高速公路瀝青路面病害分類、原因分析與預防

發(fā)布時間:2023-12-19
高速公路是全立交、全封閉和控制出入的公路,與普通公路相比,具有快速、安全、舒適和經濟的特點,吸引越來越多的交通流量,在國民經濟發(fā)展中占有顯著的地位,已經成為促進經濟發(fā)展的重要保障。而瀝青路面因具有初期養(yǎng)護期短、行車舒適、維護方便、噪聲小和抗滑性好等特點而被廣泛用于高速公路。但高速公路瀝青路面因為種種原因容易產生各種病害,處理不及時將影響高速公路的運行,從而影響經濟的發(fā)展。所以對路面病害成因的分析和整治就顯得尤為重要。
瀝青路面病害分類
路面破損分為功能衰減和結構性破損。功能衰減表現(xiàn)為路面服務能力下降、平整度和抗滑性能降低。導致功能衰減的損壞為功能性損壞。結構性破損導致路面構承載能力降低,以各種結構裂縫的形式表現(xiàn)出來。
質量和安全特性,一般用平整度、抗滑阻力、紋理深度、反光、噪聲等指標評價。路面的多種損壞形式又影響到路面的表面性能,如局部沉陷、車轍、波浪、修補、橋頭跳車等。
結構性破損的結果反映到路面上就是各種形狀的裂縫,如龜裂、塊裂、縱裂和橫裂。但有些結構性損壞,如基層的開裂在擴展道路表面之前是不可見的。正常的路面結構的結構性破壞是汽車荷載和溫度應力的共同作用下產生的,可以是疲勞損壞、一次性損壞等。但裂縫也可能是由于路基下沉、路面材料品質不良、施工控制不合格、滲水引起口。
瀝青路面的典型病害產生原因
1、裂縫
瀝青混凝土路面最常見的病害就是裂縫,根據(jù)裂縫的形狀可以分為三類:一是橫向裂縫。這種裂縫通常與地面的中線近乎垂直,初期,裂縫主要出現(xiàn)在路面兩側的硬路肩上,裂縫會沿著路面均勻分布,其出現(xiàn)的主要原因是半剛性基層的收縮或者是低溫收縮引起的裂縫,二是縱向裂縫.縱向裂縫在高速公路的路面普遍存在,通常出現(xiàn)在路面的加寬處或者半挖路基的地方,這種裂縫的出現(xiàn)是由于路基壓實度不夠,而產生的不均勻沉降的現(xiàn)象造成的,三是龜裂。龜裂的早起,會出現(xiàn)一些相互交錯的裂縫,并逐漸形成一些多邊形小塊組成的網狀開裂。其產生是由于路面的結構強度不足引起的。
2、車轍
車轍是瀝青路面特有一種病害,它與時間因素有關,是在荷載因素和氣候因素的共同影響下,輪跡帶逐漸產生下洼變形以致后來產生的兩條縱向的凹槽。車轍大致可以分為結構型車轍和流動性車轍兩類。車轍在高速公路的瀝青路面形成的原因主要是:
(1)路面行車道的表面磨損現(xiàn)象比較嚴重。
(2)高速公路通車量較大,且屬于渠化交通,超重車的大量通行會導致路面的受損。
(3)路面基層的水穩(wěn)性能較差,導致基層局面出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。
(4)瀝青材料受外界影響較大,尤其是高溫影響,夏季的高溫天氣會降低瀝青的強度,導致在車輛荷載的情況下出現(xiàn)偏移。
3、泛油
泛油是指瀝青從混合材料的底部向上移動,使路面出現(xiàn)過多瀝青的現(xiàn)象。夏季高溫多雨,如果瀝青同礦料的粘結力不足,雨水就會侵入混合材料內部,使瀝青從集料的表面脫落并向上移動,產生泛油現(xiàn)象。其產生的原因,一是在低溫的季節(jié)施工,造成表面的嵌縫料損失過多,當高溫時,在車輛荷載下,造成礦粒下擠,瀝青上泛,二是混合材料中,瀝青的含量過高導致瀝青稠度低。
4、沉陷
沉陷是路基的壓實度不足或者地基的土質問題,引發(fā)地下水侵入、路基不穩(wěn)定等因素造成的路面局部下沉的現(xiàn)象,其主要原因是路基不均勻沉降或者局部滑移引起的基層結構的破壞。
高速公路瀝青路面病害的預防
1、裂縫的預防
(1)改進施工方法。
進行半幅攤鋪時,縱向冷接縫應采取有效措施進行處理;在路橋(涵)銜接處以及路基拓寬地段施工時應嚴格控制填土厚度,并保證填料均勻、壓實度滿足要求。
