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1、公路沥青路面裂缝防治及泛油现象的分析公路路面是公路的一个重要组成部分,它直接影响公 路的行车速度、运输成本,直接承受汽车荷载的作用和自然因 素的影响,并为汽车提供安全、经济、舒适的服务。随着交通 量的增加,轴载的增大和高等给公路上行车速度的提高,按照 传统沥青规范修建的道路出现了严重的初期损坏现象,沥青 路面早期破坏常见的现象有:泛油、波浪、拥包、裂缝、坑槽、 松散等。在此基础上提出了防治措施及维修后的检测措施。一、路面早期破坏的原因与路面裂缝的形成1、路基施工方面:(1)路基填土含水量偏大,在冻胀作用下 使路面形成裂缝。(2)路基碾压不均匀,出现填土局部未压实或 两侧密实度不够,使路基产生不
2、同程度的沉陷,形成裂缝。(3) 旧路拓宽时,新旧路基衔接处理不符合技术规范要求,新路基 压实度不够,造成路基不均匀沉陷或滑坡,形成裂缝。(4)傍山 公路半填半挖地段、桥台与填方接头处、路基施工未按规范 要求,易造成自然沉降,经长时间行车作用易形成裂缝。2、路面施工方面:(1)沥青混合料的组成。矿料级配,沥青 含量,集料品种不符合设计规范要求,对原材料检验不严,对沥 青混合料的配合比控制不够,特别是矿粉和沥青用量不准,使 沥青路面早期出现推拥,油包,松散,露骨,坑槽,裂缝等。(2)当沥 青面层的空隙率较大时,沥青面层的通透性增大,外界水易侵 入结构内部。(3)施工当中未按照施工工艺和程序进行施工
3、, 部分路面混合料离析和不均匀容易造成局部渗水,使路面出 现病害。(4)施工中压实不足,片面追求平整度,不能在温度较 高的时候及时压实,不敢采用轮胎压路机,这样就造成了路面 表层看起来很平整,通车不久就很快衰减。(5)施工机械设备陈 旧,不配套,使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、 平整度等受到很大影响。(6)沥青混合料加热温度过高,沥青和 矿料拌和时,沥青便被矿料的高温灼焦、使沥青老化、路面强 度不足,产生松散、坑槽等病害。3、周围环境影响:(1)老化和环境因素。在严冬,沥青材料 最易破碎,其强度将难以承受由温缩引起的拉伸应力,可能由 于路面的温缩和翘曲在路表出现微裂缝。(2)沥青路面
4、裂缝扩 展的影响因素。沥青路面开裂主要由交通和环境因素引起, 与行车荷载有关的沥青路面开裂的典型例子就是龟裂。这种 类型裂缝是由于温度下降或干缩变形时沥青路面结构层收 缩引起的。(3)交通荷载诱发裂缝。根据经典的疲劳强度理论, 交通荷载引起的沥青路面裂缝产生于受约束层底部,然后向 上扩展到路表。这种裂缝应出现在车轮轮迹处,应为横向裂 缝。(4)环境因素诱发裂缝。事实上,由环境因素诱发的裂缝通 常呈现为横向裂缝,这是因为温度下降或干湿变化而收缩变 化的应力一般在纵向最大。在特殊条件下,如高摩擦力和温度 或含水是急剧下降,就可能产生横向裂缝,在这种情况下也可 能产生典型的块裂。(5)荷载与环境因素
5、对沥青路面开裂的综 合影响。与交通荷载和环境因素相关的应力不是彼此孤立的, 而且在许多气候条件下,沥青路面裂缝在白天主要受交通影 响,而夜晚主要受环境因素影响。二、沥青路面裂缝的预防1、材料的选择。根据道路所在地区的气候条件和混合 料类型选择结合料,对于水泥处治基层,如果条件允许,最好使 用温度膨胀系数低的骨料。对于沥青结合料,使用某些聚合物 或添加剂可以提高其抗裂能力。沥青混合料中的集料应选用 表面粗糙,石质坚硬,耐磨性强,嵌挤作用好,与沥青粘附性的 材料,尽可能使用人工砂代替圆形颗料的天然沙。2、路面结构设计。显然,所设计的道路必须能适应客观 存在的交通荷载水平和温度条件。若道路随载力不足
