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沥青路面病害成因分析及解决方法

时间:2023-09-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:此外,混合料生产中沥青用量控制不准而过量,也是导致泛油的重要原因。同时,传统泛油病害的内因是设计或施工不当,而诱发泛油的直接外因是高温。离析本身也并不是外界因素引起的路面病害,但它诱发了多种路面损坏,并使沥青混合料设计的努力付诸东流。

沥青路面病害成因分析及解决方法

其他病害还有泛油、补丁及车道与路肩间的沉降、边缘破碎、离析、路面变形、磨光等。

1.泛油

传统的泛油是指沥青面层中的自由沥青受热膨胀,直至沥青混凝土空隙无法容纳,溢到路表的一种不可逆现象。泛油可造成路表构造深度减小,抗滑性能降低,从而影响行车安全。

引起泛油的原因有:在设计过程中,使用劣质沥青或沥青用量偏高、稠度太小、集料黏附性差、设计空隙率过小,都会使沥青混合料的饱和度过高,即混凝土内没有足够的空间容纳自由沥青热胀时的体积变化,引起泛油。而在混合料拌和、摊铺过程中,离析促使细料过于集中也是导致泛油的重要原因。此外,混合料生产中沥青用量控制不准而过量,也是导致泛油的重要原因。同时,传统泛油病害的内因是设计或施工不当,而诱发泛油的直接外因是高温。泛油通常在成条路段出现,泛油后路表如镜面光滑,雨天车辆行驶时易打滑。

与传统泛油现象不同的新型泛油现象只发生在轮迹带上,表现为两种形式:一种是点状的油斑由小到大发展;另一种是沿整条轮迹带分布的带状泛油。点状油斑泛油可划分为三个等级:

轻度——某段轮迹带上开始出现小块油斑,直径在1~2 cm之间;

中度——轮迹带上出现的油斑逐渐增多、增大,直径为1~5 cm不等;

严重——在中度油斑泛油的基础上,油斑的直径、面积和爆发密度进一步增大,直至各块油斑逐渐连通成片。

有关研究对油斑处取样分析发现,表面层内聚集了大量的沥青,空隙几乎被填满,而中面层和底面层的沥青却不翼而飞,沥青剥落严重,集料颗粒基本裸露,全部松散开来。由此可以推断主要原因可能是集料间的抗剪切能力不足,在荷载的搓揉作用下,发生不均匀的迁移,从而使得油斑处中面层和底面层的沥青很有可能在剥落后向上部迁移至表面层,从而导致中、底面层混合料失去黏结性而松散,同时又使表面层内沥青大量富集。

另外一种带状泛油与传统泛油相似,轮迹带的表面纹理基本上被泛出的沥青所覆盖,并有少量的车辙现象。造成带状泛油的原因是在繁重的交通量下,路面压实不足和集料质量较差或集料颗粒的形状、棱角性、表面纹理较差等,使得矿料骨架容易在车辆荷载的作用下位移,再压密而挤压沥青,使之上泛,并伴有车辙变形。相对交通量而言,混合料设计标准较低也可能是主要因素。

2.补丁及车道与路肩间的沉降

补丁是指超过0.1 m2的路面部分被移走和更换,或者在原来修补的表面又增补材料,即各种损坏挖除修补后的结果。

车道与路肩间的沉降是指行车道表面与外侧路肩处于不同的高度。这种现象通常在外侧路肩与路面采用不同的材料时发生。(www.xing528.com)

3.边缘破碎

边缘破碎和龟裂相似,仅位于路肩处30~60 cm的范围内,破碎开始发生在路面边缘并且向轮迹带上发展。边缘损碎可以导致轮迹带状况恶化,并使水分进入路基土和基层材料。边缘破碎还包括混凝土基层的纵向破碎。

4.离析

沥青混合料的离析是指沥青混合料在生产和施工环节中发生的粗细不均的现象。离析一直被认为是混合料生产和施工中的质量问题,随着现代化拌和、运输、摊铺、压实设备的普遍使用,在一定程度上能控制离析,但近年来在高等级道路上广泛使用的开级配抗滑磨耗层离析尤为严重。因此,不从混合料设计来考虑而单纯依靠施工措施来控制离析是很难的。

造成混合料离析的原因很复杂,从原材料的堆放、混合料的生产拌和、货车的装载和卸料到摊铺作业的各个环节,都会影响路面混合料最终的离析程度。除了生产和施工外,混合料设计不当也是十分重要的原因,如连续级配的混合料通常不易发生离析,甚至在生产和施工的某个环节出现差错也不会导致明显的离析。间断级配混合料在任何环节中小小的差错都能使混合料产生严重的离析,如果间断级配混合料的沥青含量小到某种程度,几乎不可能不发生离析。

由此可见,混合料级配设计对于控制离析至关重要。离析本身也并不是外界因素引起的路面病害,但它诱发了多种路面损坏,并使沥青混合料设计的努力付诸东流。在轻交通的条件下,离析尚不足以造成很大的危害,但在重交通道路上,发生离析是非常致命的。

5.路面变形

路面变形定义为由沥青混合料的压密、固结、隆起,或受冻胀作用的影响、面层或基层的蠕变、松弛作用等导致的一种路面损坏现象,主要表现为波浪、凹陷、隆起、波纹以及路面冲刷等。路面变形还包括扭曲、路面外侧形成的推移和较大范围的变形。扭曲变形和低等变形相似,只有当车辆通过时才能感觉到。路面发生变形的路段,需要车辆减速通行。

推移也可视为路面的变形,它是路面部分路段发生纵向位移的病害现象。通常它是由车辆刹车或加速造成的,一般出现在坡道、弯道和交叉路口处。推移的同时也可发生相应的竖向位移。

6.磨光

沥青路面磨光是路表损坏的常见现象。磨光是指路表外露的集料颗粒在行车轮胎的摩擦作用下逐渐被磨光滑的现象。有研究表明,车辆低速行驶时的摩阻力主要由路表构造纹理提供,而高速行车的摩阻力则主要来源于集料表面的细纹理。一旦路表集料颗粒被磨光,细纹理和构造纹理都将大大降低,路面的抗滑性能也将随之下降,成为交通安全的一大隐患。磨光的主要成因是集料的硬度和耐磨性较差,选用材质较好的集料可有效地加以防治。

沥青路面病害绝不是简单的某一方面导致的。有些是由于沥青面层首先出现病害,水分渗入基层和土基使其承载力降低,加剧了沥青路面的病害;有些则是由于基层和土基本身的质量问题,导致路面的病害,这类病害有时很难分析其最初的诱因。如上所述,沥青路面病害多种多样,对沥青路面的使用功能影响程度不一,有些病害属于功能性破坏,有的则属于结构性破坏,结构性破坏已经严重影响路面使用功能,需要进行大修。

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