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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流沥青路面病害防治.精品文档.沥青混凝土路面早期病害的成因及防治措施【内容摘要】随着国民经济快速，我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化且严重超载，使得很多高速公路沥青路面均呈现出裂缝、水破坏、松散、泛油、推移等早期病害。这些病害基本上也是公路工程质量的通病，对新建公路的正常使用形成了严重的威胁。这些病害使得公路正常维修期大大提前，直接影响了车辆的运行，也增大了养护管理资金的投入。分析这些病害的成因、科学的施工过程控制、常见病害的早期防治、以及对已出现病害公路的合理维修对国内公路的正常运营意义重大。【关键词】 沥青混凝土路面 早期病害 分类 成
2、因 防治第一章 前 言近年来，随着国家对高速公路建设投资力度的加大，我国的高速公路工程建设十分迅速。在高速公路的建设中，我国的绝大部分高速公路都采用沥青混凝土路面，沥青混凝土面层具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，适合于各种车辆的通行，并具有坚实、耐久、平整、良好的抗滑、防渗、耐疲劳的性能和抗高温开裂的温度稳定性，但是随着国民经济快速、协调发展，交通量的不断增长，我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化且严重超载，使公路路面面临严峻的考验。因此，随着一条条高速公路的建成并投入运营，很多高速公路沥青路面均呈现出一定的早期病害。目前沥青混凝土路面最常见的早期病害现象有：裂缝、水破坏、松散
3、、泛油、推移等。这些病害基本上也是公路工程质量的通病，对新建公路的正常使用形成了严重的威胁。有的高速公路甚至当年通车即发生了病害，正常维修期大大提前，直接影响了车辆的运行，也增大了养护管理资金的投入。对此，本文就以上几种常见病害的成因进行分析并结合实际提出相应的预防措施。第二章公路沥青路面早期破坏种类、危害及特点高速公路沥青路面的设计使用寿命为15年，如果通车13年内就发生严重病害和较大面积损坏，可视为早期破坏。对我国高速公路沥青路面发生的早期破坏类型归纳为：2、1裂缝：裂缝路面裂缝是路面早期破损最常见的病害之一，它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化，导致路面承载能力下降，加速路
4、面破坏。其中包括横向裂缝和纵向裂缝两部分。(1)横向裂缝:横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣，或由于车辆严重超载，致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而产生的裂缝。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式，沥青面层温度收缩性裂缝,主要由于沥青面层温度应力的作用而产生的疲劳裂缝。这种温度裂缝往往起始于温度变化率最大的表面并很快向下延伸，并随时间增长造成沥青老化，沥青面层的抗裂缝能力逐年降低，温度裂缝也随之增加。面层裂缝一旦发生冲刷、唧浆就会产生以裂缝为中心的下陷形变，同时引起裂缝两侧产生新裂缝甚至碎裂破坏。(2)纵向裂缝：纵向裂缝，大
5、多发生在半填半挖路基或路面加宽处，主要由路基的不均匀沉降造成的。一种情况是由于路基压实度不均匀，路面不均匀沉陷而引起的，特别是在旧路基拓宽地段,由于土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度控制不严，尤其在有表面水下渗的情况下，这些地段往往是纵向裂缝的高发区，另一种情况是沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬未处理好，在行车载荷作用下，易形成纵缝。有时，车辙边缘也会有纵裂缝。2.2 水破坏：所谓水破坏即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象，它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏最大的一种病害。随着时间的推移，特别是长期下雨后，路面的颜色愈来愈黑，并在轮迹处出现沉陷，因此，靠近轮迹的隆起部分
