、縮短了路面使用壽命，增加了維修成本。本文旨在針對瀝青混凝土路面病害的成因進(jìn)行分析，以期尋求更好的解決對策。
一、 瀝青混凝土路面常見的病害分析
目前由于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、現(xiàn)場施工質(zhì)量控制不嚴(yán)、投入運營后超載車輛管理不嚴(yán)、氣候條件影響等幾個方面造成瀝青混凝土路面出現(xiàn)裂縫、水破壞、松散、泛油、推移等幾個主要病害。下面就以上幾種最常見的瀝青混凝土路面病害成因逐一進(jìn)行分析：
（一）裂縫：
瀝青混凝土路面裂縫主要有縱向裂縫和橫向裂縫兩種。縱向裂縫的產(chǎn)生主要是由于地基和填土在橫向不可避免的不均勻性所造成的，特別是在舊路基拓寬地段，由于土質(zhì)臺階處理不規(guī)范、分層填筑厚度及壓實度控制不嚴(yán)，尤其在有表面水滲入的情況下，這些地段往往是縱向裂縫的高發(fā)區(qū)。和縱向裂縫一樣，橫向裂縫也是不可避免的。橫向裂縫的產(chǎn)生往往是由于溫度應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的疲勞裂縫。這種溫度裂縫往往起始于溫度變化率最大的表面并很快向下延伸，并隨著時間增長造成瀝青老化，瀝青面層的抗裂縫能力逐年降低，溫度裂縫也隨之增加。面層裂縫一旦發(fā)生沖刷、唧漿就會產(chǎn)生以縫為中心的下陷形變，同時引起裂縫兩側(cè)產(chǎn)生新裂縫甚至碎裂破壞。
（二）水破壞：
所謂水破壞即降水透入路面結(jié)構(gòu)層后使路面產(chǎn)生早期破壞的現(xiàn)象，它是目前瀝青混凝土路面早期病害中最常見也是破壞力最大的一種病害。水破壞的主要破壞形式有：網(wǎng)裂、坑洞、唧漿、轍槽等。水破壞的產(chǎn)生往往是由于施工中瀝青混凝土配合比控制不嚴(yán)、瀝青混合料拌合不均、碾壓效果不良等導(dǎo)致的瀝青路面空隙率過大所造成的。采用半開式（Ⅱ型）瀝青混凝土表面層時，產(chǎn)生的水破壞尤為嚴(yán)重。
由于水滲入表面層后滯留在表面層的下部和下層的交界面上，因此在長期行車荷載作用下，瀝青膜開始從面層的底部剝落并逐漸向上擴(kuò)展，隨著下部大量碎石上瀝青的剝落，瀝青混凝土也就失去了強度從而產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變。在行車荷載作用下，特別在降雨過程中和雨后行車道上的局部網(wǎng)裂會逐漸松散，松散的石料被車輪甩出形成坑洞。由于瀝青混凝土的不均勻性，坑洞總是先在瀝青混凝土空隙率較大處產(chǎn)生，隨著時間推移，將會造成路面大面積破損。當(dāng)水透入瀝青面層并滯留在半剛性基層頂面時，在大量高速行車作用下，自由水產(chǎn)生很大的壓力并沖刷基層混合料表層的細(xì)料形成灰漿，灰漿又被行車壓唧，通過各種形狀不一的裂縫（縱、橫、斜裂縫及網(wǎng)裂）到路表面形成唧漿。在灰漿數(shù)量大的情況下，可能很快形成更為嚴(yán)重的裂縫，在數(shù)量小的情況下，可使路面形成網(wǎng)裂或形變。某處一旦有灰漿唧出，該處很快就會產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變，隨后的降水就更容易透入，并形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致路面嚴(yán)重破壞。自由水進(jìn)入面層后，使瀝青與碎石的粘結(jié)力減弱。在行車荷載作用下，滯留在面層下部的水使礦料特別是粗集料表面裹覆的瀝青膜逐漸剝落，使瀝青混凝土的強度逐漸降低，直至完全松散。在行車輪跡下向兩側(cè)（特別向外側(cè)）擠出，使輪跡帶下陷，同時使其兩側(cè)鼓起，形成嚴(yán)重轍槽。形成轍槽后，降雨過程和雨后轍槽就會變成積水槽，致使水有更長的時間透入瀝青面層形成更加嚴(yán)重的水破壞。
