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瀝青路面常見問題的原因

發布時間:2020/2/13  新聞類別:公司新聞 點擊次數:69

  瀝青路面常見問題的原因

  l、瀝青路面的開裂

  瀝青路面開裂直接影響路面的使用壽命,由于開裂致使路面上的雨水下滲到基層,加上行車的作用,形成唧漿現象,導致路面基層破壞,從而毀壞路面形成坑洞。導致路面開裂的原因大致有三種情況:一是瀝青本身材質的影響,如瀝青含蠟量大、易老化;二是路基不均勻沉降導致路面開裂,如修筑在軟土地基和路面常出現這種情況;三是路面基層的反射裂縫,由于路面基層的裂縫,反射到路面面層,導致面層開裂的一種情況。

  2、瀝青路面的泛油、油包、車轍、推擁 瀝青路面出現泛油、油包、推擁、車轍的原因主要是:

  瀝青路面施工規范的缺陷

  表現在瀝青油石比的不準確,象油石比設計主要由室內馬歇爾穩定度控制,如滿足流值、穩定度、空隙率三大主要指標后,確定油石比,缺乏象日本、美國增加的動穩定度指標、確定油石比和集料配合比。

  透層油、粘層油對油石比的影響

  為了保證層與層之間具有良好的粘結力,往往采用灑透層油和粘層油的設計方案,由于這些粘層油和透層油對未來油石比的影響往往被人忽視,因此,很容易導致油石比偏大出現泛油現象,下面我們不妨計算一下:

  假定粘層油為乳化瀝青,設計為O.8kg/m2,瀝青加乳化劑和水的比例為50:50,瀝青砼表層4cm,密度按2.42g/cm3,由于粘層油的灑布,每平方米增加瀝青量0.4kg,而每平方米瀝青砼總重量為100×100×4×2.42g/cm3=96800g.

  油石比增加量為400÷96800=0.4%

  規范要求實際瀝青用量只能在最佳瀝青用量±0.3%之內,可見實際油石比已經超過了規定值。

  此外,由于路面基層不可能十分平整,有坑洼現象,而瀝青粘層油,則為流動的液體,因此,往往在低洼處粘層油過量集中,這也是導致局部路面泛油嚴重擁包的主要原因之一。

  路面平整度差衰減速度快的原因

  密實度的影響

  一方面路基密實度不夠,導致路基不均勻沉降,引起局部下沉,另一方面是瀝青砼本身壓實度不夠,隨著車載作用次數的增加,導致路面局部下沉,是影響路面平整度的原因之一。

  瀝青配合比的影響

  瀝青配合比是指油石比與集料配合比不當導致油石比大、穩定度小,路面出現泛油、車轍、擁包,這是平整度衰減的一個主要原因。

  氣溫的影響

  由于人類對大自然的污染破壞,南極臭氧層的減少,全球相繼出現“厄爾尼諾”現象,特別是1997年夏天在華東地區,氣溫在35℃以上,持續將近40天,屬歷史罕見現象,這種情況的出現,如果仍采用以往的瀝青標號,顯然沒有適應環境的變化,這說明近幾年,路面泛油大、穩定度變差、路面產生變形,是加快平整度衰減的一個重要原因。

  瀝青混合料攤鋪、碾壓先天不足

  因為攤鋪機具落后或路面基層影響,瀝青路面施工時就不平整,瀝青砼攤鋪溫度過低。碾壓機具配套或不及時,同樣對平整度產生較大影響,這些因素將構成瀝青砼路面平整度先天不足。

  3、瀝青混凝土路面松散、剝落、坑洞原因

  瀝青材質問題

  有些路面使用一段時間后發現大面積表層松散,其主要原因是使用了不合格瀝青,這種瀝青延度、針入度沒有達到規范要求,因此,過一段時間后,混合料就失去粘結力,從而形成松散現象。

  瀝青混合料拌和溫度過高

  有時,由于瀝青混合料拌合時溫度過高,瀝青被燒糊使瀝青失去了強有力的粘結力和裹附力,因此,造成路面松散、局部脫落。

  瀝青混合料酸堿結合不好

  瀝青一般情況下呈酸性,而用的石料如果呈堿性則可以達到較好的組合,如果遇到的是酸性骨料相互之間的粘結力將降低,也將產生路面剝落,形成坑洞。

  層與層之間的連接受到嚴重污染

  在路基整修與瀝青混合料攤鋪同時進行,或者層與層之間施工持續時間較長,在鋪筑上一層時,對下層的污染沒有進行有效處理,使兩層之間形成一層薄薄的污染夾層,這樣下承層與上承層之間缺少有效的粘結力,從而導致瀝青路面剝落,局部形成空洞。

