沥青路面问题大整合,以下难题您一定常常遇到!

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2018-11-16

一、沥青路面的开裂

沥青路面开裂直接影响路面的使用寿命,由于开裂致使路面上的雨水下渗到基层,加上行车的作用,形成唧浆现象,导致路面基层破坏,从而毁坏路面形成坑洞。导致路面开裂的原因大致有三种情况:一是沥青本身材质的影响,如沥青含蜡量大、易老化;二是路基不均匀沉降导致路面开裂,如修筑在软土地基和路面常出现这种情况;三是路面基层的反射裂缝,由于路面基层的裂缝,反射到路面面层,导致面层开裂的一种情况。



二、沥青路面的泛油、油包、车辙、推拥 沥青路面出现泛油、油包、推拥、车辙的原因主要是:

1、沥青路面施工规范的缺陷

表现在沥青油石比的不准确,象油石比设计主要由室内马歇尔稳定度控制,如满足流值、稳定度、空隙率三大主要指标后,确定油石比,缺乏象日本、美国增加的动稳定度指标、确定油石比和集料配合比。

2、透层油、粘层油对油石比的影响

为了保证层与层之间具有良好的粘结力,往往采用洒透层油和粘层油的设计方案,由于这些粘层油和透层油对未来油石比的影响往往被人忽视,因此,很容易导致油石比偏大出现泛油现象,下面我们不妨计算一下:

(1)假定粘层油为乳化沥青,设计为O.8kg/m2,沥青加乳化剂和水的比例为50:50,沥青砼表层4cm,密度按2.42g/cm3,由于粘层油的洒布,每平方米增加沥青量0.4kg,而每平方米沥青砼总重量为:

100×100×4×2.42g/cm3=96800g.油石比增加量为400÷96800=0.4%

(2)规范要求实际沥青用量只能在最佳沥青用量±0.3%之内,可见实际油石比已经超过了规定值。

(3)此外,由于路面基层不可能十分平整,有坑洼现象,而沥青粘层油,则为流动的液体,因此,往往在低洼处粘层油过量集中,这也是导致局部路面泛油严重拥包的主要原因之一。



三、路面平整度差衰减速度快的原因

1、密实度的影响

一方面路基密实度不够,导致路基不均匀沉降,引起局部下沉,另一方面是沥青砼本身压实度不够,随着车载作用次数的增加,导致路面局部下沉,是影响路面平整度的原因之一。

2、沥青配合比的影响

沥青配合比是指油石比与集料配合比不当导致油石比大、稳定度小,路面出现泛油、车辙、拥包,这是平整度衰减的一个主要原因。

3、气温的影响

由于人类对大自然的污染破坏,南极臭氧层的减少,全球相继出现“厄尔尼诺”现象,特别是1997年夏天在华东地区,气温在35℃以上,持续将近40天,属历史罕见现象,这种情况的出现,如果仍采用以往的沥青标号,显然没有适应环境的变化,这说明近几年,路面泛油大、稳定度变差、路面产生变形,是加快平整度衰减的一个重要原因。

4、沥青混合料摊铺、碾压先天不足

因为摊铺机具落后或路面基层影响,沥青路面施工时就不平整,沥青砼摊铺温度过低。碾压机具配套或不及时,同样对平整度产生较大影响,这些因素将构成沥青砼路面平整度先天不足。



四、沥青混凝土路面松散、剥落、坑洞原因

1、沥青材质问题

有些路面使用一段时间后发现大面积表层松散,其主要原因是使用了不合格沥青,这种沥青延度、针入度没有达到规范要求,因此,过一段时间后,混合料就失去粘结力,从而形成松散现象。

2、沥青混合料拌和温度过高

有时,由于沥青混合料拌合时温度过高,沥青被烧糊使沥青失去了强有力的粘结力和裹附力,因此,造成路面松散、局部脱落。

3、沥青混合料酸碱结合不好

沥青一般情况下呈酸性,而用的石料如果呈碱性则可以达到较好的组合,如果遇到的是酸性骨料相互之间的粘结力将降低,也将产生路面剥落,形成坑洞。

4、层与层之间的连接受到严重污染

在路基整修与沥青混合料摊铺同时进行,或者层与层之间施工持续时间较长,在铺筑上一层时,对下层的污染没有进行有效处理,使两层之间形成一层薄薄的污染夹层,这样下承层与上承层之间缺少有效的粘结力,从而导致沥青路面剥落,局部形成空洞。



