1 沥青路面破坏形式
沥青路面的路用性能要求路面具有一定的强度、刚度、平整度和足够的承载能力, 同时具有较好的高温稳定性和低温开裂性。沥青路面的破坏形式主要包括裂缝、车辙、翻浆、拥包等。
1.1 路面纵横向裂缝
沥青路面建成初期会产生各种形式的裂缝, 这些裂缝对沥青路面使用功能一般无明显影响, 但随着表面水分的侵入, 会使路面结构层甚至路面的强度、承载力下降, 加速沥青路面的破坏。
裂缝是路面早期破坏最常见的病害之一, 它的危害在于从裂缝中不断进入水分使基层甚至路基软化, 导致路面承载力下降, 加速路面破坏。
其中包括横向裂缝和纵向裂缝两部分。
( 1) 横向裂缝。横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于设计不当和施工质量低劣, 或由于车辆严重超载, 致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而开裂。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式, 它分沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝两种情况。
道路出现横向裂缝要及时治理, 否则灌进雨雪水, 冬天冻融后, 对道路的破坏将非常严重。进水后道路病害破坏的发展一般可分为3 个阶段。第一阶段, 初期表现为裂缝部位鼓胀, 沿裂缝逐渐形成微量冻融松散灰土粉化, 材料密度降低, 将面层材料拱起。第二阶段, 沿裂缝灌入雨雪水, 存于水泥碎石与沥青路面的结合层之间, 由于行车碾压推挤摩擦作用, 将水泥和微粒材料同雨雪水在行车的压力作用下唧出。如遇连阴雨天气水泥碎石层以上灌入的雨雪水使路面出现严重冻融和行车的作用下密度降低, 虽然进入冬季, 一般从路面上看不见裂缝。第三阶段, 形成病害后在雨雪水作用下, 路面出现坑凹, 甚至出现搓板路, 随时间的推移, 将导致龟裂病害的发生, 严重时路面粒料被行车推挤带走, 出现路表面开裂性坑槽。
( 2) 纵向裂缝。纵向裂缝可分为两种情况: 一种情况是由于路基压实度不均匀导致的路面不均匀沉陷所引起的纵向裂缝; 另一种情况是沥青面层分幅摊铺时, 两幅接茬未处理处, 在行车荷载作用下, 易形成纵向裂缝。纵向裂缝多发生在半填半挖路基处, 主要由路基的不均匀沉降造成。道路纵向裂缝如治理不及时, 长时间雨雪水的灌入, 2 m 以外部分滑动加快, 行车道在重载车的作用下, 在3 m～4 m 部位出现第二道裂缝, 这时第一道与第二道裂缝之间形成一个板块, 这一板块开始下沉, 出现顺行车道区一个U 型路面带, 严重时对路面发生条块形碎裂, 对行车的影响非常大。
1.2 车辙
车辙是在行车荷载重复作用下, 路面产生累计永久性的带状凹槽。它主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足, 使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起。其病害属变形类型, 除了影响行车舒适外, 车辙还对交通安全有直接影响。在正常情况下, 车辙有3 种类型: 一是由于荷载作用超过路面各层的强度而产生的结构性车辙; 二是沥青混凝土侧向变形造成的流动性车辙; 三是施工中沥青面层本身的压密问题而造成的车辙。
车辙形成的因素很多, 主要有沥青混合料配比、沥青等级、级配和交通荷载、环境温度、施工中的压实等因素。车辙变形主要来源于沥青混合料的黏滞流动和一定程度的压实作用, 沥青混合料层在高温下由于车轮反复碾压, 产生横向剪切流动, 容易造成车辙。另外施工中沥青含量偏多, 沥青稠度偏低, 矿料级配中细料过多, 矿粉掺量过大也会产生车辙。
1.3 翻浆
翻浆是寒冷地区道路的一种冻害现象。这种现象主要是土基水源的补给和气温的变化所造成的。当冬天气温降低, 路基上部土体温度降低到- 3 ℃～- 5 ℃时, 土体内的毛细水和薄膜水都开始冻结。如果冻结线暂时停留在某一深度处, 下层未冻区内的毛细水和薄膜水会源源不断地向冻结线处聚集, 并随即冻结形成一个含有大量冰晶体的聚冰层。随着冻结线的逐渐向下推移和停留, 在更深处还可能形成新的聚冰层。与此同时, 路基土体发生不均匀冻胀, 路面被抬高, 甚至出现冻胀裂缝, 严重者可能隆起几十厘米。春天气温回升, 路基的冰晶开始从冻层上部融化, 或从上、下两面融化。因而路基中部化冻比两侧快, 并形成一个凹槽, 路基凹槽中大量水分不能排出, 甚至变成稀泥, 就使道路失去承载能力。道路在行车作用下路面被进一步压坏, 泥浆从路面裂缝里挤出来, 产生翻浆的现象。直至冻层完全化冻, 水分疏干后, 路基才逐渐恢复承载力。
