浅谈沥青混凝土路面病害产生原因和处理方法

浅谈沥青混凝土路面病害产生原因和处理方法上海市市政工程管理咨询有限公司【摘要】本文较系统地对沥青混凝土路面几种常见病害产生的原因进行分析，提出相应的预防与治理措施以供同行参考。【关键词】◎沥青路面◎病害◎治理措施一、概况近几年，随着我国公路建设的发展，沥青混凝土路面以其比单纯的混凝土路面具有诸多优势特点，而越来越多地被应用到高等级公路建设中，但是沥青混凝土路面的一些问题却不容忽视。在各种因素的影响下，不可避免的会出现很多病害，沥青混凝土大部分设计年限为15年，然而部分地区局部路段路面使用年限2年都不足。以上海最近投入使用的郊环线为例，投入使用2年来，局部路段已出现不同程度的病害。尤其是“白改黑”和公路交叉口交通密集处病害尤其严重。二、常见沥青路面病害类型及产生原因沥青路面的病害产生是多种因素综合作用的结果，其种类繁多，但主要表现为裂缝、车辙、沉陷、坑槽、唧泥、泛油、波浪、拥包、表面磨光、松散剥落等。现就沥青混凝土路面最常见的裂缝、路面推移、泛油和油斑、车辙产生的原因进行分析。1、裂缝裂缝是沥青混凝土路面最常见的病害之一，按其形状又基本分为横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝和反射裂缝四种：1.1横向裂缝：裂缝与路中心线基本垂直，缝宽不一，缝长贯穿部分路幅或整个路幅。裂缝一般比较规则，每隔一定的距离产生一道裂缝，裂缝间距的大小取决于当地的气温和沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能。1.2纵向裂缝：裂缝走向基本与行车方向平行，裂缝长度和宽度不一。主要集中在行车道轮迹分布密集处，因为高速公路交通渠化分明，轮迹位置及轮迹分布范围较小，大车、慢车、重型车辆全部集中在行车道上，快车、小型车，轻型车行驶于超车道机会明显增多，超车道上荷载较小，交通量相对较小，纵向裂缝也较小，纵缝缝宽一般在5～10mm，靠近标线或位于车道中央，且绵延几十米，甚至数百米。常以单条裂缝形式出现。产生的原因有两种可能性，一种情况是沥青面层分路幅摊铺时，两幅接茬处未处理好，在车辆荷载及大气因素作用下逐渐开裂；另一种情况是由于路基压实度不均匀或由于路基边缘受水侵蚀产生不均匀沉陷而引起。1.3网状裂缝：裂缝纵横交错，缝宽1mm以上，缝距40cm以下，1m2以上。1.4反射裂缝：基层产生裂缝后，在温度和行车荷载作用下，裂缝将逐渐反射到沥青表面，路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。半刚性基层的开裂通常由温缩或干缩引起，对于这一问题的研究一直没有停止过。笔者在郊环线病害发生地点实际观察过发现，在“白改黑”路段和桥头回填路段反射裂缝病害比较普遍，究其原因，“白改黑”路段原设计“白色”路面设计年限和标准相对现在而言低，且路基设计标准也是参照以往的交通情况和要求，在沥青路面施工后，重交通荷载下，“白色”路面产生裂缝，反射到沥青路面；桥头回填路段主要是因为软基路段不均匀沉降引起的裂缝直接反射到沥青路面。另外，行车荷载的作用加速裂缝的发展，二灰碎石在施工及运营中由于种种原因会产生细微裂纹。根据断裂力学理论，半刚性基层内存储的能量由行车荷载提供，并通过裂纹失稳扩展消耗能量，这个过程不断反复进行，使独立的裂纹扩展为数条贯通宏观裂纹，直到形成小裂缝，最后成为贯穿裂缝。这是行车道裂缝多于超车道，交通量轴载次数大的裂缝多于交通量小的原因所在。由于沥青面层存在孔隙，路面和绿化带水分渗入，在行车荷载作用下裂缝处出现唧泥现象。二灰碎石因水而剥落，松散致使路面结构承载力不足，出现啃边现象，并可能发展成缝边网裂或坑塘、沉陷等。2、路面推移沥青混凝土面层推移，主要是指混合料在道路的纵向发生位移，它可能是在施工期间发生或者是在道路通车一段时间后产生，尤其在高温天气下。