五、进一步提高沥青路面施工质量

以上情况,在我国次等级路面、高级路面时有出现,轻则局部返修,重则大面积返修,既造成经济损失又对行车安全带来严重影响,产生不良社会后果,而如何进一步搞好沥青混合料工程质量,使之达到设计要求的寿命,争创更大的经济和社会效益,则是每位工程技术人员都十分关心的问题,在沥青混合料施工方面本人平时也注意观察和收集这方面的资料,下面就如何进一步搞好沥青路面施工质量,谈谈个人的看法。

1、加强沥青混合料原材料的选择

沥青混合料的选择特别重要,特别是对于重交通量道路,要首选优质沥青,沥青表层更应如此,如进口沥青采用壳牌、埃索、阿尔巴尼亚沥青,而尽可能少采用韩国进口沥青,2001年104国道温州段过境公路使用的就是韩国沥青,取样做各种试验均满足施工技术规范要求但铺筑使用不到一年就出现松散、剥落现象,而壳牌、埃索等沥青经历了金丽温、甬台温、杭金衢高速公路的验证,效果很好。

由于进口沥青比较贵,使路面工程造价增大,近几年一些高等级公路也选用了一些国产沥青,特别象克拉玛依、单家寺、欢喜岭等相继在沪嘉高速、沈大高速、唐津高速得到了应用,达到了预期效果,但由于国产沥青技术指标不稳定,含蜡量普遍偏高,抗老化能力差。因此,选定时要加强试验检测,防止不合格沥青混入。目前国内许多业主普遍作法是沥青表面层采用进口沥青,而底面层、中面层则挑选国产优质沥青,既满足了重交通质量要求,又降低了路面造价。

对于温室效应的影响,在寒区和温区建议采用规范规定的沥青标号的低标号沥青,提高沥青混合料热稳定性。

集料的选定,主要是要判定粗集料、细集料酸碱性,对于有些矿石材料象玄武岩、石英岩、花岗岩等本身就带酸性,由于沥青含有沥青酸显酸性,如果两种酸性物质结合在一起大大降低了互相之间的化学吸附力,因此沥青与集料容易剥离。在这种情况下应采用石灰岩、矿碴磨成矿粉或者直接加入一定的抗剥离剂,增强沥青混合料的化学吸附力。

此外,对粗集料的压碎值应有较高的要求,高等级路面一般不能高于28%,保证路面具有一定的抗压和抗滑能力。

2、沥青混合料的组成设计

沥青混合料的组成设计系沥青路面成功与失败之关键,要求试验人员必须有较高的理论知识水平和丰富的实践工作经验,才能配制出优质的沥青混合料最佳级配,从组成设计角度来看,沥青混合料的配比应特别注意下列几个方面的内容。

3、骨料中和最大粒径的确定

级配中的粗集料粒径大小与沥青混合料的抗疲劳强度和抗车辙能力有密切关系,从国内有关科研资料研究表明,当沥青混合料厚h与最大粒径D的比值,大于2时,抗疲劳强度显著提高,但抗车辙能力明显下降,而h/D小于2时抗车辙能力增强,而抗疲劳力减弱,应该说这是一个矛盾指标,为了中和一般情况下取h/D接近2时较理想,即骨料最大粒径取接近厚度的一半,相对而言,上面层沥青混合料粒径略为偏粗一点,且应采用开级配,本人在查看了有关澳大利亚沥青路面设计与施工资料,受益匪浅,澳国沥青上面层均采用大粒径开级配,这样做有三个方面的好处:

第一、粒径较大,棱角分明,增强了汽车轮胎与路面的附着力,提高了抗滑性;

第二、粒径偏大提高了路面抗车辙能力,有效地降低了路面平整度衰减;

第三、在雨天由于开级配其内部有大量空隙,表面水可以在内部流动,减少路面悬浮水,减少车辆高速行驶的漂滑现象,更重要的是表面层可以为轮胎与路面之间的水分提供一个消力槽,很大程度上改善了路面在潮湿状态时的抗滑能力。