(2)嚴把施工質量。
半剛性基層碾壓時的含水量應嚴格控制,混合料含水量不能超出壓實所需的最佳含水量或控制在施工規(guī)范允許的范圍以內。碾壓完成后應及時養(yǎng)生,養(yǎng)生結束后盡快用乳化瀝青做透層或封層,然后及時鋪筑瀝青面層。
(3)瀝青材料的選擇。
優(yōu)質瀝青、針人度大的瀝青可以減少溫度裂縫的產生。
(4)改良設計。
半剛性路面應選用于縮系數(shù)小、抗沖刷性能好、抗拉強度高的半剛性強度材料做基層,選用松弛性能好的優(yōu)質瀝青做瀝青面層。在穩(wěn)定度滿足要求的前提下,優(yōu)先選用針人度較大的瀝青做瀝青面層。瀝青面層采用密實型瀝青混凝土。
(5)技術改進。
a.瀝青路面面層用75%粘稠瀝青+25%磨細硫化橡膠粉的混合料鋪設10 mm厚的薄層,可以吸收應力,提高路面抗拉強度、減小溫度對路面開裂的影響。
b.用75%粘稠瀝青+25%磨細硫化橡膠粉的混合料鋪設于路面面層與基層之間,能有效地防止路面的反射開裂。
2、坑槽的預防
選用抗老化性和粘附性較強的瀝青,混合料合理級配:嚴格控制混合料出廠、攤鋪、碾壓溫度,確保厚度及壓實度達到設計要求;確保路面排水暢通,發(fā)現(xiàn)裂縫、沉陷、小面積松散時,應及時維修。
3、車轍、推移的預防
(1)車轍預防
a.材料選擇:選用粗糙、堅硬、棱角性好、形狀接近立方體與瀝青粘附性強的粗、細集料;控制天然砂用量不超過10%;改善集料加工工藝,減少針片狀顆粒含量;選用針人度較小、含蠟量較低、軟化點較高及粘度較高的瀝青,爬坡路段下面層、重載路段的上面層、中面層可采用外摻劑對瀝青進行改性,為提高勁度模量以抵抗車轍,可根據(jù)坡長和縱坡坡度提高瀝青pg等級1至2級。
b.瀝青混合料配合比設計:控制瀝青用量;優(yōu)化礦料級配;合理調整配合比;采用superpave方法、gtm方法設計混合料,加大其成型壓力,增加馬歇爾擊實次數(shù),在規(guī)定條件下進行車轍試驗、彎曲試驗、凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗,以檢驗瀝青混合料的各項路用性能。
c.瀝青面層結構設計:上面層應具備抗低溫、抗車轍、抗磨耗、抗老化等性能。中間層應具有較高模量;下面層應具有抗水損壞和抗疲勞性能,基層控制層應具有水穩(wěn)定性、高柔性及抗疲勞等性能。
d.施工過程質量控制:改善碾壓工藝以控制壓實度,降低混合料離析,將瀝青用量允許誤差從±0.3%縮小至±0.2%,優(yōu)化施工工序,確保面層攤鋪連續(xù),層間灑布乳化瀝青粘層,做好下封層,減小施工變異性。
e.交通與環(huán)境控制:夏天高溫時應及時灑水降溫,必要時封閉重載交通。
(2)推移的預防
提高路面基層施工質量,改善基層平整度。透層油灑布前,保證透層油灑布均勻,并認真清掃表面雜物及浮土,以提高面層與基層與粘結力。
4、泛油的預防
降低細集料和瀝青含量,提高混合料中多角碎石顆粒含量,提高混合料壓實后的內在穩(wěn)定性,施工攤鋪時應避免攪拌均勻,最佳油石比的選定應嚴格按照試驗規(guī)程進行。
5、松散的預防
對原材料的選用嚴格把關,控制細集料含泥量及礦粉摻量,嚴格控制瀝青混合料施工溫度、均勻性及壓實效果,防止混合料離析。
高速公路路面一旦出現(xiàn)病害,維修起來不但費時費力,而且影響公路的正常使用,所以對于高速公路路面的各種病害應以預防為主。為有效預防病害發(fā)生,必須深入研究各種病害的形成機理、預防措施和處治方法,只有認真研究這些病害產生原因,從設計、材料生產工藝及施工等各個環(huán)節(jié)嚴格把關,才能預防這些病害的發(fā)生,不但保證了高速公路瀝青路面的服務性能,也是防止病害進一步發(fā)展、節(jié)省養(yǎng)護資金的有效手段。
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