6、破坏，很快就出现面层松散、剥落、坑槽等。松散的集料表面光溜溜的，沥青膜已剥落贻尽。这是典型的水损害现象。水破坏的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等原因导致的沥青路面空隙率过大而造成的。采用半开式沥青混凝土作为路面表面层时，产生水破坏尤为严重。水破坏的主要破坏形式有：网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。2.3 松散：松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落，从表面向下发展的渐进过程。原因主要是：（1）采用的沥青粘结力差，沥青用量偏少与矿料粘附力不足，或沥青加热过高失去粘结，或所用的矿料过湿，铺撒不匀，或所用的嵌缝料不合规格而未能被沥青粘劳。对表处面层还会产生
7、大面积松散、唧泥现象，从而导致沥青面层脱落。在我国早期的高速公路曾出现，现在主要出现在水损坏严重的路段上。（2） 集料颗粒被足够厚的粉尘包裹，使沥青膜粘结在粉尘上，而不是集料颗粒上，表面的摩擦力磨掉沥青膜，并使集料颗粒脱落。这种情况的产生主要是由于集料含泥量超标所造成的。（3） 表面离析处往往缺少大部分细集料，离析面上粗集料与粗集料相接触，但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。随时间增长，沥青老化，沥青膜剥落会使沥青与集料的粘结力减弱，孔隙中的水冻结会破坏粘结力，或足够大的摩擦力会破坏离析面上的集料颗粒而产生松散。（4） 沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力，如果混合料密实度不够
8、，集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。2.4：泛油：沥青从混凝土层的内部和下部向上移动，表面有过多沥青的现象称作泛油。新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节，特别在连续多天高温后，在大量行车特别是在重载车辆作用下进一步压实，易导致沥青混凝土内部过多的自由沥青向上移动，产生泛油现象，油石比偏大地段表现的尤为明显。高温季节雨水侵入混凝土内部后，如沥青与矿料的粘结力不足，沥青很快会从集料表面剥落向上移动，产生更严重的泛油现象。在绝大多数情况下，泛油仅产生在行车道上，而且是间断式的片状分布。沥青用量过大是产生沥青面层泛油的最主要原因。在严重泛油路段，沥青面层表面发光发亮，以摩擦系数和表面构造深
9、度表征的抗滑性能达不到行车要求时往往会造成交通事故。2.5 车辙：车辙是在行车荷载重复作用下，路面产生累积永久性的带状凹槽，表现为沿行车带出现横向高差，主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足，使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起；另外，重载或超载车辆过多也是产生车辙的重要原因,车辙病害主要类型有：结构型车辙、失稳型车辙、压密型车辙、磨耗型车辙。第三章 沥青路面发生早期破坏的原因分析高速公路沥青路面直接与大气接触，除承受交通荷载外还受自然因素的影响，在运营期间出现早期损坏现象，影响正常运营。就以上通过对沥青路面早期破坏
10、类型产生的原因可总结分析归纳为：3、1 原材料的影响（1）矿料：设计好的沥青混合料首先应认真抓好矿质原材料的选材，严格控制矿质原材料备料质量。目前，市场上供应水泥砼用或建筑用集料多采用传统小型锷式破碎机生产，加工的碎石针片状含量大，级配和材料均匀性差，采用这样的矿料很难生产出质量稳定的沥青混合料。（2）沥青：各地根据气候分区选择与本地气候、交通条件相适应的沥青种类及标号，并使用优质的沥青，对预防沥青路面早期出现车辙，有效防止路面开裂，保证路面有较好的抗疲劳破坏能力具有重要的意义。3、2 路面结构设计我国现行规范中可供设计人员选择的结构单一，而且级配范围较宽，如AC、AK结构都具有很强的优缺点：
11、AC结构具有良好的密水性，但表面较细，抗滑指标难以保证，而且矿料组成中往往是粗骨料悬浮于细集料之中，在行车荷载作用下，容易出现材料重分配，因此容易出现车辙现象；AK结构具有很好的骨架，抗车辙能力强，粗糙的表面满足了抗滑要求，但空隙率偏大，透水严重，这是造成近几年水损破坏普遍产生的主要原因之一。另外，设计规范中该的设计车辆荷载于实际车辆荷载不相符，按照规范进行设计的沥青混凝土路面难以承受当前交通运输重车多、超载严重的交通状况。我国高速公路建设现仍出在一个快速发展时期，对高速公路许多方面认识也在逐步加深，一些标准和规范仍停留在多年前的水平就不能满足发展的需要，加上外界因素的影响，甚至出现了所谓“合
