沥青路面早期病害的成因与分析
2015-06-23
沥青路面由于具有表面平整、坚实、无接缝、行车舒适、耐磨、噪声低、施工期短、养护维修简便，且适宜于分期修建等优点，在近几年的公路工程中得到了广泛的应用。尽管目前沥青路面设计方法是建立在层状弹性理论基础上的耐久性设计方法，但仍然存在着设计年限内由于各种原因而发生的早期破坏。沥青路面早期病害是指在通车后1 -3 年内，呈现出开裂、泛油、剥落、车辙等早期破损，或者在通车当年即发生病害，正常维修期大大提前，公路行使质量降低，直接影响车辆运行。虽然造成沥青路面病害的因素很多，但综合起来主要有路面结构设计问题、现场施工质量控制、投入运营后超载车辆及养护管理不严等几个方面。基层反射裂缝。
1路面结构设计问题
设计路面结构时应根据沥青路面设计规范，除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求，宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料，尽量采用小粒径沥青砼，以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗入。
另外，沥青混合料配合比设计也是关键问题，现行设计规范中可供设计者选择的路面结构单一，而且调配范围过宽，如AC、AK结构都具有很强的优缺点：AC结构具有良好的隔水性，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浮于细集料之中，在行车荷载作用下，容易出现材料重新分配，因此易出现车辙现象；AK结构是有很好的骨架，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，极易产生水损坏。另一方面由于国家现状所致，公路建设工期较短加上标价偏低，碎石料场不规范，大多地材都由个体承担，料场分散，设备落后，材料的均质性，稳定性均有较大的差别，尽管我们重视“目标配合比设计”与“生产配合比设计”的相符性，但是在实际生产过程中，使生产配合比与实验室配合比出入较大。这些因素都会影响集料的吸水性，更严重的会影响集料与沥青的瀚附能力，使生产的混合料质量大打折扣，不能有效满足生产要求，这是导致路面出现一些常见病害的原因之一。
2现场施工质量控制问题
路面施工过程是其质量控制的关键环节，主要分为以下几个方面：
（1）对原材料、配合比及摊铺温度等质量检验不严。
对沥青混合料的配合比控制不够，特别是矿粉和沥青用量不准，使沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等；施工机械设备陈旧、不配套，使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、平整度等受到很大影响；沥青混合料拌合温度的控制，规范要求比较严格：对石油沥青拌合出厂温度要求在120～165℃，而实际上有些施工单位在拌合温度控制方面不是那么严格，时高时低很不稳定，有的沥青砼拉到工地量测将近180℃，而有时不足110℃，温度过高可能导致沥青老化、变质，没有粘性使沥青混合料松散，混合料就压不实，就会出现推移，发生微裂。温度过低，沥青混合料拌合不匀，从而影响了级配。
（2）沥青混合料摊铺过程的控制。
沥青混合料面层的摊铺目前国内问题比较大，总的来说走两个极端，一方面，高等级公路摊铺要求全断面摊铺设备如ABG或费格勒2000型，另一方面，低等级公路用的还是过去20世纪60至70年代的摊铺设备，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，事实上高等级公路有些监理工程师对双向四车道的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，所带来的弊端却是显而易见的。首先，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，这种离析改变了沥青混合料的生产配合比。其次，由于烫平板从机心向两侧悬臂较长，随着摊铺次数的增加产生变形，对路面横坡的控制也有较大影响，此外，由于全断面摊铺需要较大拌合能力，当拌合站较小时，容易造成摊铺机时开时停使路面控制。落后摊铺机对路面影响也较大，纵横接缝处理问题也较多，特别是碾压受到限制，不容易控制在规范要求的碾压温度内完成全部碾压工序，难以达到要求的沥青混合料压实度。
（3）基层施工过程的控制。 基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层，基层的强度及稳定直接关系面层的强度和稳定性。基层施工过程中的主要控制环节是：
a、基层、底基层的表面清除不干净。在铺筑上一结构层前，若路面结构层及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干净，在雨水作用下，浮层细料变软被行车挤压造成的高压水流冲刷成浆，进而波及到沥青面层表面；
b、基层松铺系数（或基层标高）控制不严而导致的二次补加层，因二次补加层与下层基层无法紧密连接，自身厚度又较小，因而极易松散，进而引起沥青层的网裂、松散、坑槽等破坏；
c、部分基层压实度不足。在最大干密度确定的情况下，基层的压实度与混合料中粗、细集料的比例特别是粗粒料的含量密切相关，当粗集粒含量很大时，即使压实度超过100%，并不表示该基层已经密实。因此，要适当增大碾压吨位、增加碾压遍数，确保基层到规定压实密度。
（4）施工过程中的路面污染。 当前许多公路投标项目划分太细，路基挢涵、路面、工程都严重平整度，在同一路段上施工单位较多，加上工期较紧，平行作业，相互影响，如在沥青混合料摊铺底面层中面层时，路基施工单位要刷边坡，挖边沟，其他路段的车辆也通行，导致路面污染严重，从而使路面上层铺设，层与层之间的粘结受到影响，特别是当沥青面层较薄时，在车辆高速行驶荷载作用下，沥青路面产生脱落，推拥、扭曲裂缝，我们经常见的桥面铺装被拉开、拉裂就是这方面原因所致。此外，路面铺设完后其他作业工序的机械，包括交通工程，中央分隔带，路基填土，有些机械在上面停留漏柴油使路面污染，严重的地方，造成路面局部松散、剥落。
3投入运营后超载车辆的严重损害 沥青混凝土路面国家设计规范仍然采用弯沉值控制，使用年限采用累计折合成标准荷载次数作为控制指标，而对重型车，特别是超重型车辆对路面结构强度的影响却没有过多过细的保证，规范中的折算系数并没有考虑路面承载极限能力，一旦超出极限荷载的行驶将导致路面结构严重损伤。促使路面开裂、推拥，甚至局部下陷，导致路面破坏。而目前高等级路面上或其它等级的公路上，超重型车辆，特重型车辆随处可见，因此对沥青路面的损害是非常大的。 总之，沥青混凝土路面常见病害的产生有多方面的因素，无论设计方面、还是施工方面，或是路面形成后的使用、养护和管理等方面都存在一些不足。鉴于目前沥青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，尽量在提高沥青路面使用性能的同时，延长使用寿命，提高投资效益，以保证其良好的服务能力。