因此,本人主张表面层h/D接近2,并且4.75mm以上粒径应在70%以上,这样的设计能达到提高路面抗车辙能力和抗滑性,减少路面平整度的衰减。

4、中面层的设计

中面层应采用密级配,这一层是承上启下的结构层,一是要有良好的抗水渗透能力,防止雨水下渗到基层,破坏路面。二是具有良好的抗疲劳能力,因此h/D应略小于2为好,应采用密级配沥青混合料。

5、下面层沥青混合料

下面层应该说荷载承载层和应力扩散层的结合部,因此其强度、稳定性、耐久性都比较重要。本人认为h/D应略大于或等于2,同时采用半开级配较为理想,由于中面层是一个完整的抗水层,雨水不会下渗,因此,不会有过多雨水下渗并通过下面层到路面基层,另一方面,半开级配提高了路面的热稳定性(由于沥青为黑色,夏天太阳暴晒吸热,其内部温度可达50~60℃),同时半开级配有较多的沥青及细粒填充,因此,使该层具一定的耐久性。

6、沥青油石比的选择

沥青油石比由室内常规马歇尔试验进行确定,通常是由沥青混合料密实度、稳定度、孔隙率等指标初步确定沥青油石比,再与规范规定的上下值要求进行比较取值,我觉得在油石比确定应遵循下列原则。

7、油石比要结合当地气候条件综合考虑

在寒冷地区冬天较冷,夏天时间较短,则油石比略为偏大较好,提高沥青混合料低温抗裂性和抗老化能力,相反在热带地区,夏天较长温度高,冬季时间短偏暖,则相应油石比取低限,提高路面热稳定性和抗车辙能力,值得一提的是由于温室效应的影响,华东地区,夏季高温时间增长,相应冬季变暖,低温时间变短,因此在油石比确定方面,应偏下限,确保沥青路面在夏季的热稳定性能,近几年华东地区建成的几条高等级路,有的泛油严重、车辙现象明显,这与油石比偏大、气温偏高持续时间长有直接关系。

8、重要的高等级路面油石比的确定应引进动稳定度试验

传统的马歇尔试验虽然能确定最佳级配,但由于目前国内交通量发生了显著变化,大吨位的车辆越来越多,过去的设计理论:黄河标准轴载及常规的试验手段已满足不了现在交通量增大、车辙增重的需要,这就是为什么有的高等级路按标准设计、施工单位按规范施工,而路面照样出现问题的一个很重要原因,因此本人主张在车流量集中、车载较大的主要干道,象能源基地、连接港口的道路、大城市之间的道路,沥青混合料除了要进行常规的马歇尔试验外,其中最重要的是进行动稳定度试验,才能客观全面地反映实际,由动稳定度鉴定级配和油石比是否合理,这也是国内许多专家学者,通过对比总结的一条经验,目前国家也正在试推广执行,因此,作为施工企业应有这方面的意识,虽然目前做这种试验的机构并不普及,且费用较高,但我觉得为了确保路面质量和使用年限,引进动稳定度试验进行检测是值得的。

9、沥青混合料的施工


沥青路面试验段

沥青混合料配合比经过理论配比,现场验证后,即可以组织沥青混合料施工的试验段,试验段应达到以下几个目的:

通过试验段摸索技术数据:级配情况、油石比偏差、密实度、马歇尔及其它各指标、拌和出厂温度、最佳摊铺碾压温度、路面平整度、摊铺机虚铺系数、厚度、宽度等方面数据。

通过试验段摸索出最佳人员组织:拌和站人员、运输人员、现场指挥人员、施工人员、技术质量控制人员、试验检测人员。保证各道工序,每道工艺有人去做,又不人浮于事,打乱仗。

通过试验段摸索出最佳机构组合:拌和能力、运输能力、摊铺能力。碾压能力须相配,如拌和能力过大,摊铺能力过小,既影响拌和站工作效力的发挥,又影响路面质量,其他方面的机构也是如此,通过最佳组织得出相应的必备的各种设备。

通过试验段摸索材料的用量,试验段完成后能评估每天的生产总量,由沥青混合料的配合比,计算出各种材料用量,从而确定每天的材料购进量,做到既不占用过大的场地,又不至于某种材料短缺,而影响生产。