12、理的病害”。针对规范滞后于当前高速公路建设及运输市场的实际情况，为防止高速公路沥青路面出现早期破坏现象，各省都在路面结构方面进行研究，但现行相关规范的修改跟不上迅速发展的高速公路建设需要，不符合其应有的严肃地位。3、3设计与路段实际情况相差大如某二级公路穿过土基过湿地段，但设计方面却按一般正常情况设计，全部利用挖方和就地借方填筑路基，采取逐层晾晒法施工，造成极大的窝工，影响了工期。施工单位只好申报监理工程师并经业主同意，远运借土填筑，仅此一项就较原设计增加费用数百万元。先沥青路面（特别是挖方路段）破坏较为严重，已多次修补。这说明正确区划路基干湿类型极为重要。3、4外界因素的影响（1）随着我国经
13、济的迅速发展，高速公路的货车今天能够量增长非常快，某些部门从自身利益出发，超载严重，甚至达到了令人无法想象的程度。超载严重是造成早期破坏的主要原因之一。这一问题，单靠交通部门的努力远远不够。（2）气候因素这是造成高速公路出现车辙和推移的原因。 （3）人为因素交通事故及车辆漏油交通事故及车辆漏油、千斤顶引起的路面破坏。 3、5施工因素的影响（1）沥青混合料配合比：沥青混合料的配合比不合理，如：油石比较大，已铺筑的路面会产生拥包和泛油；油石比较小，路面会出现松散；矿料的质量不好，集料的压碎值和石料的抗压强度太差和细长扁平颗粒含量过高，使路面混合料的稳定度降低，容易出现路面的各种病害。施工配合比的控
14、制调研中发现，在实际生产中，许多地方多年来形成了一种习惯，那就是严格按照实验室配合比中的骨料用量应用于实际生产。但这种方法生产的混合料往往不到设计要求，有的甚至出现较大偏差，出现了“目标配合比设计”与“生产配合比设计”不相符的情况，其原因就在于骨料的吸水性上。我国现行的沥青混凝土路面设计方法中，集料密度采用的是视密度，而在实际生产过程中，因为自然条件、环境因素的影响，使生产配合比与实验室配合比出入很大。在高速公路的建设中，解决这个问题唯一的办法就是加大抽检力度，通过试验路段确定生产配合比，加强现场监理，实行跟踪作业，定点、定量取样，取得试验数据后，指导生产，切实把质量标准落实到施工过程中。 （
15、2）混合料的拌和、摊铺和压实： 1）拌和设备出现意外情况：刚开炉，料温低、含水量大时，会出现料温不均匀现象；当筛分系统出现问题时，造成骨料级配发生较大变化；有时也会出现花白料，使路面难以摊铺成型；温度过高造成沥青老化，不能保证沥青混凝土摊铺质量；拌和能力过小，出现停工待料状况，使接头处温度降低，出现温度差，形成一个个坎，当运输设备不配套或司机技术较差时，会撞击摊铺机，使机身后移，形成台阶。2）摊铺机是沥青路面面层施工的主要机具设备，其本身的性能及操作对摊铺平整度影响很大。目前在国内问题比较大，有些交通部门摊铺设备落后，摊铺面过窄，没有自动找平系统，完全凭经验、凭操作人员的感觉进行施工，甚至有些
16、高速公路要求全断面摊铺，只考虑到了横坡容易掌握和消除了纵向接缝。由于摊铺断面宽，沥青混合料从中间通过铰轮输送到两侧由于距离大必然产生离析，沥青面层铺筑后的碾压对平整度有着重要影响，选择碾压机具、碾压温度、速度、路线、次序等部关系着路面面层的平整度。（3）路基施工缺陷的影响从调查材料看，有些高速公路早期破坏与路基施工质量有关，特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑压实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。究其原因，大部分与施工工期短、施工低栏为赶进度有关。（4）桥梁施工缺陷的影响由于桥梁施工质量控制不足的影响，桥面沥青路面也时常发生早
17、期破坏。通常发生在那些预拱度设置不合理造成桥面沥青面层厚度达不到设计要求、简支梁桥伸缩缝施工质量差的桥梁结构上。由于桥面的变形条件和弹性状态受桥梁的整体刚度和局部刚度控制，与一般路基上路面变形状态不同，未达到设计厚度的沥青面层往往受到剪切破坏。而且一旦有病害发生，便迅速扩展到全桥，很难局部修复。这种类型的早期破坏在这次调研中并不鲜见。另外，由于桥头两端压实不足发生的不均匀沉降，也往往造成桥头两端沥青路面发生早期破坏之一。 3、6养护与管理沥青路面面层初期养护及时得当会延长沥青路面的使用年限，否则会缩短其使用年限。由于养护资金不足或管养体制不明确，从而出现重建轻养的现象，有些地方，特别是现在的通
