1 瀝青路面破壞形式
瀝青路面的路用性能要求路面具有一定的強度、剛度、平整度和足夠的承載能力,同時具有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫開裂性。瀝青路面的破壞形式主要包括裂縫、車轍、翻漿、擁包等。
1.1 路面縱橫向裂縫
瀝青路面建成初期會產(chǎn)生各種形式的裂縫,這些裂縫對瀝青路面使用功能一般無明顯影響,但隨著表面水分的侵入,會使路面結(jié)構(gòu)層甚至路面的強度、承載力下降,加速瀝青路面的破壞。
裂縫是路面早期破壞最常見的病害之一,它的危害在于從裂縫中不斷進入水分使基層甚至路基軟化,導致路面承載力下降,加速路面破壞。
其中包括橫向裂縫和縱向裂縫兩部分。
。1)橫向裂縫。橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類。荷載性裂縫是由于設計不當和施工質(zhì)量低劣,或由于車輛嚴重超載,致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應力超過其疲勞強度而開裂。非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式,它分瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫兩種情況。
道路出現(xiàn)橫向裂縫要及時治理,否則灌進雨雪水,冬天凍融后,對道路的破壞將非常嚴重。進水后道路病害破壞的發(fā)展一般可分為3個階段。第一階段,初期表現(xiàn)為裂縫部位鼓脹,沿裂縫逐漸形成微量凍融松散灰土粉化,材料密度降低,將面層材料拱起。第二階段,沿裂縫灌入雨雪水,存于水泥碎石與瀝青路面的結(jié)合層之間,由于行車碾壓推擠摩擦作用,將水泥和微粒材料同雨雪水在行車的壓力作用下唧出。如遇連陰雨天氣水泥碎石層以上灌入的雨雪水使路面出現(xiàn)嚴重凍融和行車的作用下密度降低,雖然進入冬季,一般從路面上看不見裂縫。第三階段,形成病害后在雨雪水作用下,路面出現(xiàn)坑凹,甚至出現(xiàn)搓板路,隨時間的推移,將導致龜裂病害的發(fā)生,嚴重時路面粒料被行車推擠帶走,出現(xiàn)路表面開裂性坑槽。
。2)縱向裂縫?v向裂縫可分為兩種情況:一種情況是由于路基壓實度不均勻?qū)е碌穆访娌痪鶆虺料菟鸬目v向裂縫;另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時,兩幅接茬未處理處,在行車荷載作用下,易形成縱向裂縫?v向裂縫多發(fā)生在半填半挖路基處,主要由路基的不均勻沉降造成。道路縱向裂縫如治理不及時,長時間雨雪水的灌入,2m以外部分滑動加快,行車道在重載車的作用下,在3m~4m部位出現(xiàn)第二道裂縫,這時第一道與第二道裂縫之間形成一個板塊,這一板塊開始下沉,出現(xiàn)順行車道區(qū)一個U型路面帶,嚴重時對路面發(fā)生條塊形碎裂,對行車的影響非常大。
1.2 車轍
車轍是在行車荷載重復作用下,路面產(chǎn)生累計永久性的帶狀凹槽。它主要是由于瀝青混合料級配設計不合理、穩(wěn)定性差或由于基層及面層施工時壓實度不足,使輪跡帶處的面層和基層材料在行車荷載反復作用下出現(xiàn)固結(jié)變形和側(cè)向剪切位移引起。其病害屬變形類型,除了影響行車舒適外,車轍還對交通安全有直接影響。在正常情況下,車轍有3種類型:一是由于荷載作用超過路面各層的強度而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性車轍;二是瀝青混凝土側(cè)向變形造成的流動性車轍;三是施工中瀝青面層本身的壓密問題而造成的車轍。
車轍形成的因素很多,主要有瀝青混合料配比、瀝青等級、級配和交通荷載、環(huán)境溫度、施工中的壓實等因素。車轍變形主要來源于瀝青混合料的黏滯流動和一定程度的壓實作用,瀝青混合料層在高溫下由于車輪反復碾壓,產(chǎn)生橫向剪切流動,容易造成車轍。另外施工中瀝青含量偏多,瀝青稠度偏低,礦料級配中細料過多,礦粉摻量過大也會產(chǎn)生車轍。
1.3 翻漿
翻漿是寒冷地區(qū)道路的一種凍害現(xiàn)象。這種現(xiàn)象主要是土基水源的補給和氣溫的變化所造成的。當冬天氣溫降低,路基上部土體溫度降低到-3℃~-5℃時,土體內(nèi)的毛細水和薄膜水都開始凍結(jié)。如果凍結(jié)線暫時停留在某一深度處,下層未凍區(qū)內(nèi)的毛細水和薄膜水會源源不斷地向凍結(jié)線處聚集,并隨即凍結(jié)形成一個含有大量冰晶體的聚冰層。隨著凍結(jié)線的逐漸向下推移和停留,在更深處還可能形成新的聚冰層。與此同時,路基土體發(fā)生不均勻凍脹,路面被抬高,甚至出現(xiàn)凍脹裂縫,嚴重者可能隆起幾十厘米。春天氣溫回升,路基的冰晶開始從凍層上部融化,或從上、下兩面融化。因而路基中部化凍比兩側(cè)快,并形成一個凹槽,路基凹槽中大量水分不能排出,甚至變成稀泥,就使道路失去承載能力。道路在行車作用下路面被進一步壓壞,泥漿從路面裂縫里擠出來,產(chǎn)生翻漿的現(xiàn)象。直至凍層完全化凍,水分疏干后,路基才逐漸恢復承載力。