  三、進一步提高瀝青路面施工質量

  以上情況,在我國次等級路面、高級路面時有出現,輕則局部返修,重則大面積返修,既造成經濟損失又對行車安全帶來嚴重影響,產生不良社會后果,而如何進一步搞好瀝青混合料工程質量,使之達到設計要求的壽命,爭創更大的經濟和社會效益,則是每位工程技術人員都十分關心的問題,在瀝青混合料施工方面本人平時也注意觀察和收集這方面的資料,下面就如何進一步搞好瀝青路面施工質量,談談個人的看法。

  1、加強瀝青混合料原材料的選擇

  瀝青混合料的選擇特別重要,特別是對于重交通量道路,要首選優質瀝青,瀝青表層更應如此,如進口瀝青采用殼牌、埃索、阿爾巴尼亞瀝青,而盡可能少采用韓國進口瀝青,2001年104國道溫州段過境公路使用的就是韓國瀝青,取樣做各種試驗均滿足施工技術規范要求但鋪筑使用不到一年就出現松散、剝落現象,而殼牌、埃索等瀝青經歷了金麗溫、甬臺溫、杭金衢高速公路的驗證,效果很好。

  由于進口瀝青比較貴,使路面工程造價增大,近幾年一些高等級公路也選用了一些國產瀝青,特別象克拉瑪依、單家寺、歡喜嶺等相繼在滬嘉高速、沈大高速、唐津高速得到了應用,達到了預期效果,但由于國產瀝青技術指標不穩定,含蠟量普遍偏高,抗老化能力差。因此,選定時要加強試驗檢測,防止不合格瀝青混入。目前國內許多業主普遍作法是瀝青表面層采用進口瀝青,而底面層、中面層則挑選國產優質瀝青,既滿足了重交通質量要求,又降低了路面造價。

  對于溫室效應的影響,在寒區和溫區建議采用規范規定的瀝青標號的低標號瀝青,提高瀝青混合料熱穩定性。

  集料的選定,主要是要判定粗集料、細集料酸堿性,對于有些礦石材料象玄武巖、石英巖、花崗巖等本身就帶酸性,由于瀝青含有瀝青酸顯酸性,如果兩種酸性物質結合在一起大大降低了互相之間的化學吸附力,因此瀝青與集料容易剝離。在這種情況下應采用石灰巖、礦碴磨成礦粉或者直接加入一定的抗剝離劑,增強瀝青混合料的化學吸附力。

  此外,對粗集料的壓碎值應有較高的要求,高等級路面一般不能高于28%,保證路面具有一定的抗壓和抗滑能力。

  2、瀝青混合料的組成設計

  瀝青混合料的組成設計系瀝青路面成功與失敗之關鍵,要求試驗人員必須有較高的理論知識水平和豐富的實踐工作經驗,才能配制出優質的瀝青混合料最佳級配,從組成設計角度來看,瀝青混合料的配比應特別注意下列幾個方面的內容。

  骨料中和最大粒徑的確定

  級配中的粗集料粒徑大小與瀝青混合料的抗疲勞強度和抗車轍能力有密切關系,從國內有關科研資料研究表明,當瀝青混合料厚h與最大粒徑D的比值,大于2時,抗疲勞強度顯著提高,但抗車轍能力明顯下降,而h/D小于2時抗車轍能力增強,而抗疲勞力減弱,應該說這是一個矛盾指標,為了中和一般情況下取h/D接近2時較理想,即骨料最大粒徑取接近厚度的一半,相對而言,上面層瀝青混合料粒徑略為偏粗一點,且應采用開級配,本人在查看了有關澳大利亞瀝青路面設計與施工資料,受益匪淺,澳國瀝青上面層均采用大粒徑開級配,這樣做有三個方面的好處:

  第一、粒徑較大,棱角分明,增強了汽車輪胎與路面的附著力,提高了抗滑性;第二、粒徑偏大提高了路面抗車轍能力,有效地降低了路面平整度衰減;第三、在雨天由于開級配其內部有大量空隙,表面水可以在內部流動,減少路面懸浮水,減少車輛高速行駛的漂滑現象,更重要的是表面層可以為輪胎與路面之間的水分提供一個消力槽,很大程度上改善了路面在潮濕狀態時的抗滑能力。