形成水破壞的原因除瀝青混合料不均勻、空隙率過大有關(guān)外，還與瀝青和碎石間的粘結(jié)性能或有無抗剝落劑、交通量大小、重載車比重及公路沿線降雨量等因素有關(guān)。在我國南方潮濕地區(qū)，瀝青路面的水破壞數(shù)量及速度比北方干旱地區(qū)嚴(yán)重的多。近年來我國部分高速公路開始采用改性瀝青或加抗剝落劑的SMA路面，雖然產(chǎn)生水破壞的數(shù)量和速度明顯改觀，但只要混凝土不均勻自由水能夠進(jìn)入并滯留的地方也不同程度的產(chǎn)生了水破壞。
（三）松散：
松散是由于瀝青混凝土表面層中的集料顆粒脫落，從表面向下發(fā)展的漸進(jìn)過程。集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失粘結(jié)力是顆粒脫落的主要原因?？赡軐?dǎo)致松散的情況還有：
1、集料顆粒被足夠厚的粉塵包裹，使瀝青膜粘結(jié)在粉塵上，而不是粘結(jié)在集料顆粒上，表面的摩擦力磨掉瀝青膜，并使集料顆粒脫落。這種情況的產(chǎn)生主要是由于集料含泥量超標(biāo)所造成的。
2、表面離析處往往缺少大部分細(xì)集料,離析面上粗集料與粗集料相接觸，但只有在少數(shù)接觸點瀝青膜與集料粘結(jié)。隨時間增長，瀝青會老化，瀝青膜剝落會使瀝青與集料的粘結(jié)力減弱，孔隙中的水凍結(jié)會破壞粘結(jié)力，或足夠大的摩擦力會破壞離析面上的集料顆粒而產(chǎn)生松散。
3、瀝青混凝土面層要有高密實度才能保證瀝青混合料的粘聚力，如果混合料密實度不夠，集料就容易從混合料中脫落而形成局部松散。
（四）泛油：
瀝青從瀝青混凝土層的內(nèi)部和下部向上移動，使表面有過多瀝青的現(xiàn)象稱作泛油。新建瀝青混凝土路面在通車后的第一個高溫季節(jié)，特別在連續(xù)多天高溫后，在大量行車特別是在重載車輛作用下進(jìn)一步壓實，易導(dǎo)致瀝青混凝土內(nèi)部過多的自由瀝青向上移動，產(chǎn)生泛油現(xiàn)象，油石比偏大地段表現(xiàn)的尤為明顯。高溫季節(jié)雨水侵入瀝青混凝土內(nèi)部后，如瀝青與礦料的粘結(jié)力不足，瀝青很快會從集料表面剝落并向上移動，產(chǎn)生更嚴(yán)重的泛油現(xiàn)象。在絕大多數(shù)情況下，泛油僅產(chǎn)生在行車道上，而且是間斷式的片狀分布。
瀝青用量過大是產(chǎn)生瀝青面層泛油的最主要原因。而瀝青用量過大的主要原因有：
1、瀝青混合料配合比設(shè)計的擊實功不夠。但目前由于各種原因室內(nèi)試驗所得到的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于使用過程中所達(dá)到的最終密度，這使現(xiàn)場施工中產(chǎn)生瀝青用量過大不足為奇。
2、施工控制不嚴(yán)和管理不善。有些施工單位在生產(chǎn)過程中私自改變配合比、瀝青混合料拌合不均都是造成瀝青混凝土路面局部瀝青用量偏大的主觀原因。
3、少數(shù)施工單位習(xí)慣于使用瀝青用量過大的混合料。有些人認(rèn)為瀝青用量越大，裹覆礦料的瀝青膜越厚，瀝青混合料的粘結(jié)力就越大。但實際情況恰恰相反，包覆礦料的瀝青膜越薄，瀝青混合料的粘結(jié)力就越大。
（五）推移：
推移的產(chǎn)生一般與基層施工質(zhì)量、透油層灑布質(zhì)量、超載車輛比重加大、瀝青混合料性能不良等因素有關(guān)。在瀝青混凝土路面鋪筑前，由于基層表面清掃不干凈、透層油灑布不均等都會容易造成瀝青面層和基層粘結(jié)不良。瀝青面層建成運營后在大量行車荷載（超載車輛）作用下，由于與基層粘結(jié)不良特別在瀝青面層施工接縫處開始產(chǎn)生推移，隨著時間增長，輪跡帶兩側(cè)會產(chǎn)生壅包，甚至?xí)霈F(xiàn)由于推移而造成的嚴(yán)重裂縫。在基層平整度較差、面層厚度較薄的地段往往由于施工質(zhì)量等原因，基層不平整會反映到瀝青路面上，車輛荷載作用下面層不平整會愈加明顯，形成波浪。
二、防止病害的對策
