沥青混凝土路面病害原因分析.doc

【摘要】本文对沥青路面病害原因进行了分析，提出了施工时的预防措施，为进一步减少沥青路面早期破坏，针对性的治愈路面伤病提供了有效方法。【关键词】沥青混凝土；路面病害原因；病害分析Analysis of asphalt concrete surface diseasesWang Jin-xue(Chengde city Transportation BureauChengdeHebei067000)【Abstract】Asphalt Pavement analyzed the reasons for proposed construction of the preventive measures, in order to further reduce the asphalt pavement of early damage to the roads targeted cure to provide an effective method of injury.【Key words】Asphalt concrete; Reason of surface disease Disease Analysis 沥青路面竣工通车后，经过一段时间的运营，不少路段出现了一些病害，而且是多种多样的。沥青路面病害，原养护规范分类主要是结构性破坏类和表观破坏两大类，新的现行公路沥青路面养护技术规范（JTJ 073.2-2001）规定分成裂缝类、松散类、变形类和其他类。其中裂缝类分为龟裂、不规则裂缝、纵缝、横缝；松散类分为坑槽和松散；变形类分为沉陷、车辙、波浪拥包；其它类分为泛油和修补损坏。下面酒病害产生原因进行分析。1 裂缝类11龟裂。龟裂有轻、中、重三个层次，轻的缝细无散落，无变形；中的裂块明显，缝较宽，轻度变形；重的裂块破碎，缝宽，变形明显。龟裂都是由轻到重变化的。111产生的原因。产生的原因是多方面的，但主要有以下几点：(1)路基的强度不足，如变形、下沉。(2)基层局部强度不足，如胶结料偏少，集料离析，压实度不足等。(3)面层强度不足，空隙率过大，造成渗水，唧浆，矿料的离析也能使面层模量变小，在重车作用下面层拉断成裂缝，变形成为龟裂。112龟裂的危害。龟裂对路面产生很大危害，特别是渗水后在基层和面层形成滞留水，造成基层唧浆；面层产生动水压力，冲刷油石界面，久而久之使油石分离而松散；滞留水对基层和面层都产生冻融，加剧裂缝的发展，使基层和面层遭到严重破坏。113预防措施(1)路基施工质量控制。 (2)基层施工质量控制。 (3)面层施工质量控制。12不规则裂缝121产生原因(1)路基的不均匀下沉和变形造成路面变形，出现不规则裂缝。(2)基层施工时含水量偏大，施工后的干缩，加上冬季低温时的温缩，两者合起来，肯定会更大，再加超载车的作用，会产生不规则的裂缝。(3)基层的集料组成设计不佳，细料和粉料偏多，拉力不足，在干缩和温缩下产生不规则裂缝，特别是局部胶结料偏少时，形成强度不足，在超载车的作用下变形，造成面层的不规则裂缝。(4)沥青路面沥青的老化和沥青质量不佳，在冬季低温时引起裂缝，而且是不规则的。122施工控制措施(1)材料选择上要符合规范要求，如沥青的标号和品种要满足当地气候需要，因为沥青路面在抗冻稳定度方面沥青的贡献率最大，可占89%。所以沥青质量不但要满足规范，在数量上也不能少，如果按设计要求减少0.5%，路面的寿命减少一半，其减少的原因就是提前老化，从而使路面损坏，因此，沥青的数量不但满足形成沥青膜与矿料进行物理吸附和化学吸附，还应在矿料和缝隙中存有一定数量的自由沥青，以抵抗过早老化。在基层材料的选择上其规格和质量也应符合规范要求，在组成设计时要综合考虑，尽量做到在满足强度要求的情况下，少用细料和粉料以及胶结材料，以便减少干缩和温缩。(2)粒料基层含水量控制。水泥稳定级配碎石施工时，不少人员控制含水量比最佳含水量高1%2%，还有人主张提高3%。