瀝青混凝土路面早期病害的預(yù)防措施

摘要: 本文主要從各方面提出了預(yù)防瀝青混凝土路面產(chǎn)生早期病害的措施。

關(guān)鍵詞: 瀝青混凝土路面病害預(yù)防措施

瀝青混凝土路面具有良好的力學性能和較好的耐久性以及行車舒適性, 適合于各種車輛的通行, 并具有堅實、耐久、平整、良好的抗滑、防滲、耐疲勞的性能和抗高溫開裂的溫度穩(wěn)定性, 在高速公路建設(shè)中被廣泛采用, 但由于種種原因, 造成瀝青路面早期破壞, 影響了公路的使用性能, 損害了行業(yè)形象, 所以分析病害成因并有效地進行防治是十分必要的

1 瀝青路面的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計質(zhì)量是工程質(zhì)量的基礎(chǔ)和前提, 是很重要的一環(huán)。設(shè)計單位應(yīng)從實際出發(fā), 對地形復雜路段, 做好地質(zhì)調(diào)查工作, 精心設(shè)計。以投資控制設(shè)計、突擊趕工設(shè)計、與實際脫節(jié)的設(shè)計等, 將會給工程帶來難以彌補的后遺癥。

1.1 減薄瀝青面層厚度

設(shè)計高速公路, 瀝青面層厚度大都大于15cm , 只有部分高速公路和試驗路瀝青面層的厚度為9~12cm 。過去人們一直認為瀝青面層的厚度越厚越好, 對防止反身裂縫的產(chǎn)生較為有利。根據(jù)有關(guān)項目的研究成果表明: ①半剛性基層瀝青結(jié)構(gòu)的承載能力可由半剛性材料層( 基層和底基層) 來完成, 主要承重層為半剛性基層, 無需用增厚面層來提高承載力。瀝青混凝土面層在正常情況下主要起功能作用, 保證行車平穩(wěn)、舒適, 并保護基層與延長基層的使用壽命等作用。6~15cm 不同瀝青面層厚度的彎沉值沒能明顯差別。②提高瀝青路面的使用質(zhì)量不是用厚的瀝青面層, 而是使用優(yōu)質(zhì)的瀝青和礦料。③瀝青面層的裂縫不只是反射裂縫, 在正常施工情況下主要有瀝青面層本身原溫縮裂縫。④厚瀝青面層的病害中車轍是不容低估的, 厚瀝青面層較容易導致在設(shè)計使用期間車轍超過容許值。綜上所述, 高速公路、一級公路的瀝青面層合理厚度可酌情減薄。

2 加強瀝青路面的防水設(shè)計

為防止瀝青路面因水而引發(fā)早期破壞, 除要求路基、路面必須具備足夠的穩(wěn)定性和強度外, 還要求路面必須有較好的排水性能。為此, 路面排水設(shè)計應(yīng)成為路面設(shè)計中的重要內(nèi)容。

路面排水可分為路表排水和結(jié)構(gòu)排水, 路表排水是指水沿橫坡和路線縱坡所合成的坡度慢流到路基邊坡, 然后進入路基邊溝, 排出路基之外, 這點在一般路面排水設(shè)計中都已考慮到。而路面結(jié)構(gòu)排水更要認真對待:

2.1 設(shè)置瀝青面層防水層

在瀝青面層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計中, 應(yīng)將其中一層按密級配( 不透水層) 要求來考慮, 或?qū)ｉT設(shè)置一層隔水層來防水, 以減少面層滲水。

2.2 調(diào)協(xié)瀝青下封層

為防止面層滲水滯留在基層表面, 使基層現(xiàn)表面軟化, 宜在干凈的基層表面上設(shè)置一層瀝青薄膜下封層, 一方面減少基層直接受到水的沖刷, 另一方面形成一個光滑的界面, 以利于滲入基層的水的排除。

2.3 搞好硬路肩排水設(shè)計

設(shè)置平路緣石, 硬路肩下設(shè)置墊層或橫向盲溝, 將路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水通過路肩排水引出路基之外。