18、乡通村沥青路面，有的公路修好一年以后，从来没有人去养过，更谈不上初期养护。路面积水，水沟不通，从而导致路基承载力下降，路面出现坑槽、翻浆等病害。有些即使在初期养护做了一些工作，但由于养护人员的养护方法不当，在沥青路面上采用人工喷油（或洒布机洒油）、人工撒铺粗矿料，结果破坏了原路面的平整度，由于油石比控制不均，造成路面泛油、松散等病害。因此路面早期养护措施不及时、不完善等也是高速公路沥青路面产生早期破坏的原因。允许超载车辆进入高速公路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。第四章 路面病害的防治措施沥青路面早期破损的防护通过以上分析，可看出沥青混凝土路面早期破损与沥青混合料、路面设计施工、
19、交通气候条件的全部或部分有联系，而交通气候条件是客观存在的，所以沥青路面病害防治技术应以路面设计、沥青混合料和施工三个方面考虑。4.1合理设计路面结构（1）尽可能减薄沥青面层厚度由于以下四方面原因，高速公路路面厚度可酌情减薄，控制在9-12cm之内。第一是半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层（基层和底基层）来承担，无需用增厚面层来提高承载能力。第二是提高沥青路面使用性能不是用厚的沥青面层，而是用优质沥青。第三是沥青面层的裂缝不只是反射裂缝，在正常施工情况下，大部分是沥青面层本身的温缩裂缝。第四是一般来说厚的沥青面层易导致车辙的产生。（2）加强沥青路面防水设计为防止沥青路面因水而引发
20、早期破坏, 除要求路基、路面必须具备足够的稳定性和强度外, 还要求路面必须有较好的排水性能。为此, 路面排水设计应成为路面设计中的重要内容。路面排水可分为路表排水和结构排水, 路表排水是指水沿横坡和路线纵坡所合成的坡度慢流到路基边坡, 然后进入路基边沟, 排出路基之外, 这点在一般路面排水设计中都已考虑到。而路面结构排水更要认真对待:1）设置沥青面层防水层在沥青面层结构组合设计中, 应将其中一层按密级配( 不透水层) 要求来考虑, 或专门设置一层隔水层来防水, 以减少面层渗水。2）调协沥青下封层为防止面层渗水滞留在基层表面, 使基层现表面软化, 宜在干净的基层表面上设置一层沥青薄膜下封层, 一
21、方面减少基层直接受到水的冲刷, 另一方面形成一个光滑的界面, 以利于渗入基层的水的排除。3）搞好硬路肩排水设计设置平路缘石, 硬路肩下设置垫层或横向盲沟, 将路面结构内的水通过路肩排水引出路基之外。4）软地基与高填土路基的横坡排水设计由于路基沉降作用, 随着时间的推移, 路面也会沉陷, 横坡减小,严重时会出现平坡甚至倒坡现象, 因此可在设计规范的基础上增加0.51% 的预拱度, 以低消路面横向联合坡度的损失, 保证路面水能够顺利地向外排泄。5）中央分隔带的排水设计当有中央分隔带时, 同样也应考虑沿界面水的排出, 弯道处的中央分隔带应设置纵向排水沟, 既排路表水, 又排下渗水。（3）选用合理的基
22、层和底基层结构实践证明, 因为半刚性基层材料强度高, 水稳性好, 刚度大,是高等级公路和一般公路的合适基层。依据典型路面结构调查,在潮湿地段和挖方路段, 沥青路面早期破坏比较严重, 这是因为采用石灰土作底基层的原因: 灰土必须在有空气、有一定湿度的条件下经过一个月左右的养生时间, 板体强度才能逐步形成。若在灰土铺筑后就立即在基上面铺筑其他结构层, 由于隔断了空气, 灰土强度很难形成。若在过湿条件下, 强度就更难形成。实践证明, 灰土层并不隔水, 且由于水的作用, 易造成软化、唧浆等情况, 使基层强度降低, 加速沥青面层破坏。为此, 在潮湿路段, 如是填方, 采用砂砾垫层来隔断水, 如是挖方,
23、则要用水稳性较好的水泥石灰综合稳定土或二灰综合稳定土做垫层。从典型结构调查来看, 过干或干燥地区, 石灰土底基层的强度和模量高出设计值的23 倍, 证明在过干或士燥的地区采用石灰土做底基层是合基层、底基层作为承重层必须保证达到一定厚度, 并满足防冻层的要求。4、2严格控制沥青混合料的质量（1）沥青的选取选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下，可在沥青中掺加各种类型的改性剂，以提高基性能指标。 （2）集料的选用骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一业数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混
