公路沥青路面的病害成因与预防探讨

2022-09-10

1 沥青路面的主要病害成因

公路沥青路面出现的各种病害, 我们仔细分析后, 不难发现其原因不外乎设计问题、施工工艺问题、材料问题、以及外部环境所造成的问题。沥青路面的病害成因是多种多样的, 从大的方面来说, 可大致分为非荷载型病害和荷载型病害。

1.1 沥青路面的非荷载型病害

非荷载型裂缝不是由行车荷载引起的裂缝, 而是自然条件下的自然损害。沥青路面刚完工后一般都会产生各种形式的裂缝, 随着各种非载型的破坏, 路面的裂缝越来厉害, 从导致路面强度下降。影响沥青路面非荷载型裂缝的因素是: (1) 沥青品种和品质。油源、低温延度、粘度、针入度、劲度、含腊量和抗老化性能等; (2) 沥青混合料的组成。矿料级配、沥青含量、集料品种。 (3) 面层的厚度。对于温度裂缝, 厚度的影响不明显, 对于反射一裂缝, 面层越厚, 反射裂缝出现得越晚、越少。 (4) 基层材料的收缩性。基层材料的收缩性越小, 面层裂缝越少。 (5) 土基。砂土路基多于粘土路基。 (6) 气温。最低温度和温度变化率。此外, 路龄、交通量、应力集中、施工原因都对裂缝的产生有影响。

1.2 沥青路面的荷载型病害

沥青路面的荷载型裂缝主要由于行车荷载作用, 车辆渠道化行驶, 重载车辆和轮胎压力增加而引起的裂缝。由于沥青混合料是一种粘弹性材料, 其强度和模量都随温度升高而急剧下降。在相同的条件下, 沥青混凝土的强度和回弹模量变化很大, 在路面适应的温度范围内其值相差几倍到几十倍。正是这种原因, 路面在车辆荷载过大的反复作用下, 底部的裂缝会逐渐扩展到上部并使沥青面层产生开裂破坏。另外再加上排水不良, 沥青路面的混合料变硬或变脆, 都可能出现裂缝。在我国各农村公路、高速公路上普遍存在。这种车辙的情况在夏季特别严重, 并随着时间的推移在逐年加重。尤其是到了高温时节, 公路沥青路面的行车道上的轮迹带承受着大量重车的反复作用, 沥青混合料因在高温下的强度不足, 导致它不足以抵抗重轮荷载的反复作用, 轮下的沥青混合料产生剪切变形而侧向流动, 轮迹带变形下凹, 形成槽形的车辙。

1.3 水对沥青路面严重化损害

关于沥青路面病害成因, 在这里要特别提到是水对沥青路面的严重危害。一般情况下, 沥青路面在存在水分条件下, 它所经受的荷载压力, 会促使温度的上升和下降反复无常。由于水有动力的作用, 当水分逐步侵入到沥青层面与集料的层面的交界处时, 沥青膜就会渐渐地从材料表面渐渐退去。水分侵入沥青与集料的界面, 以水膜或水气的形式存在, 影响沥青与集料的粘附性。从而并导致材料之间的粘结力的丧失而发生路面的破坏现象。

2 沥青路面病害预防

2.1 从实际设计方面入手

设计方面, 鉴于重载交通的发展, 因此对公路沥青路面的设计应当采取新的理念, 它不仅要应付车辆的载荷程度、预防雨水的渗透, 而且还应注重公路的长远规划使用等要求。在路面设计时, 应做好仔细勘探, 考察好地质条件, 选用优质沥青做沥青面层, 并在一些软基严重地段增加路基及路面基层的强度, 如插朔料排水板、打碎石桩等;其次在稳定度满足要求的前提下, 根据沥青路面设计规范, 应该选用针入度较大的沥青做沥青面层, 选用粒径较小, 空隙也小的级配混合料, 以提高沥青路面面层的防渗性;施工方面, 尽量采用细粒径沥青砼, 严格控制基层施工碾压时的含水量, 在沥青面层下设置封层, 防止雨水渗入。对沥青混合料的集料组成进行优化, 选择适合地质和环境的结构形式, 使路面设计参数符合实际, 让最佳含水量控制在施工规范容许的范围内。