2.4 軟地基與高填土路基的橫坡排水設(shè)計

由于路基沉降作用, 隨著時間的推移, 路面也會沉陷, 橫坡減小,嚴重時會出現(xiàn)平坡甚至倒坡現(xiàn)象, 因此可在設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上增加0.5~1% 的預(yù)拱度, 以低消路面橫向聯(lián)合坡度的損失, 保證路面水能夠順利地向外排泄。

2.5 中央分隔帶的排水設(shè)計

當有中央分隔帶時, 同樣也應(yīng)考慮沿界面水的排出, 彎道處的中央分隔帶應(yīng)設(shè)置縱向排水溝, 既排路表水, 又排下滲水。

3 選用合理的基層和底基層結(jié)構(gòu), 并保證一定厚度

實踐證明, 因為半剛性基層材料強度高, 水穩(wěn)性好, 剛度大,是高等級公路和一般公路的合適基層。依據(jù)典型路面結(jié)構(gòu)調(diào)查,在潮濕地段和挖方路段, 瀝青路面早期破壞比較嚴重, 這是因為采用石灰土作底基層的原因: ①灰土必須在有空氣、有一定濕度的條件下經(jīng)過一個月左右的養(yǎng)生時間, 板體強度才能逐步形成。

若在灰土鋪筑后就立即在基上面鋪筑其他結(jié)構(gòu)層, 由于隔斷了空氣, 灰土強度很難形成。若在過濕條件下, 強度就更難形成。②實踐證明, 灰土層并不隔水, 且由于水的作用, 易造成軟化、唧漿等情況, 使基層強度降低, 加速瀝青面層破壞。為此, 在潮濕路段, 如是填方, 采用砂礫墊層來隔斷水, 如是挖方, 則要用水穩(wěn)性較好的水泥石灰綜合穩(wěn)定土或二灰綜合穩(wěn)定土做墊層。

從典型結(jié)構(gòu)調(diào)查來看, 過干或干燥地區(qū), 石灰土底基層的強度和模量高出設(shè)計值的2~3 倍, 證明在過干或士燥的地區(qū)采用石灰土做底基層是合基層、底基層作為承重層必須保證達到一定厚度, 并滿足防凍層的要求。

4 瀝青混合料配合比設(shè)計的優(yōu)化

4.1 瀝青的選取

瀝青是由一些化學成分極其復雜的烴類, 如環(huán)烷烴、芳環(huán)烴和這此烴類的非金屬元素( 氧、氮、硫) 的衍生物等組成。眾所周知, 瀝青混合料使用性能是受瀝青結(jié)合料影響的, 瀝青質(zhì)量的優(yōu)劣與瀝青路面的好壞有密切關(guān)系, 直接影響到瀝青路面的使用性能。由于近十年來公路上的交通量劇增, 一般瀝青材料的品質(zhì)已不能滿足更重交通的瀝青路面結(jié)構(gòu)的需要。從大量路面結(jié)構(gòu)損壞原因的調(diào)查分析來看, 路用瀝青品質(zhì)不良是其主要原因之一。由于有些石油品質(zhì)及瀝青煉制工藝流程的特點, 致使路用瀝青大多數(shù)含蠟量高, 延度小, 溫度敏感性強, 使得許多瀝青路面層結(jié)構(gòu)在遠小于使用壽命的年限內(nèi)出現(xiàn)損壞。如果瀝青含蠟量高, 就會出現(xiàn)橫向裂縫。在給定的溫度和加載速率下, 高粘度的瀝青會產(chǎn)生勁度高的瀝青混合料, 較高的勁度具有較高的抗車轍能力。瀝青類型對車轍深度也有很大影響, 使用稠度低、溫度敏感性低的瀝青可以減少或延緩路面的開裂。

《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》( JTJ032-94) 規(guī)定, 凡修筑高速公路及一級公路瀝青路面, 必須使用符合重交通道路石油瀝青技術(shù)要求的瀝青。

4.2 混合料配合比的調(diào)整

配合比設(shè)計中主要是考慮穩(wěn)定性與耐久性。穩(wěn)定性包括高溫穩(wěn)定性與低溫抗裂性。而耐久性包括抗水剝離性與老化性, 通常以馬歇爾試驗作為主要的測試手段, 由此來決定礦料級配和瀝青用量, 以確保混合料有良好的性質(zhì)。以下是影響混合料性能的幾個主要因素。