2 病害预防措施
2.1 预防裂缝与车辙的措施
严格控制沥青混合料的质量, 选用高低温性能好、抗老化性能好、含蜡量低、黏度高的优质沥青。在条件许可的情况下, 可在沥青中掺加各种类型的改性剂, 以提高其性能指标。采用改性沥青可解决路面抗滑及耐久性问题, 使沥青路面的热稳定性、冷稳定性和使用寿命都得到较大的提高, 道路病害的出现频率显着下降, 日常养护工程量及工程成本大大降低。骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青黏附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉, 确保混合料的抗剥落性能, 同时应尽量降低骨料的含水量。另一方面, 还应注意混合料级配的确定以及沥青混合料的高温稳定性、抗疲劳性及低温抗裂性。路面表面特性和耐久性是一对矛盾, 相互制约, 照顾了某一方面性能, 可能会降低另一方面性能。
2.2 预防翻浆的措施
其一, 根据道路等级和交通量要求, 选择合适的面层类型和适当厚度。沥青混凝土面层已采用二层式或三层式, 其中一层须采用密级配。当各层均为沥青碎石时, 基层表面必须做下封层。其二, 设计时, 对空隙率较大、易渗水的路面, 需考虑设置排除结构层内积水的结构措施。其三,用石灰土、石灰矿渣土、石灰碎石土等作为路面基层, 这些材料水稳性好、整体强度高并有板体作用的结构特点, 作为路面基层可防翻浆。其四, 加强路面或将路面下一定深度以内易致翻浆的土( 如粉土) 换填好土( 如砂砾) 。其五, 用沥青、沥青土、沥青毡纸、塑料布等做成封闭式隔离层隔断土壤水分的渗入和聚流, 也可用有反滤层的砾石及其他粒料做成透水性隔离层, 以排除渗入土基水和防止地下水上升。其六, 用炉渣、碎砖、压缩的泥炭、松柏树皮、气泡互不连通的泡沫聚苯乙烯塑料等作隔温层,阻止路基冻结线向深处推移, 减薄冻层。其七, 用颗粒均匀的砾石、碎石等作透风的导温层, 使土体迅速向深处冻结, 在离路面较近处不致形成有害的聚冰层。
3 治理方法
3.1 裂缝的治理方法
为防止雨水由裂缝渗透至路面结构, 对于细裂缝( 2 mm～5 mm) 可用改性乳化沥青灌缝; 对大于5 mm 的粗裂缝, 可用改性沥青( 如SBS 改性沥青) 灌缝。灌缝前, 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 mm～5 mm 石屑。
3.2 车辙的治理方法
如仅在轮迹处出现下陷, 而轮迹两侧未出现隆起时, 则可先确定修补范围, 一般可目测或将直尺架在凹陷上, 与长直尺底面相接的路面处可确定为修补范围的轮廓线, 沿轮廓线将5 cm～10 cm 宽的面层完全凿去或用机械铣削, 槽壁与槽底垂直, 并将凹陷内的原面层凿毛, 清扫干净后, 涂刷0.3 kg/m2～0.6 kg/m2 黏层沥青, 用与原面层结构相同的材料修补, 并充分压实, 与路面接平。如在轮迹的两侧同时出现条状隆起, 应先将隆起部位凿去或铣削, 直至其深度大于原面层材料最大粒径的2 倍, 槽壁与槽底垂直, 将波谷处的原面层凿毛, 清扫干净后涂刷0.3 kg/m2～0.6 kg/m2 黏层沥青, 再铺筑与面层相同级配的沥青混合料, 并充分压实与路面接平。
如因基层强度不足, 水稳性不好等原因引起车辙时, 则应对基层进行补强或将损坏的基层挖除, 重新铺筑。新修补的基层应有足够的强度和良好的水稳性, 坚实平整; 如原为半刚性基层, 可采用早期强度较高的水泥稳定碎石修筑。但基层厚度不得小于15 cm。修补时应注意与周边原基层的良好衔接。
3.3 翻浆的治理方法
一是采取切实措施, 使路面排水顺畅, 及时清除雨水进水井垃圾, 避免路面积水和减少雨水下渗。二是对轻微翻浆路段, 将面层挖除后, 清除基层表面软弱层, 施设下封层后铺筑沥青面层。三是对严重翻浆路段, 将面层、基层挖除, 如涉及路基, 还要对路基处理之后, 铺筑水稳性好、含有粗骨料的半刚性材料作基层, 并用适宜的沥青结构层进行修复。并做排除路面结构层内积水的技术措施。
4 结语
影响沥青路面破坏的因素很多, 也很复杂, 应该引起足够重视。在实际工作中, 应根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工, 有针对性地采取一系列预防和改善措施。同时必须建立、健全质量保证体系, 从管理部门、设计部门到施工部门, 层层重视、层层控制、层层落实。只有这样, 才能从根本上减少沥青路面破损现象的发生, 使城市道路建设质量全面提高, 更上新台阶。