24、合料的抗剥落性能，同时应尽量降低骨料的含水量。 （3）混合料级配的确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性，路面表面特性和耐久性是两对矛盾，相互制约，照顾了某一方面性能，可能会降低另一方面性能。混合料配合比设计，实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优化设计，根据当地的气候条件和交通情况做具体分析，尽量互相兼顾。当然为提高沥青路面使用性能还可以考虑以下两个途径：第一是改善矿料级配，采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）。第二是改善沥青结合料，采用改性沥青。4、3施工过程中的控制严格控制施工质量施工质量控制不严，早期破损必然出现。所以沥青路面施工必须按全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证
25、体系，实行目标管理、工序管理，明确责任，对施工全过程，每道工序的质量要进行严格的检查、控制、评定，以保证其达到质量标准，具体要抓好以下几方面： （1）严格控制沥青混合料的拌和质量，拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理；加大马歇尔试验频率，严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标，必要时对混合料进行特殊配合比设计。（2）保证基层顶面粗糙度。改善基层材料级配，增加粗骨料，提高大中粒径集料含量；控制最佳含水量，改进碾压方法，避免过振过湿，不能使基层顶面形成灰浆硬壳，不能用细料进行压实后找平。对细粒土类的半刚性基层，必要时可以采用顶面栽钉等办法加强基层顶面粗糙度。（3）合理洒
26、布透层油、粘层油。在进行各层铺筑前，必须保持顶面清洁。根据近年来的施工经验，对于水泥稳定类半刚性基层，透层油应以慢裂型乳化沥青为宜。用沥青洒布车喷洒时，应保持稳定的车速和喷洒量，不能流淌和形成油膜，更不能有空白，并立即撒布2?立方米/1000平方米的石屑或粗砂，用6?T钢筒式压路机稳压一遍，将多余的浮料扫走。对旧沥青路面罩面，必须洒布粘层油粘层油应有较好的粘附性，脚踏有明显的粘附感，整个面层取芯后不易分离。对于干线公路可以设置I型稀浆封层作为粘结层，实现层间结合与防水的双重作用且不需要封闭交通。（4）提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时，运距不能过远，摊铺温度应控制在130150为宜，摊铺厚度均匀
27、，压实设备数量应配套，速度控制在2m/min左右，碾压遍数不能太少，以免混合料孔隙过大；一般不能进行补料，尤其是下面层；基层雨后潮湿未干，不得摊铺，更不得冒雨摊铺；纵向、横向接缝应紧密、平顺，各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。4、4优化设计提高长期使用性能的重点应该从优化结构组合设计，按每一条路的实际情况得到的数据去设计路面面层，这样的数据才能更合理、更适合。对各油面层沥青混合料进行优化设计，矿质混合料设计时应采用骨架密实结构，最佳沥青用量应根据不同层位油面层需要的功能谨慎选定。为提高沥青路面的高温稳定性，江西地区施工采用的沥青用量应按最佳沥青用量OAC降低0.1-0.3选用，中、下油面层宜取
28、低限。重载道路或高速公路沥青路面建议对中、上面层使用沥青进行SBS改性。第五章 结 束 语路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一，各级交通管理部门都应引起足够的重视，并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工，有针对性采取一系列预防和改善措施。同时，必须建立健全质量保证体系，从管理部门、设计部门到施工部门，层层重视、层层控制、层层落实。总之，沥青混凝土路面早期病害的产生有多方面的因素，无论设计方面、还是施工方面都存在着一些不足。鉴于目前沥青混凝土路面病害早期化的特点，在优化设计的同时，更为重要的是应该加强施工管理、提高现场施工质量、规范施工、只有这样，才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的发生，同时延长了沥青路面的使用寿命，调高了投资效益，使公路建设质量全面提高，更上新台阶。