2.2 从防止车辙方面入手

在重交通荷载作用下, 易发生车辙变形。在材料方面, 沥青混合料的高温强度不足, 混合料热稳定性不足, 因此应使用温度稳定性好的沥青, 例如用聚合物 (如S B S, S B R等) 改性沥青, 提高沥青混合料稳定度, 试验还分析表明, 集料的级配组合, 对沥青混合料的高温稳定性起决定性的作用, 沥青混合料配合比设计时, 应同时考虑沥青混合料的高温稳定性。另外, 改善结合料与矿料粘结强度的能力, 使其满足设计使用期间交通条件的要求。在车辆通行的过程中, 也可以适当考虑超载车辆, 选择合理的地基处理方法, 避免沥青路面的不均匀沉降。

2.3 从预防水损害方面入手

水是危害路面造成水损害破坏的主要因素, 因此, 做好排水设计是避免造成水损害的一个方面。当前的问题是, 沥青面层本身是透水的, 即使是很致密也难免会因沥青混合料摊铺时的离析而造成的局部透水。在自然条件下, 雨季是人力所无法控制的, 因此雨季水进入沥青面层内部是不可避免的。过去由于技术方面等原因, 沥青路面在设计上, 很少考虑到路面结构层内部排水问题, 而是普遍设计了埋置式路缘石, 阻碍了渗入路面内部水的排出, 致使沥青混合料的抗水损害能力严重不足。因此, 要提高沥青面层的压实度, 上面层不小于98%, 中、下面层不小于97%, 以提高沥青与集料的粘附性, 增强集料之间的粘结力。另外, 在材料的选择上, 可采用玄武岩集料, 让它与沥青之间有较好的粘附性, 以提高压实标准, 减小空隙率。

2.4 从维护管理方面入手

在沥青路面病害当中, 它不仅与设计和施工等方面有关, 还与路面使用、维护、管理息息相关。因此, 要减少沥青路面常见病害的破坏, 在积极做好预防路面病害及养护管理的同时, 还必须抓好沥青路面日常修补和专项处治, 做好养护管理工作。在维护管理方面, 应该鼓励积极的技术创新, 从实际行动和观念上提高沥青路面工程养护管理的投入。积极探讨对沥青路面的材料选择、技术等方面的尝试和研究。在公路养护管理上, 应加快对新技术, 如S M A与SUPERPAVE路面结构的试验与研究工作, 建立好科学合理的路面状况评价系统, 做到有针对性地安排路面养护项目, 做出费用最省、效果最佳的养护处治方案。

结束语:沥青路面的病害, 严重影响公路的使用功能、投资效益, 对沥青路面应贯彻公路养护政策“预防为主, 防治结合”的方法。从原材料、设计、施工、养护到管理等各个环节, 进行充分调研, 进行必要试验, 不断总结经验, 指导生产, 建立健全的质量管理体系。通过综合运用以上这些措施, 可使沥青路面养护技术提高到一个新的水平, 为科学决策提供依据, 从而提高更加经济合理的养护维修对策与质量, 降低养护成木, 延长路面的使用周期, 提高投资效益。

摘要：沥青混凝土路面因具有诸多优点, 成为公路建设常用的一种材料。如造价低、工期短、噪音小且舒适等原因而广泛应用于公路建设中。无论从乡村道路到城市道路, 从低等级公路到高速公路, 从路面底基层到路面面层, 均普遍采用了这种设计。但是, 沥青路面的病害却给交通带来诸多不便, 本文将结合笔者在公路沥青路面设计的实际经验, 分析了这种病害成因, 并对沥青路面病害的预防进行了有益的探讨。

关键词：沥青路面,病害成因,预防探讨