沥青路面早期病害与防治

第二章沥青路面早期病害与防治第一节概述沥青混凝土具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，适合于各种车辆的通行，并具有坚实、平整、良好抗滑、防渗、耐疲劳的性能和抗高温稳定性，但是由于种种原因，沥青路面早期破坏的现象时有发生，且未能杜绝，已列为公路工程质量通病之一，足见其普遍性和严重性。沥青路面各种病害的成因比较复杂，由于环境、地点、气候重要条件的不同，病害情况不一，主要有以下几种：1.泛油：是粘结料或沥青浆溢出路面形成局部黑亮的斑面。由于混合料中沥青稠度太低，粘结料上溢等等，都会引起泛油。2.波浪：它是路面上形成有规律的低洼和凸起变形。3.壅包：是沿交通流方向出现的路表材料的竖向位移。这类病害大多是由于路表材料稳定度低、交叉口车辆的频繁起动与制动、水泥混凝土与沥青混凝土接点处产生过大的应力所致。此外，面层较薄，以及面层与基层的粘结性较差，也易产生推挤、壅包。4滑溜：沥青路面主要是由于行车作用造成矿料麿光。沥青面层中多佘的沥青在行车荷载的重复作用下泛油，也易形成表面滑溜。5裂缝：沥青路面上出现的裂缝，按期原因不同分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种类型。裂缝是沥青路面最主要的一种破损形式。横向裂缝是指垂直于行车主向的裂缝。按其成因不同，横向裂缝又可分为荷载型裂缝与非荷载型裂缝两大类。荷载型裂缝是由于路面结构设计不合当或施工质量低劣，或者由于车辆严重超载，致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过疲劳强度而断裂。非荷载型裂缝是横向裂缝的主要形式。这种裂缝又有两种情况：沥青面层缩裂和基层反射裂缝。纵向裂缝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，在车辆荷载与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浸鉵产生不均匀沉陷而引起。网状裂缝主要是由于路面的整体强度不足而引起。其原因可能是路面结构设计不合理，路基路面压实度不足，路面材料配比不当或未拌和均匀等；也可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填，致使水分渗入下层，尤其在融雪期间冻融交加，加剧了路面的破损。沥青在施工期间以及在长期使用过程中的老化也是导致沥青面层形成网裂的原因之一。6坑槽：沥青路面产生坑槽的原因是面层的网裂、龟裂，不及时养护而逐渐形成坑槽。基层局部强度不足，在行车作用下也易产生坑槽。7.局部沉陷：因路基压实度不足或基层强度和压实不足，引起路基路面的变形。8.松散：原因主要是采用的沥青粘结力差，沥青用量偏少，或所用的矿料过湿，铺撒不匀，或所用的嵌料不合规格而未能被沥青粘牢。秋后施工，气温低，沥青裹覆矿料能力差，也易松散。对表处面还会产生大面积松散、唧泥现象，而导致沥青面层脱落。9.车辙：车辙是渠化交通的高等级公路沥青路面的主要损坏类型之一。当车辙达到一定深度时，由于辙内积水，极易发生汽车飘滑而导致交通事故。车辙一般是在高温较高的季节，沥青面层的反复碾压下产生永久变形和塑性流动而逐渐形成。车辙通常在伴随着沥青面层压缩沉陷的同时、出现侧向隆起，二者结合起来构成车辙第二节沥青路面早期病害因素分析一、沥青路面材料沥青混合料主要由沥青结合料、粗集料、细集料和矿粉等多种成分组成的复合材料。在混合料组成中，由于材料质量的差异和数量的多少，可形成不同的组成结构，表现为不同的物理力学性能。1.沥青沥青是由一些化学成分极其复杂的烃类，如环烷烃，芳环烃和这些烃类的非金属元素（氧、氮、硫）的衍生物等组成。众所周知，沥青混合料使用性能是受沥青结合料影响的，沥青质量的优劣与沥青的好坏有密切关系，直接影响到沥青路面的使用性能。由于近十年来公路的交通剧增，一般沥青材料的品质不能满足更重要的沥青路面的需要。