通过试验段对沥青混合料施工作出一个完整经济效益评估,减少材料消耗,最大限度地提高工效和机械设备的完好率和利用率,争创最佳经济效益。


沥青混合料的施工

通过试验段在华东地区应选在5~10月份,这期间温度较高,白天日照时间长,比较适合沥青路面施工,因此,施工工期尽可能安排在这一周期,如果在5月初之前或者10月底之后,必须采取一定措施,提高拌和出厂温度,减少运输时间,确保摊铺与碾压温度,路面成型质量。

为了确保沥青路面平整度,在高等级路面从中面层开始就应用浮动基准梁,通过104线、金丽温高速公路温州段、甬台温高速公路均得到了有效的证明,在只有两层结构层的路面,如果路面基层平整度在2.0以内,也可以直接走浮动基准梁,有两个方面的优点:一是保证了沥青混合料的厚度;二是提高路面平整度水平,建议该方法在全国推广。

10、沥青摊铺机的选用

对于路面较宽的路段,为了纵向接缝美观,本人认为用两台或多台同种型号前后错开10m左右行走比较理想,不主张12m以上的摊铺机一次摊铺,这是因为摊铺机越宽,通过中央分料器距离较长,对混合料产生的离析的可能性较大,在澳大利亚及欧洲一些国家就明文规定摊铺机不宜过宽,对于宽沥青路面,在澳大利亚也是采用多台摊铺机同时摊铺,如果沥青混合料产生离析,则对沥青路面的使用质量将产生较大的影响。局部地方细料或粗料过于集中,可能导致在同一路段内有的热稳定性差,有抗疲劳能力低的状况。

此外,沥青表面层建议采用带双夯锤摊铺机,本人在其他省市包括河北、江西等省份了解,许多路面方面的专家都认为ABC摊铺机明显优于其他摊铺设备,这是因为ABC本身带双锤振捣器,摊铺后的沥青初始密度比较大,便于第一遍轻型压路机碾压路面不容易变型,并容易达到最佳碾压效果。

11、重视摊铺时路面状况

在铺沥青路面之前应对路面基层彻底清扫,特别是土皮,杂草及其他杂物,最好在洒透层油的前一天清扫完毕,然后洒透层油,避免时间长路面再一次受到污染,在沥青混合料层与层之间也应保持干净,施工期间尽量避免其他非沥青作业机械上路,以免污染,如果由于作业路段过长,层与层之间相隔较长时间作业,对于污染路面要进行清扫或者再洒一层粘层油,而粘层油的洒入量要考虑对沥青面层未来使用时油石比的影响,因此,在沥青拌和时,其油石比应尽可能取下限,避油石比过大而导致泛油、热稳定性差的情况的出现。

12、沥青混合料的表面层摊铺

沥青混合料面层摊铺十分重要,它是整个道路路面质量集中表现,因此,在摊铺面层时,应掌握下列原则:

(1)集中拌和统一摊铺

由于路面标段的限制,有的4~5km一段,大都不超过10km,因此,各施工单位在拌和、摊铺机械能力的投入上不可能太大,所以在这种情况下,相邻标段应联合起来,其面层进行统一摊铺,尽可能延长每天路面的摊铺长度,减少路面的横向接缝。

(2)沥青混合料的纵横缝处理

沥青混合料面层的横向接缝尽可能留在桥梁构造物的伸缩缝处,这是因为国内伸缩缝隙目前普遍推广采用反切割法进行施工处理,因此,如果路面接缝留在此处,既使平整度有些偏差,也可以通过伸缩缝施工进行处理,对于路面较宽纵缝处理本人主张采用两台或多台同型号摊铺机同时进行摊铺,摊铺机前后不应超过25m,能保证前后摊铺机作业及运输设备不受干扰的最短距离为最好,既保证了沥青混合料不离析,又保证了路面的热接缝而不留任何痕迹。

沥青路面在世界各国推广采用近百年,从科研设计到施工均有一套完整的理论作为指导,然而由于各国气候条件、施工手段、原材料各异,使这一科学具有复杂和多变性。本人根据近年来对国内一些工程的考察,结合自己的一部分实践经验,提出了加强沥青路面质量控制的一些观点和方法,和同仁们共同探讨,以达到提高之目的

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