2 病害預防措施
2.1 預防裂縫與車轍的措施
嚴格控制瀝青混合料的質(zhì)量,選用高低溫性能好、抗老化性能好、含蠟量低、黏度高的優(yōu)質(zhì)瀝青。在條件許可的情況下,可在瀝青中摻加各種類型的改性劑,以提高其性能指標。采用改性瀝青可解決路面抗滑及耐久性問題,使瀝青路面的熱穩(wěn)定性、冷穩(wěn)定性和使用壽命都得到較大的提高,道路病害的出現(xiàn)頻率顯著下降,日常養(yǎng)護工程量及工程成本大大降低。骨料應選用表面粗糙、石質(zhì)堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青黏附性能好的集料。如果骨料呈酸性則應添加一定數(shù)量的抗剝落劑或石灰粉,確保混合料的抗剝落性能,同時應盡量降低骨料的含水量。另一方面,還應注意混合料級配的確定以及瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、抗疲勞性及低溫抗裂性。路面表面特性和耐久性是一對矛盾,相互制約,照顧了某一方面性能,可能會降低另一方面性能。
2.2 預防翻漿的措施
其一,根據(jù)道路等級和交通量要求,選擇合適的面層類型和適當厚度。瀝青混凝土面層已采用二層式或三層式,其中一層須采用密級配。當各層均為瀝青碎石時,基層表面必須做下封層。其二,設計時,對空隙率較大、易滲水的路面,需考慮設置排除結(jié)構(gòu)層內(nèi)積水的結(jié)構(gòu)措施。其三,用石灰土、石灰礦渣土、石灰碎石土等作為路面基層,這些材料水穩(wěn)性好、整體強度高并有板體作用的結(jié)構(gòu)特點,作為路面基層可防翻漿。其四,加強路面或?qū)⒙访嫦乱欢ㄉ疃纫詢?nèi)易致翻漿的土(如粉土)換填好土(如砂礫)。其五,用瀝青、瀝青土、瀝青氈紙、塑料布等做成封閉式隔離層隔斷土壤水分的滲入和聚流,也可用有反濾層的礫石及其他粒料做成透水性隔離層,以排除滲入土基水和防止地下水上升。其六,用爐渣、碎磚、壓縮的泥炭、松柏樹皮、氣泡互不連通的泡沫聚苯乙烯塑料等作隔溫層,阻止路基凍結(jié)線向深處推移,減薄凍層。其七,用顆粒均勻的礫石、碎石等作透風的導溫層,使土體迅速向深處凍結(jié),在離路面較近處不致形成有害的聚冰層。
3 治理方法
3.1 裂縫的治理方法
為防止雨水由裂縫滲透至路面結(jié)構(gòu),對于細裂縫(2mm~5mm)可用改性乳化瀝青灌縫;對大于5mm的粗裂縫,可用改性瀝青(如SBS改性瀝青)灌縫。灌縫前,須清除縫內(nèi)、縫邊碎粒、垃圾,并使縫內(nèi)干燥,灌縫后,表面撒上粗砂或3mm~5mm石屑。
3.2 車轍的治理方法
如僅在輪跡處出現(xiàn)下陷,而輪跡兩側(cè)未出現(xiàn)隆起時,則可先確定修補范圍,一般可目測或?qū)⒅背呒茉诎枷萆,與長直尺底面相接的路面處可確定為修補范圍的輪廓線,沿輪廓線將5cm~10cm寬的面層完全鑿去或用機械銑削,槽壁與槽底垂直,并將凹陷內(nèi)的原面層鑿毛,清掃干凈后,涂刷0.3kg/m2~0.6kg/m2黏層瀝青,用與原面層結(jié)構(gòu)相同的材料修補,并充分壓實,與路面接平。如在輪跡的兩側(cè)同時出現(xiàn)條狀隆起,應先將隆起部位鑿去或銑削,直至其深度大于原面層材料最大粒徑的2倍,槽壁與槽底垂直,將波谷處的原面層鑿毛,清掃干凈后涂刷0.3kg/m2~0.6kg/m2黏層瀝青,再鋪筑與面層相同級配的瀝青混合料,并充分壓實與路面接平。
如因基層強度不足,水穩(wěn)性不好等原因引起車轍時,則應對基層進行補強或?qū)p壞的基層挖除,重新鋪筑。新修補的基層應有足夠的強度和良好的水穩(wěn)性,堅實平整;如原為半剛性基層,可采用早期強度較高的水泥穩(wěn)定碎石修筑。但基層厚度不得小于15cm。修補時應注意與周邊原基層的良好銜接。
3.3 翻漿的治理方法
一是采取切實措施,使路面排水順暢,及時清除雨水進水井垃圾,避免路面積水和減少雨水下滲。二是對輕微翻漿路段,將面層挖除后,清除基層表面軟弱層,施設下封層后鋪筑瀝青面層。三是對嚴重翻漿路段,將面層、基層挖除,如涉及路基,還要對路基處理之后,鋪筑水穩(wěn)性好、含有粗骨料的半剛性材料作基層,并用適宜的瀝青結(jié)構(gòu)層進行修復。并做排除路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)積水的技術措施。
4 結(jié)語
影響瀝青路面破壞的因素很多,也很復雜,應該引起足夠重視。在實際工作中,應根據(jù)其成因從路面設計、原材料進場到具體施工,有針對性地采取一系列預防和改善措施。同時必須建立、健全質(zhì)量保證體系,從管理部門、設計部門到施工部門,層層重視、層層控制、層層落實。只有這樣,才能從根本上減少瀝青路面破損現(xiàn)象的發(fā)生,使城市道路建設質(zhì)量全面提高,更上新臺階。