6、,将加速 路面疲劳开裂过程。在设计中应特别注意路面排水与防水措施:(1)沥青混凝 土配合比设计。沥青混合料级配也是一项重要因素,在合理选 择混合料级配时,应兼顾其高温稳定性,疲劳性能和低温抗裂 性,以及耐久性等各方面的要求。对受拉疲劳开裂的研究表明, 沥青用量从 4.2%增加到6.2%,可以使用 25m 板长为基层的密 级配沥青碎石路面的抗疲劳寿命由 10 年延长到 45 年。(2) 设计应力吸收层。设计应力吸收层,对减缓反射裂缝的产生与 扩展有明显的效果,可使裂缝处相对位移产生的应力传到面 层时大为减少,可明显减弱裂缝尖端应力的奇异性,降低应力 强度因子,而吸收层的弹模越低,防裂效果越好。就
7、目前常用 的材料而言,土工织物与沥青橡胶薄膜的弹模较低,变形率越 大,且不存在低温脆化问题,效果最佳。(3)施工质量。铺筑路 面材料时,应该遵循正确的施工原则。三、沥青路面泛油的定义和危害1、沥青路面泛油的定义 传统型定义为:沥青面层中的自由沥青受热膨胀,直至沥 青混凝,空隙无法容纳,溢出路表的现象;新型定义为:路表水 侵入面层内部并长期滞留在沥青层底部,在行车荷载的反复 作用和动压水冲刷下,集料表面的沥青膜剥落成为自由沥青, 并在水的作用下被迫向上部迁移,从而导致面层上部泛油而 底部松散的沥青迁移现象。2、沥青路面泛油的危害路面泛油会造成三种直接后果:一是路面滑溜,对行车安 全构成严重威胁,
8、特别是雨天。二是上面层混合料中的沥青含 量愈来愈高,而中面层及下面层的沥青含量愈来愈低,直接损 害中、下面层的低温抗裂性能、抗疲劳性能。三是沥青迁移 造成路面空隙率的不利性改变,上面层空隙率愈来愈小而中、 下层空隙率愈来愈大,中下面层空隙率的增大往往伴随着负 压的产生及空隙的连通,路面的雨水极容易透过微观裂纹或 面层空隙进入基层,甚至击穿上面层,形成水损害。四、泛油现象的防治1、空隙率过小型空隙过小型泛油是系统性泛油现象,一旦发生,危害严重, 影响范围大。预防关键是做好两方面的工作:一是国家主管部 门要把好技术规范或标准关;二是国家应尽快实行行业准入 制度,无资格认定的不准从事相关技术工作。2
9、、压密型 压实度标准偏低或压实度不足,不仅造成车辙和压密型 泛油,还造成水损害等早期破坏,影响交通安全和路面耐久 性。我国新规范明确指出:沥青路面的成败与否,压实是最重 要的工序,许多高速公路沥青路面发生早期损坏,多与压实不 足有关,因此压实度的评定至关重要。针对原规范在压实度和 压实工艺方面的不足,新规范采取了两项措施:一是将原来的 压实度标准提高了 1%;二是对沥青路面的压实度采取重点对 碾压工艺进行过程控制,并适度钻孔抽检压实度的方法。新规 范在压实度控制方面是观念上的重大转变,从原来的钻孔试 件测定压实度改为以压实工艺控制为主、钻孔检测作为抽检 校核的手段,将事后检查转变为过程控制,即
10、实行施工过程中 的在线监测。3、动水作用型由于大空隙率、高速行车和水的综合作用是动水作用型 泛油的主要原因。因此,在混合料设计上对不同空隙率的混合 料不应使用相同的粘附性标准,应根据沥青混凝土面层中各 层孔隙率的不同,对沥青与集料的粘附性要求应随设计空隙 率的变化而变化。混合料的空隙率越大,其内部遭受水侵蚀的 影响越大,沥青与集料的粘附性要求应越高。四、施工不当型防范施工不当型泛油的关键是观念转变,重点抓施工质 量过程控制,而不仅是传统的最终质量,在材料和施工工艺两 个方面严把质量关。由于泛油现象的多样性和原因的复杂性,所以应是按不 同原因和机理对沥青路面的泛油现象进行分类,然后提出针 对性的预防措施从根本上解决问题。
