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摘要:道路沥青施工面临各种常见病害,它们严重影响了道路正常运营及行车安全,究其根本,它还是由多种原因造成。本文就分析了道路沥青路面的常见病害,并提出相应的防治工作对策。
关键词:道路沥青路面;常见病害;防治工作对策
沥青是道路用综合性结合料,它的平整性相当好,可保证道路上行车平稳舒适,同时保证低噪音。目前在国内外许多高级公路与城市道路中都会采用沥青结合料,尤其是在施工建设半刚性基层过程中其稳定性高且强度大,目前在我国超过90%以上的高速公路与城市道路都会采用它。
一、我国道路沥青路面建设概述
沥青材料本身材质差异较大,且会受到设计、施工管理、施工水平等多方面影响,所以在道路路面施工建设过程中如不加以合理的技术控制,可能会造成各种沉陷、开裂、剥落、松散、坑槽等严重病害,不但影响行车速度与安全,也会加大对车辆与沥青路面双方的磨损,导致道路投资效益亏损。当前,我国针对道路路面建设的病害问题研究很深,且提出了一些有效防治方法,希望适应当前日益增长的交通量与大型重车比例,做到优化道路日常有效养护。
二、我国道路沥青路面建设中的主要病害及成因分析
我国道路沥青路面在建设过程中会经历许多病害问题,以下提出这些病害并总结其发生成因。
(一)车辙病害及其成因分析
车辙病害为道路沥青路面所带来的伤害最大,因为在沥青路面的车辙会在高温催化环境下产生反复作用荷载,致使道路沥青路面混合料塑性变形积累。以高速公路为例,它的车辙普遍发生于三、四车道位置,尤其是在服务区及长上坡路段车辙表现严重,其主要成因大体包括4点:
其一是荷载因素,这里所谈到荷载主要为车辆荷载,它会直接导致沥青路面的不可恢复年塑性变形问题,或者不及恢复的粘弹性变形问题,久而久之就形成车辙。从实际车辆运行状况来看,这种车辙的产生与轴重超载及刹车荷载应力有直接关系,正是他们超出混合料稳定度极限才产生车辙危害,导致沥青路面流动变形不断积累。高速公路由于车道多、交通车辆类型复杂,所以公路各个车道交通量增长与分布不均匀所造成,导致各个车道结构逐渐薄弱,进而最终产生大量结构性车辙。根据不同车辆类型的不同荷载情况表明,如果出现超载现象很容易导致车辙现象发生,而超载对车辙的影响力均远远超过交通量大小对道路交通的影响力。
其二是温度因素,一般来说车辙病害都发生在夏季高温季节,当夏季温度偏高时,沥青砼的进度模量就会相应下降,此时抗车辙能力也会相应减小。如果地区夏季处于持续高温状态,就要通过红外线测温仪来检测道路表面沥青最高温度,避免由温度因素而产生车辙。
其三是沥青因素,一般来说沥青的高温性与用量多少会对路面健康程度产生影响。比如对沥青路面的用油量进行检测,如果其用油量偏高已经超出可允许范围,沥青混合料则会形成大量的游离状自由沥青,在高温与荷载共同条件作用下产生较为明显的粘性流动变形分离。
其四,级配问题一般发生在重载交通状态下,其沥青面层中如果剪应力最大值发生在中面层位置,可能容易为沥青的中面层产生车辙。例如在针对道路沥青路面的车辙部位芯样检测方面,如果检测发现其路面中间层的空隙率在1.5%~2.5%,则必须要为中间层部位采用至少为AC-20I型级配,优化它的悬浮密实结构,减小它的内摩擦力。需要注意的是,在高温状态下,沥青由于膨胀且可伸缩空间狭小,所以其空隙率就会严重降低,形成车辙,因此级配问题融入降低沥青路面的抗车辙性能。
(二)水损害病害及其成因分析
水损害也是沥青路面常见的病害之一,当沥青路面内部渗入大量水分以后,它就会受到温度胀缩与交通荷载联合反复作用,导致沥青路面的沥青粘结力丧失,导致路面被破坏。就目前来看,比较常见的沥青路面水损害病害就包括了松散、坑槽等。