  因此,本人主張表面層h/D接近2,并且4.75mm以上粒徑應在70%以上,這樣的設計能達到提高路面抗車轍能力和抗滑性,減少路面平整度的衰減。

  中面層的設計

  中面層應采用密級配,這一層是承上啟下的結構層,一是要有良好的抗水滲透能力,防止雨水下滲到基層,破壞路面。二是具有良好的抗疲勞能力,因此h/D應略小于2為好,應采用密級配瀝青混合料。

  下面層瀝青混合料

  下面層應該說荷載承載層和應力擴散層的結合部,因此其強度、穩定性、耐久性都比較重要。本人認為h/D應略大于或等于2,同時采用半開級配較為理想,由于中面層是一個完整的抗水層,雨水不會下滲,因此,不會有過多雨水下滲并通過下面層到路面基層,另一方面,半開級配提高了路面的熱穩定性(由于瀝青為黑色,夏天太陽暴曬吸熱,其內部溫度可達50~60℃),同時半開級配有較多的瀝青及細粒填充,因此,使該層具一定的耐久性。

  瀝青油石比的選擇

  瀝青油石比由室內常規馬歇爾試驗進行確定,通常是由瀝青混合料密實度、穩定度、孔隙率等指標初步確定瀝青油石比,再與規范規定的上下值要求進行比較取值,我覺得在油石比確定應遵循下列原則。

  油石比要結合當地氣候條件綜合考慮

  在寒冷地區冬天較冷,夏天時間較短,則油石比略為偏大較好,提高瀝青混合料低溫抗裂性和抗老化能力,相反在熱帶地區,夏天較長溫度高,冬季時間短偏暖,則相應油石比取低限,提高路面熱穩定性和抗車轍能力,值得一提的是由于溫室效應的影響,華東地區,夏季高溫時間增長,相應冬季變暖,低溫時間變短,因此在油石比確定方面,應偏下限,確保瀝青路面在夏季的熱穩定性能,近幾年華東地區建成的幾條高等級路,有的泛油嚴重、車轍現象明顯,這與油石比偏大、氣溫偏高持續時間長有直接關系。

  重要的高等級路面油石比的確定應引進動穩定度試驗

  傳統的馬歇爾試驗雖然能確定最佳級配,但由于目前國內交通量發生了顯著變化,大噸位的車輛越來越多,過去的設計理論:黃河標準軸載及常規的試驗手段已滿足不了現在交通量增大、車轍增重的需要,這就是為什么有的高等級路按標準設計、施工單位按規范施工,而路面照樣出現問題的一個很重要原因,因此本人主張在車流量集中、車載較大的主要干道,象能源基地、連接港口的道路、大城市之間的道路,瀝青混合料除了要進行常規的馬歇爾試驗外,其中最重要的是進行動穩定度試驗,才能客觀全面地反映實際,由動穩定度鑒定級配和油石比是否合理,這也是國內許多專家學者,通過對比總結的一條經驗,目前國家也正在試推廣執行,因此,作為施工企業應有這方面的意識,雖然目前做這種試驗的機構并不普及,且費用較高,但我覺得為了確保路面質量和使用年限,引進動穩定度試驗進行檢測是值得的。

  瀝青混合料的施工

  瀝青路面試驗段

  瀝青混合料配合比經過理論配比,現場驗證后,即可以組織瀝青混合料施工的試驗段,試驗段應達到以下幾個目的:

  通過試驗段摸索技術數據:級配情況、油石比偏差、密實度、馬歇爾及其它各指標、拌和出廠溫度、最佳攤鋪碾壓溫度、路面平整度、攤鋪機虛鋪系數、厚度、寬度等方面數據。

  通過試驗段摸索出最佳人員組織:拌和站人員、運輸人員、現場指揮人員、施工人員、技術質量控制人員、試驗檢測人員。保證各道工序,每道工藝有人去做,又不人浮于事,打亂仗。

  通過試驗段摸索出最佳機構組合:拌和能力、運輸能力、攤鋪能力。碾壓能力須相配,如拌和能力過大,攤鋪能力過小,既影響拌和站工作效力的發揮,又影響路面質量,其他方面的機構也是如此,通過最佳組織得出相應的必備的各種設備。

  通過試驗段摸索材料的用量,試驗段完成后能評估每天的生產總量,由瀝青混合料的配合比,計算出各種材料用量,從而確定每天的材料購進量,做到既不占用過大的場地,又不至于某種材料短缺,而影響生產。