水稳碎石试验室的含水量一般是5%6%，若提高2%或3%，肯定会造成含水量过大，含水量过大后会造成很多弊端，特别是在拌和机内一次加水过多后，粉料和水泥成团，拌合不均匀产生离析；压实时水膜过厚，产生滑动，集料形不成嵌挤，影响压实度，同时碾压中产生推移影响了平整度；危害最大的是加大了基层的裂缝，特别是干缩裂缝，因为水泥在硬化过程中只吸收水泥重量20%左右的水份，虽然硬化时也增加一定体积，但比失去水份的体积要小的多。这是产生干缩裂缝的主要原因。为防止以上弊端发生，施工时最好控制在最佳含水量内。要想法减少施工中的水分消耗，如采取翻斗运料车盖贴布、据天气情况适当缩短施工路段长度、在下承层上洒水等措施。其含水量最多不要超过1%为好，当天气干燥时也可在水分消失快的表面适量洒水，以保证表面湿润，便于成型。(3)养生。养生不但要做到及时，还要全面的、不留死角的进行，不论是下基层的二灰碎石，还是上基层的水稳碎石都要保证表面湿润。当上基层基本养生完成后，如不能及时铺筑面层，为防止水分大量流失，最好在水稳碎石碾压完成后尚未干燥时喷洒透层油，以保证基层有充足的水分起到养生作用，继续水化反应，并且达到均匀的缓慢的干缩，不会造成水分骤降而裂缝。最好的方法是基层压实成型稍干后喷洒透层油以起到保湿养护作用。(4)适当提高粒料基层主骨料的粒径和数量，以此增加基层的抗拉强度，减小温缩和干缩变形。同时在摊铺中要跟机进行检查，对于细料过多的路块要挖掉，更换标准的混合料。13纵裂131产生的原因(1)旧路加宽路基连接不牢，压实度不足，也可能是路基的局部路段沉陷。(2)基层施工和面层施工时纵向接缝不佳。132施工预防措施(1)路基加宽施工时，新旧路基之间可铺上一层塑料格栅，加强新旧路基连接，防止产生纵向裂缝。(2)不论是基层还是面层分两次以上摊铺，又是两台摊铺机梯型作业时，中间的接缝都要错开50cm100cm，两台摊铺机的距离错开10m-20m，前幅的混合料压实时不要到边，留有15cm左右，待第二台摊铺机摊铺过后一起碾压，碾压要从未压实部分逐渐以15cm的错动碾压到新铺层，使纵向接缝连接牢固。上面层路幅不太宽时，尽量用一台摊铺机进行摊铺，这样可避免纵缝。14横缝。横缝是我省最普便最严重的一种病害，不论是水稳碎石还是二灰碎石都存在横缝，水稳碎石有局部横缝也有全幅长的横缝，一般在第二年就开始出现；二灰碎石大部分有全幅的横缝，也有半幅或局部的横缝，大都在二年或三年以后出现。两种结构相比二灰碎石横缝较轻些。141产生的原因(1)不论是二灰碎石还是水稳碎石，按规范要求的细料和粉料大都偏多，都在35%40%以上，细料和粉料多了以后使主骨料形不成嵌挤，而成了悬浮结构，所以抗拉强度很低，细料和粉料过多后还要加大含水量和水泥用量，更加剧了干缩裂缝。(2)规范要求的7天水稳碎石强度偏高（35MPa），28天的强度达到89MPa，如果胶结料水泥出现偏差时，水泥偏高的路块将接近10MPa，强度越高，温缩和干缩系数越大，裂缝增加。(3)路基低，含水量又较高时，再加上冬季温度很低时，路基的收缩裂缝，影响到了路面的收缩裂缝。(4)面层收缩，特别是温缩引起面层裂缝。如沥青混合料的收缩系数是2510-64010-6，可到冬季气温骤降时所产生的抗应变能在30010-650010-6，远远超过了沥青混合料的极限抗拉应变能力，这样在比较薄弱的位置就会拉断成裂缝。(5)路面基层和面层施工时的横向接缝不佳也容易引起横向裂缝。沥青路面的横向裂缝主要还是基层裂缝引起的比较普遍和严重，特别干缩和温缩两种应力叠加后最容易引起横向裂缝。142横缝的预防(1)粒料基层要增加粗骨料数量，适量减少细料和粉料数量，在7天的无侧限抗压强度方面不要超过3MPa，28天强度不超过6MPa，当强度达不到要求时，要改变组成设计，尽量使水泥用量不大于5.5%，虽然强度略低些，但完全能满足强度要求，因为目前最大超载车的轮胎压力也超不过2MPa，15cm面层下的基层表面也只有0.6MPa左右，所以抗压强度要求是没有问题的，重点应该在施工中抓好影响强度的材料均匀性问题。