造成沥青路面水损害病害的原因主要是对水的防排不利,一般在施工过程中路面基层与沥青面层之间都会存在大量水分,其水分的来源无外乎两种:第一种是上面层孔隙较大位置有大量AK混合料,由于施工碾压密实度不够导致路表水分大量下渗,再加之中央分隔带标高偏低且呈现凹形,排水功能发挥严重不利。再一方面,沥青路面的沥青砼综合空隙率都要达到8%~15%左右,所以地表水分易渗入不易排出,这导致沥青混合料本身水损害故障的几率变大,间接引发沥青路基面层水损害松散问题。
三、我国道路沥青路面的病害防治工作对策
(一)合理化沥青路面结构
要有效提高公路交通量预测的准确性,保证沥青砼路面结构能够迅速适应当前日益增长的交通运输量发展状况。所以可以考虑在沥青面层与基层中设置透层沥青,强化层间连接。如果是在雨季施工,则可选择基于单层表面的层铺法来为沥青路面制作下封层,避免雨水渗入基层造成病害。另外考虑到沥青面层是由多层结构所组成,为连续施工带来一定难度,所以应该设置粘层沥青以防止沥青路面污染现象,保证混合料的设计空隙率在6%~9%,且沥青砼空隙率在3%~6%,这样能够在一定程度上有效降低水损害对沥青路面的损害程度。在沥青路面的上层部分应该采用PE改性沥青,并考虑在沥青中加入更多纤维元素,这样也能一定程度上提高沥青路面的抗车辙能力。
(二)合理化基层结构
由于半刚性基层沥青路面结构在水稳定性方面表现不够良好,所以特别是在多雨潮湿地区容易造成结构水损害现象。为此,要结合当地气候特征来提出复合式基层配合柔性基层混合的沥青路面基层结构形式,并在分路段进行试验并推广。
(三)合理化中央分隔排水设计
基于沥青路面路缘带外侧来增设立式缘石,并在中央分隔带位置配置培土,以提高其分隔带顶面标高,将原有的凹形顶面转变为凸形顶面,这样可有效减少沥青分隔带内部所储存的雨水量,同时为中央分隔带减轻排水压力,降低水损害可能性[1]。
四、对道路沥青路面的病害处理设计研究
某地区高速公路道路沥青路面存在多重病害,且在不同时期其病害表现形式也不尽相同,所以在该高速公路的不同沥青路面病害时期,也对其病害处理提出了不同设计思路,对其主要病害问题进行了简要分析总结。
该高速公路项目的道路沥青路面的病害分为不同阶段,初期病害一般表现为裂缝,其裂缝形式短小且单一(一般缝宽小于2mm),面对这种微量变形病害一般不会做特殊处理,施工中专门采用灌封形式来在日常修护中达成处理目的,或者利用改性乳化沥青粘层来压实封边,保证局部轻微病害不会向中面层发展。在面对重度或特重度病害方面,此时沥青路面基层被严重破坏,出现唧浆等现象,此时要对该工程项目沥青路面进行基层深度处理。具体来说就是采用基层铣刨方法,从基层一致铣刨直到完整基层,停止铣刨并改用空压机进行吹净,最后利用水泥浆灌封,配合改性乳化沥青来回填沥青砼位置,分层压实完工。如果基层破碎严重,就必须加深铣刨,保证铣刨后基层厚度在20~30cm甚至以上。并配合AC-13C普通沥青砼作为回填表面层,对沥青路面直接罩面处理。总体来讲,结合该项目施工现场实际状况,对其各个时期的沥青路面病害进行了处理分析,有效避免了高速公路运营经济损失,也确保了沥青混凝土路面整体质量。
总结
整体来讲,道路沥青路面常见病害问题相当复杂,且分为多个层次、多阶段发生,所以本文提出了不同种类的沥青路面常见病害问题防治解决对策,希望为道路交通质量与社会经济效益提升带来参考价值。
参考文献:
[1]王砚.高等级公路沥青路面常见病害及防治方法研究[J].公路与汽运,2011(5):122-124.