（一）、對裂縫的預(yù)防：
形成瀝青砼路面裂縫原因是多方面的，在瀝青混合料攤鋪碾壓中須做好以下幾個方面工作，防止產(chǎn)生橫向裂縫。
1、嚴(yán)把瀝青混合料進(jìn)場攤鋪的質(zhì)量關(guān)，凡發(fā)現(xiàn)瀝青混合料級配不佳，集料過細(xì)，油石比過低，炒制過火時，必須停止對此料的攤鋪，通知拌和站及時調(diào)整。
2、嚴(yán)格控制攤鋪和初碾、終碾的瀝青混合料的溫度，隨時掌握好攤鋪厚度。
3、縱縫要盡量采取直茬熱接的方法，攤鋪段不宜過長，應(yīng)于當(dāng)日銜接，當(dāng)?shù)谝环鶖備佂旰螅⒓吹怪恋诙鶖備?，第一幅與第二幅搭接應(yīng)在2.5—5cm間。然后再推回碾壓。不是當(dāng)日銜接的縱橫縫上冷接茬，要刨直茬，涂刷粘層邊油后再攤鋪。
4、對無變形、不嚴(yán)重裂縫，我們可以采用刷油法處治，或進(jìn)行小面積的噴油封面，防止?jié)B水使裂縫擴(kuò)大。
（二）、對水破壞的預(yù)防：
如何使水不進(jìn)入或進(jìn)入后能排得出是減少瀝青面層水破壞的關(guān)鍵。這必須從設(shè)計和施工兩方面考慮多種措施,才能基本解決路面的早期水破壞,使水破壞現(xiàn)象減到最少。保證壓實度,減少現(xiàn)場空隙率瀝青混凝土路面的水破壞受瀝青混凝土的壓。在高速公路施工時采用與瀝青的粘接力較好的巖石,如受地域限制無法采購到合適的巖石,就要摻加傳統(tǒng)的抗剝落劑如消石灰粉和水泥等。用水泥作為抗剝落劑時,其用量采用4%～5.0%。
（三）、對路面松散掉渣的預(yù)防：
1、要掌握和控制好瀝青混合料的攤鋪和碾壓時溫度，常溫時攤鋪溫度為：100—120℃，碾壓溫度為：80—100℃。
2、瀝青混合料是熱操作材料，應(yīng)做好“快卸、快鋪、快碾壓”的“三快”方法。當(dāng)測定地表溫度低于5℃時，停止攤鋪。
3、松散程度較重、主集料或面層的下層仍屬于穩(wěn)定時，可采用封面法將松散部分封住。
4、對小面積掉渣麻面，可局部噴灑一層瀝青，撒料壓實。如出現(xiàn)較大面積時，可在氣溫升至20℃以上時，清掃干凈，做局部噴油，再重新鋪設(shè)一層細(xì)粒式瀝青并掃勻壓實.
（四）、對泛油的預(yù)防：對瀝青混合料進(jìn)場作外觀檢查，如有含油量過大現(xiàn)象，則不應(yīng)攤鋪。對在舊路面上加鋪瀝青石屑，粘層油應(yīng)控制在0.5㎏∕m2左右,厚層瀝青料也不應(yīng)超過1㎏∕m2,如屬碎石灌入式施工,也應(yīng)按規(guī)范規(guī)定的碎石不同厚度控制的用油量。屬基層原因引起的，較嚴(yán)重的壅包，可用挖補法進(jìn)行挖除，然后再做面層。
（五）、對推移的預(yù)防：
1、要經(jīng)過反復(fù)試驗論證，選取一個最科學(xué)、合理的施工配比，選用的粒料和瀝青要符合規(guī)范要求，
2、在瀝青混凝土路面施工中，嚴(yán)格按施工規(guī)范執(zhí)行，尤其是對厚度的控制，要保證最薄的地方也達(dá)到設(shè)計要求，
3、對于下承層或路基強度不夠而產(chǎn)生推移，可通過下承層與瀝青混凝土面層之間加設(shè)土工合成材料來解決；
4、對透層的施工要嚴(yán)格控制，從對下承層的清掃到乳液的撒布都要認(rèn)真施工，讓透層油起到良好的粘結(jié)作用，
5、對兩層油面之間污染造成夾層現(xiàn)象，可以通過灑布粘層油來解決：
6、根據(jù)通車后路面情況及時做好養(yǎng)護(hù)工作：
7、通過滲水試驗來檢測路面的壓實效果，避免路面結(jié)構(gòu)有水而造成推移。
三、結(jié)束語
隨著瀝青混凝土路面的發(fā)展，瀝青混凝土路面的病害已引起越來越多的行業(yè)部門的重視，加強對瀝青混凝土路面的病害的研究和探討，不僅具有社會效益，而且具有經(jīng)濟(jì)效益。鑒于目前瀝青混凝土路面病害的特點，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。