(2)探索性的基层粒料结构。就像沥青混合料中的矿料进行断级配设计一样，在最大料径加大到40mm后，骨料也相应增加，二灰碎石用二灰和细料填充空隙，水稳碎石用水泥和细料填充空隙，使粗骨料形成完整的骨架结构，用大吨位的压路机碾压使其紧密的嵌锁在一起，其干缩和温缩自然就大大地减小了。(3)路基低时，要加深边沟，加强排水设施，防止冬季时路基含水量过高。(4)沥青路面的施工要选用合适的沥青，或是改性沥青，也尽量采用断级配的骨架型密实结构，提高抗变形能力。施工中加强矿料级配和沥青含量均匀性的检测，使其受力均匀。为全部满足矿料级配均匀性的要求，要加强检测，每台拌合站每半天至少检测一次，取样可在未碾压的铺层上，做马歇尔试验和抽提试验，油石比不超过0.3%（高速、一级公路），同时通过筛分检测0.075mm、2.36mm、4.75mm三个筛孔通过率，高速和一级公路0.075mm筛孔通过率允许偏差为2%，2.36mm为5%，4.75mm为6%，公称最大粒径控制在5%，中间粒径9.5mm或13.2mm控制在8%，这是沥青路面规范中的要求，也可搞个自控指标，二级及二级以下公路可放宽。2 松散类21坑槽。坑槽按公路沥青路面养护技术规范（JTJ 073.2-2001）分为轻、重两种。轻的面积1m2、坑深25mm；重的面积1m2、坑深25mm。211坑槽形成的原因(1)由于严重龟裂发展成坑槽。(2)面层空隙率局部偏大或沥青偏少而渗水，行车时产生动水压力冲刷油石界面，使油石分离；滞留水在冬季产生冻张也使面层松散，这两种原因都使面层形成坑槽。(3)基层局部强度不足通过行车作用变形、渗水，再通过第二条的两种作用使基层松散，影响到面层松散形成坑槽。212施工预防(1)加强基层材料均匀性控制，防止集料级配不佳、压实度不足、胶结材料偏少、养生不到位等几种不良施工，有两种以上不良施工在同一路块出现，造成强度过低，使基层局部早期破坏。(2)加强面层施工质量控制，如矿料级配、油石比、压实度，都应达到不渗水的标准（详见第五章热拌沥青混合料面层的施工质量控制）。(3)沥青混合料中要控制天然砂的用量，现行规范是20%，经验数据最多不得超过18%，尽量要用石灰石制造的机制砂；与沥青粘附性不佳的酸性石料，要掺加抗剥落剂，最好掺熟石灰粉及水泥，但两者合计不能超过2%，还可以将石料用石灰水冲洗烘干，也有的用沥青与煤油混合后对石料进行预拌，主要是增加石料与沥青的粘附性，以防动水冲刷油石界面而松散形成坑槽。22松散221产生的原因(1)混合料拌和时温度过高、拌合时间过长使沥青老化，失去了应有的粘结力，在行车作用下松散。(2)沥青质量不佳，如含腊高，或是沥青含量偏少，还有就是沥青标号过高不适宜当地气候条件，在天冷时沥青发脆，粘结力不足，在行车的作用下松散。(3)石料质量不佳，如含泥量过高与沥青粘结力不足；再是酸性石料与沥青的粘结力差；还可能由于天然砂含量过多（超过20%）。222预防措施(1)选择符合当地气候条件和规范要求的优质沥青。(2)石料质量的选择。一般应尽量选择亲沥青的碱性石料，如石灰岩有0.02mm的小孔，不但物理吸附性好，而且化学吸附也特别高，能抗水害和抗剥落。如果在上面层为提高磨擦系数及耐久性，选择硬质的酸性石料时，应采取技术措施。(3)为防止沥青混合料中沥青的老化影响与矿料的粘结力，要严格控制沥青的加热温度，一般沥青的老化温度是166.2，尽量低于该温度指标，如果是改性沥青，加热温度一般应是165，不得超过170，成品改性沥青加热温度不大于175，沥青不可长时间高温加热，要做到当天加温的沥青当天用完，不得高温贮存沥青。拌合温度和拌合时间的控制，一般沥青混合料的拌合温度是150170，拌合时间3045，改性沥青混合料拌和是170185，拌合时间4560。干拌时间控制在510S内。3 变形类路面的变形也是非常多见的路面病善，而且它的危害也非常大，严重影响着行车安全、运输效益、服务水平。