3、泛油和油斑泛油和油斑是指沥青混合料中粘结料集中到局部地方，最直接的判断方式就是在道路轮迹处出现发亮的纵向条纹，在施工铺设和通车后阶段都有可能出现。路面推移以及泛油和油斑这两种病害产生的最主要的原因是混合料离析。混合料发生离析时，粗集料和细集料分别集中于铺筑层的某些位置，使沥青混凝土不均匀、配合比级配与原设计不符，混合料失去原设计达到的粘接力就形成了路面推移，而混合料的不均匀还会导致集料和沥青分离，沥青集中到一处形成泛油和油斑。混合料离析又与沥青混合料配合比、混合料拌和、运输、卸料、摊铺有关。4、车辙车辙一般是在温度较高的季节，沥青面层在车辆的反复碾压下产生永久变形和塑性流动而逐渐形成。它通常是在伴随沥青面层压缩沉陷的同时，出现侧向隆起，二者组合起来构成的。路面的永久变形主要发生在沥青面层中。因此，为了延缓车辙的形成，主要应从提高沥青面层材料的高温稳定性来着手考虑。此外，车辙的严重程度与沥青面层的结构组成和配合比有极大关系，ⅱ型沥青混凝土路面自身的抗车辙能力比ⅰ型好的多。上海市中心城区的沥青路面车辙病害也较普遍，大部分集中在公路交叉口，车辆来往多，高温天气路面下受碾压严重更容易出现车辙，修补更换新的沥青混凝土后，但未经严格保养就投入使用，在新的碾压下又会出现车辙，往往出现恶性循环。三、病害防治技术和处理方法1、裂缝的预防措施和治理措施：1.1产品生产前对原材料特别是沥青做试验，根据《沥青路面施工及验收规范》（gb50092）要求，按本地区气候条件和道路等级选取适用的沥青类型。以减少或消除沥青面层温度收缩裂缝。采用优质沥青更有效。1.2合理组织施工，尽量避免冷接缝。对于冷接缝的处理，应先将接缝处沿边缘切割整齐、清除碎料，然后预热软化接缝处，涂刷乳化沥青，再铺筑新混合料。碾压时，压路机在已压实的横幅上，钢轮伸入新铺层15cm左右，每压一遍向新铺层移动15-20cm，直到压路机全部在新铺层为止。对于纵向裂缝，如分幅摊铺时，前后幅应紧跟，上、下层的施工纵缝应错开15cm以上，摊铺时控制好松铺系数，使压实后的接缝结合紧密、平整。1.3沥青路面摊铺前，对下卧层需认真检查，及时清除泥灰，处理好软弱层，保证下卧层稳定。在旧路面上加铺沥青路面结构层前，须铣削原路面后再加铺，以延缓反射裂缝的形成。1.4在路面出现微小裂缝时就必须及时处理整治。对于细裂缝（2-5mm）可用改性乳化沥青灌缝。对大于5mm的粗裂缝，可用改性沥青（如sbs改性沥青）灌缝。灌缝前，必须清除缝内、缝边碎粒、垃圾，并使缝内干燥。灌缝后，表面撒上粗砂或3-5mm石屑。对裂缝很大的情况，必须将裂缝两边沥青混凝土开挖，先处理基层再摊铺新混合料，水稳定性好、收缩性小的半刚性材料是首选基层。如夹有软弱层或不稳定结构层时，应将其铲除；如因结构层积水引起网裂时，铲除面层后，需加设将路面渗透水排除至路外的排水设施。2、路面推移以及泛油和油斑的预防措施和治理措施：提高混合料在压实后的内在稳定性，适度降低沥青和细集料的含量，提高混合料中多角碎石颗粒的含量，施工摊铺时尽量避免搅拌不匀的现象，如出现时可采用人工局部挑出。另外运输途中绝不能出现颠簸严重,运输时间长情况。出现路面推移情况时只能局部铲除，采用符合要求的新混合料摊铺，并与周边的混合料结合紧密。3、车辙预防措施和治理措施：主要是提高混合料的高温稳定性。近几年来的改性沥青混合料的生产施工实践证明，采用改性沥青混合料是防止或延缓路面产生车辙的有效方法。在沥青中掺入不同的改性剂能改善沥青的很多性能，粘度提高，感温性能稳定，沥青软化点提高，针入度提高，耐老化性能提高，从而也相应的提高了沥青的高温稳定性和抗车辙能力。改性沥青分为三类：第一类为矿物类填料，如碳、木质素、石棉等；第二类为聚合物类，橡胶类sbs、树脂类eva、pa等；第三类为添加剂，包括抗养化剂、抗剥落剂等。从改性沥青混合料生产实践中可知，pe对改善沥青混合料的高温稳定性效果明显，而eva对改善沥青低温延度方面效果明显。