  通過試驗段對瀝青混合料施工作出一個完整經濟效益評估,減少材料消耗,最大限度地提高工效和機械設備的完好率和利用率,爭創最佳經濟效益。

  瀝青混合料的施工

  通過試驗段在華東地區應選在5~10月份,這期間溫度較高,白天日照時間長,比較適合瀝青路面施工,因此,施工工期盡可能安排在這一周期,如果在5月初之前或者10月底之后,必須采取一定措施,提高拌和出廠溫度,減少運輸時間,確保攤鋪與碾壓溫度,路面成型質量。

  為了確保瀝青路面平整度,在高等級路面從中面層開始就應用浮動基準梁,通過104線、金麗溫高速公路溫州段、甬臺溫高速公路均得到了有效的證明,在只有兩層結構層的路面,如果路面基層平整度在2.0以內,也可以直接走浮動基準梁,有兩個方面的優點:一是保證了瀝青混合料的厚度;二是提高路面平整度水平,建議該方法在全國推廣。

  瀝青攤鋪機的選用

  對于路面較寬的路段,為了縱向接縫美觀,本人認為用兩臺或多臺同種型號前后錯開10m左右行走比較理想,不主張12m以上的攤鋪機一次攤鋪,這是因為攤鋪機越寬,通過中央分料器距離較長,對混合料產生的離析的可能性較大,在澳大利亞及歐洲一些國家就明文規定攤鋪機不宜過寬,對于寬瀝青路面,在澳大利亞也是采用多臺攤鋪機同時攤鋪,如果瀝青混合料產生離析,則對瀝青路面的使用質量將產生較大的影響。局部地方細料或粗料過于集中,可能導致在同一路段內有的熱穩定性差,有抗疲勞能力低的狀況。

  此外,瀝青表面層建議采用帶雙夯錘攤鋪機,本人在其他省市包括河北、江西等省份了解,許多路面方面的專家都認為ABC攤鋪機明顯優于其他攤鋪設備,這是因為ABC本身帶雙錘振搗器,攤鋪后的瀝青初始密度比較大,便于第一遍輕型壓路機碾壓路面不容易變型,并容易達到最佳碾壓效果。

  重視攤鋪時路面狀況

  在鋪瀝青路面之前應對路面基層徹底清掃,特別是土皮,雜草及其他雜物,最好在灑透層油的前一天清掃完畢,然后灑透層油,避免時間長路面再一次受到污染,在瀝青混合料層與層之間也應保持干凈,施工期間盡量避免其他非瀝青作業機械上路,以免污染,如果由于作業路段過長,層與層之間相隔較長時間作業,對于污染路面要進行清掃或者再灑一層粘層油,而粘層油的灑入量要考慮對瀝青面層未來使用時油石比的影響,因此,在瀝青拌和時,其油石比應盡可能取下限,避油石比過大而導致泛油、熱穩定性差的情況的出現。

  瀝青混合料的表面層攤鋪

  瀝青混合料面層攤鋪十分重要,它是整個道路路面質量集中表現,因此,在攤鋪面層時,應掌握下列原則:

  集中拌和統一攤鋪

  由于路面標段的限制,有的4~5km一段,大都不超過10km,因此,各施工單位在拌和、攤鋪機械能力的投入上不可能太大,所以在這種情況下,相鄰標段應聯合起來,其面層進行統一攤鋪,盡可能延長每天路面的攤鋪長度,減少路面的橫向接縫。

  瀝青混合料的縱橫縫處理

  瀝青混合料面層的橫向接縫盡可能留在橋梁構造物的伸縮縫處,這是因為國內伸縮縫隙目前普遍推廣采用反切割法進行施工處理,因此,如果路面接縫留在此處,既使平整度有些偏差,也可以通過伸縮縫施工進行處理,對于路面較寬縱縫處理本人主張采用兩臺或多臺同型號攤鋪機同時進行攤鋪,攤鋪機前后不應超過25m,能保證前后攤鋪機作業及運輸設備不受干擾的最短距離為最好,既保證了瀝青混合料不離析,又保證了路面的熱接縫而不留任何痕跡。

  瀝青路面在世界各國推廣采用近百年,從科研設計到施工均有一套完整的理論作為指導,然而由于各國氣候條件、施工手段、原材料各異,使這一科學具有復雜和多變性。本人根據近年來對國內一些工程的考察,結合自己的一部分實踐經驗,提出了加強瀝青路面質量控制的一些觀點和方法,和同仁們共同探討,以達到提高之目的


 
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