31沉陷沉陷有轻度和重度两种，轻度的变形小于或等于25mm，重度的大于25mm。311产生的原因(1)路基强度不足，是主要原因。(2)基层强度不足， 路面基层（包括底基层）由于材料选择不当，形成强度不足，超载重车碾压产生变形。(3)面层也可造成沉陷，如组成设计中粗骨料偏少，形不成骨架，再是矿料的强度不足易压碎，还有路面施工时压实度不足、孔隙过大。312预防措施(1)路基填料的选择和压实度的控制。(2)基层（包括底基层）要选择强度高、变形小、不裂缝的粒料基层，如水泥稳定级配碎石和二灰稳定级配碎石等半刚性基层，近几年来也有的采用沥青稳定碎石柔性基层。总之应使基层具有足够的强度。(3)面层。要控制矿料质量，选择符合现行规范要求的矿料，组成设计时保证主骨料的粒径和及其数量，马歇尔试验满足稳定度和流值要求。提高压实度，规范要求是97%（马歇尔标准），可提高到98%，使变形大大减小。32车辙。分轻重两种，轻的深度25mm，重的深度25mm。321形成的原因(1)沥青面层的压实不足，在渠化交通的作用下，沥青混合料被压实，如马歇尔试验设计空隙率是4%，压实度是97%，则竣工后的原位空隙率是7%，当行车碾压到残留空隙率为2%3%时，则面层产生一定变形。(2)沥青路面在高温天气时变软，抗剪强度降低，在渠化交通特别是重车车轮反复作用下，沥青混合料被挤向两边，使两边增高，车轮下部降低，形成车辙。(3)矿料的强度不足，在车轮碾压下，矿料的棱角被互相磨光，失去嵌挤作用，也就是矿料达到疲劳阶段，在行车作用下产生车辙。(4)矿料的粗骨料偏小，数量偏少，形不成骨架结构，在渠化交通的作用下也很容易形成车辙。(5)基层的强度不足也是形成车辙的一个原因，如文献记载形成车辙原因面层占32%、基层占14%、底基层占45%、路基占9%。322预防措施(1)提高面层沥青混合料的压实度，减小空隙率。在组成设计时尽量设计小的空隙率，3%是完全可以做到的，并在压实中要采用相匹配的压实机械，如大吨位的胶轮压路机和振动压路机，都能将压实度提高到98%以上，这样施工后的空隙率是5%，通车压实后达到2%3%，变形也就很小了。在压实上还可采用最大理论密度（空隙率）控制，也可达到理想的空隙率。(2)根据当地气候和交通量组成情况选择相适应的沥青标号，必要时也可选择改性沥青提高软化点，以保证路面的稳定性，提高高温时沥青路面的抗剪强度。(3)根据路面上、中、下三种面层层次的功能，选择矿料的最大粒径和粗骨料的数量。发达国家主骨料的最大粒径是公称最大粒径，占路面厚度的1/3，我国现行规范要求沥青面层集料的最大粒径宜从上至下逐渐增大，并应与压实层厚度相匹配。对于热拌热铺密级配沥青混合料，沥青层一层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.53倍。这样与发达国家基本一致，但是我省中南部地区气温高，持续时间长，冬季又冷，年内温差接近60，与外国和我国的其他地区有差别，所以在考虑空隙率的时候，粗骨料的粒径也不应忽视。下面层主要是抗车辙，中面层是承上启下的作用，这两层的主骨料粒径都不应过小，可取规范略大的值，4.75mm以上的粗骨料不少于60%，从而形成骨架起到抗车辙作用。上面层的主要功能是防水和抗滑作用，当然也有抗车辙的功能，在组成设计上最好也搞成紧密嵌挤的骨架型结构。(4)基层（包括底基层）强度和材料的选择。(5)在选择集料硬度和棱角上都要满足现行规范要求，以此提高粗集料之间的嵌挤力，加上高粘稠度沥青的物理吸附和化学吸附，则会大大提高抗车辙和抗疲劳能力。323波浪和拥包分轻重两种，轻的高差25mm，重的高差25mm。323.1形成的原因(1)沥青混合料的沥青标号偏低，软化点低，用油量偏大，当天热的时候路面发软在汽车轮的推动下产生波浪和拥包。(2)在路面面层较薄的时候，如果面层和基层的连接不牢，在车辆行驶时轮胎对面层产生剪切作用，面层与基层分离形成面层的推动，从而形成波浪和拥包。(3)