从大量路面结构损坏的原因调查分析来看，路用沥青的品质不良是其主要原因之一，由于国内石油品质及沥青工艺流程的特点，致使沥青大多数含蜡量高，延度小，温度敏感性强，使得许多沥青路面面层结构远小于使用的年限寿命内出现损坏。如果沥青含蜡量高，就会出现横向裂缝。1990年修建的京石高速公路用两个不同含蜡量的沥青铺筑的路段，在产生荷载型疲劳破坏（网裂）前横向裂缝差别显著。故含蜡量一般要求在3%以内。沥青的物理性质对路面车辙有很大的影响。在给定的温度和加裁和速率下，高粘度的沥表会产生劲度高的沥青混合料，较高的劲度具有较高的抗车辙能力。沥青类型对车辙浓度也有很大影响，使用稠度低、温度敏感性低的沥青可以减少或延缓路面的开裂。我国目前生产和最常用的是石油沥青。石油沥青具有在道路建筑中使用最广，经合理的组成设计，可以用它在不同地区和不同等级的道路上铺筑各种沥青面层和沥青基层。石油沥青的性质和获得沥青的方法有关。高树脂、少石蜡的石油是道路沥青的最好原料。这种石油的特点是粘度大。有的相对密度也大。我国80年代以前开采的都是石蜡基石油，因此，用它炼制出的沥青含蜡量较少，也在6%以上。这就导致我国沥青的延度小，与石料的粘结力差，沥青混合料的低温抗裂性能和高温稳定性都不好。80年代中，我国热采稠油成功。用这种高粘度的石油可以炼制出质量很好的沥青。但是，有的煤油厂为了增加原油产量和降低开采成本，将原来的蒸气热采悟性改为输入稀油开采及管运集输工艺，由于注入的稀油是石蜡基原油含蜡量高达14%~17%，用这种混合油和简单的直馏工艺炼制的沥青粘度大为降低，含蜡量高达8%左右，15度延度达不到100CM以上的要求，其它有关性质也都相应地受到不良影响。目前，国内用稠油生产的沥青含蜡量小于3%的优质沥青有辽宁省盘锦煤油厂的欢喜岭沥青和新疆克玛依九区的克拉玛依沥青按照获得沥青的方法，沥青主要分成三类，即直馏沥青、氧化沥青和溶剂沥青。直馏沥青是直接蒸馏石油得到的各种沥青产品的总称，通常包括常压渣油、减压渣油和直馏粘稠沥青。我国近30年来道路上所用的渣油实际上是一种慢凝体多蜡石油沥青，其含蜡量常高达10%-20%。渣油经吹氧稠化，就可得到各种不同标号的粘稠沥青。与原渣油相比，氧化沥青中的油分和树脂减少，地沥青质增多，石蜡含量几乎很少变化，因此，氧化沥青的稠度和软化点增加了，但延度仍然很低。用溶剂和多段沥青工艺可以生产出质量很好的溶剂沥青。我国现在生产的丙烷脱沥青的性质较氧化沥青有明显改善，含蜡量大大降低。我国地域辽阔，南北气候差异很大，温度、雨量也不相同，因此沥青路面的损坏现象也不一样。国产道路石油沥青也有少量质量优良的粘稠沥青，但是大多数地区只能购买到并不十分理想的道路沥青，造成路面的早期破坏。{公路沥青路面施工技术规范}（JTJ032—94）规定，凡修筑高速公路及一级公路沥青路面，必须使用符合重交通道路石油沥青技术要求的沥青。2.矿料三、普通沥青混合料的施工一、沥青混合料的运输1、施工前应明确施工条件，摊铺能力运输路线运距和运输时间，以及所需混合料的数量。2、热拌沥青混合料宜采用较大吨位的运料车运输，运料车的运力应稍有富余，施工过程中摊铺机前方应有运料车等候，宜待等候的运料车多余5辆后开始摊铺。3从拌合场到摊铺现场较远时，特别在非高温季节，应用篷布或棉毯覆盖混合料，保持温度4、运输车进入摊铺现场时，轮胎上不得粘有泥土可能污染路面的脏物，否则，应清洗干净。5运至现场，检查沥青混合料的颜色是否均匀一致，有无花白料，有无结团或严重离析现象。6摊铺过程中运料车应在摊铺机前10—20cm处停住，空挡等候，由摊铺机推动前进开始缓缓卸料。二、沥青混合料的摊铺摊铺宽度：（一）、一种做法是提倡采用最在宽度为12—15米的在型摊铺机，全幅一次反铺成型；优点是：可以减少摊铺过程中的纵向接缝，使纵向不产生纵缝痕迹，外观较好看。一种做法是2—3台摊铺机成梯队做业，摊铺宽度不大于6—8米。两台摊铺机前后同步摊铺形成热接缝，要求后一台摊铺机摊铺时应重叠前一台摊铺机的混合物料上6—10cm并用热熨斗将接缝熨平，然后一起进行碾压。克服了一台摊铺机摊铺时易造成的混合物料离析，而且摊铺宽度过长，振捣力过小，压实不均匀，熨平板加得过长变形增大的缺陷，可保证较高的摊铺质量。梯队摊铺时前后两台摊铺机间距宜为10—20、30米为佳。（二）、螺旋布料器运送混合料的距离过长，不可避免的引起粗细集料的离析，同时混合料越往边上，温度不降越多，从而导致不均匀，产生温度离析，从而使路面宽度内压实度不同。（三）、摊铺机的质量和功率是一定的，摊铺宽度越大，平均振捣力越小，铺筑后的压实度越小；初始压实度的大小关系着混合料温度下降的快慢。初始压实度越大，混合料铺筑后的温度下降越慢，则可以采用较重型的压路机靠近摊铺机，争取更长的压实时间，压实效果好。（四）、一般摊铺机熨平板的标准宽度是一定的，通常路面摊铺宽度都大于这一标准宽度，要向全幅摊铺，必须加长。摊铺机接长部分只是悬挂在摊铺机上，并没有与摊铺机标准宽度所在部分相同的振捣装置。表面看似接长部分与标准宽度部分很平整，但因振捣密实度不尽相同，压实后会厚薄不一。从而影响路面后期平整度。其它一般性要求：1、层间结合浇洒黏层油。对于多层式沥青路面摊铺表面层和平面层或下面层和中面层的上下层摊铺宜当天完成，如间隔时间较长，应对下表面仔细清扫。并洒浇黏层油以提高结合。2、松铺系数的确定：摊铺机摊铺厚度应为设计路面厚度与松铺系数的乘积，而一般情况下，沥青混凝土混合物料的松铺系数应为1.15—1.30左右。细粒式取上限，粗粒式取下限。3、摊铺必须缓慢、均匀、连续，不得随意变换摊铺速度或中途停顿，否则会引起路面平整度不良，混合料严重离析。摊铺速度一般在2—6米/min,一般下面层摊铺速度可稍快，上面层速度稍慢。三、准备工作1、下承层及两层之间的处理对下承层可能引起的损坏和污染进行检验和验收，防止因此而产生表面浮尘、松散或出现弹弹现象。对下承层表面清洗干净和缺陷处理完毕后，即可浇洒透层油或黏层油。两层沥青层之间不得进行任何可能污染沥青层的作业。减少路面的纵向接缝，提高路面整体铺筑质量是确定摊铺宽度的基本原则之一，在确定摊铺宽度时，尚应注意纵向的接缝应错开30cm以上。摊铺下层时，熨平板的侧边与路缘石留有10cm以上的间距。2、摊铺工作开始时时准备两块长方形垫木作作为摊铺厚度的基准。垫木宽5—10cm,长与熨平板沿道路纵向的尺寸相同或稍长，高度为摊铺层的松铺厚度。3、熨平板加热：一般在摊铺开始前0。5—1小时加热，要求熨平板温度不低于100℃四、冷热接缝的处里：1、热接缝：（1）、对于下层都是梯队作业的，上下两层热接缝应错开15cm以上，表面层纵缝应顺直，宜设在路面标线处，不得与路面行车轮迹重叠。（2）、梯对作业的纵向施工缝应采用热缝，且将已铺部分预留10—20cm宽度暂不碾压，作为后续摊铺机的基准面。然后作跨缝碾压消除缝迹。（3）、变幅施工时，摊铺机组合中至少有一台液压伸缩熨平板摊铺机。（4）、接缝两侧摊铺层的横坡要一致，并且要有3—6cm的搭接重叠。2、冷接缝：(1)、应在摊铺前靠近接缝一侧设置挡板,其高度与铺层压实厚度相当,使压路机能压实到铺层边部形成一个垂直面.(2)、若不设挡板时在混合料未冷却之前用尖镐除边的方式留有余地下毛茬，在铺下一条时涂少量沥青，重叠在已铺层上5—10cm再铲除铺在上一条上的混合料。（3）、不设挡板时用切割机纵向切缝。这种做法往往会造成纵向开裂，严重影响路面使用寿命。且切缝两侧不容易黏结成一个整体，铺筑混合料很难与老沥青层黏结，在接缝处钻孔，往往发现两侧是分开的。（4）、横向接缝：施工时在预先处理好接缝处，要求摊铺机第一次布满料时不前行，用热混合料预热横向接缝10分钟以上，有提高接缝温度。五、普通沥青混凝土的碾压。（一）、轮胎压路机与普通钢轮压路机优缺点：（1）、轮胎压路机具有特别好的揉搓作用，密水性效果好，碾压均匀，不需要洒水，不会出现发裂，能比刚性碾压到更大密实度，不如振动碾那么难操作，有较大温度适应范围，对路缘石擦边碰撞破坏比钢轮压路机小，当铺层温度高于80℃时，其不能作为终压，直到达到70℃以下。（2）、钢轮压路机容易压碎沥青混合料中较大粒径集料，并将外骨料顶面的沥青膜磨去，而轮胎压路机不易将大粒料压碎，也不易将外露料表面沥青膜破坏，因此轮胎压路机是沥青面层不可缺