在配合比設(shè)計中空隙率與穩(wěn)定度是很得要的指標, 尤其在調(diào)整礦料級配時特別重要, 下面著重對它們之間的關(guān)系問題進行分析, 提出處理措施。

( 1) 空隙率低, 穩(wěn)定度也低。可用很多方法來增加空隙率: 調(diào)整礦料的級配, 在容許的范圍內(nèi)增加粗集料用量; 減少細集料的用量; 如果瀝青混合料的油石比高于正常量而且超出的量不能被礦料吸收時, 油石比可予以適當?shù)慕档鸵栽黾涌障?。如果上述兩種方法都不能滿足要求時, 應(yīng)當考慮更換骨料。通常可以增加粗集料, 減少細集料來改善瀝青混合料的穩(wěn)定度和空隙率。

( 2) 空隙率低但穩(wěn)定度尚能滿足要求時, 可能會導致瀝青路面出現(xiàn)壅包和泛油等病害, 對此應(yīng)當對礦料的級配予以適當調(diào)整, 增加粗集料用量, 減少細集料用量, 同時應(yīng)適當降低瀝青混合料的油石化。

( 3) 空隙率能滿足要求但穩(wěn)定度低, 說明礦實的質(zhì)量不好,集料的壓碎值和石實的抗壓強度太差和細長扁平顆料含量過高,需更換礦料重新進行試驗, 直至滿足規(guī)范要求為此。此外, 還可以考慮采用稠度較高的瀝青。

( 4) 空隙率高但穩(wěn)定度能滿足要求時, 因高的空隙率具有較大的滲透性, 雨水和空氣可以通過咱表空過路面, 最終導致瀝青過早老化, 使瀝青路面產(chǎn)生破壞。雖然穩(wěn)定符合要求, 但仍要調(diào)整空隙率, 通常以增加礦粉的用量來達此目的。粗的礦粉更換成細的礦粉, 或調(diào)整礦粉的級配同樣可以過到此目的。

( 5) 空隙率高穩(wěn)定度低時, 可以采用兩種方法進行改善。第一, 調(diào)整礦料的級配或增加瀝青的用量; 第二, 如果前述的方法不能滿足要求時, 應(yīng)當考慮更換礦質(zhì)材料再行配合比設(shè)計, 直至滿足規(guī)范要求為止。

4.3 混合料配合比的最終確定

在我國的現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定, 確定最佳的瀝青用量是找出馬歇爾指標均符合要求和共同范圍, 盡管馬歇爾試驗的過程比較精密, 但也不可能排除人為及其他有關(guān)的環(huán)境、操作等因素, 因此還應(yīng)參考以前的經(jīng)驗來確定最佳用油量。

通過理論與實路相結(jié)合, 確定了配合比最佳用油量后, 便可檢驗混合料是否具有高溫穩(wěn)定性及耐久性。在做動穩(wěn)定度試驗時, 一定要控制好料溫及試件成型溫度, 因為它直接影響著結(jié)果的真實性。試驗若不滿足大于800 次/m m 的規(guī)范要求, 便需重新調(diào)整配合比。如果通過調(diào)整配合比仍達不到要求, 則應(yīng)采取改性瀝青等方法。

總之, 高等級公路瀝青混凝土配合比設(shè)計是一項復雜而細致的工作, 必須嚴格控制各個環(huán)節(jié), 才能得到可靠的配合比。當然,室內(nèi)配合比還不能作為最終配合比使用, 必須根據(jù)拌和設(shè)備性能、施工控制精度及材料變異情況進行試拌后進一步調(diào)整直至使拌和設(shè)備生產(chǎn)出的混合料指標達到規(guī)范規(guī)定, 方可作為生產(chǎn)配合經(jīng)使用。

5 精心施工、確保工程質(zhì)量

瀝青路面質(zhì)量的好壞, 除結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料組合外, 主要取決于施工。通常說, 工程質(zhì)量是施工做出來的, 所以施工對工程質(zhì)量起保證作用。

瀝青路面施工必須按全面質(zhì)量管理的要求, 建立健全有效的質(zhì)量保證體系, 實行目標管理、工序管理, 明確崗位責任制, 對施工的全過程、各階段、每道工序的質(zhì)量進行嚴格的檢查、控制、評定, 以保證達到規(guī)定的質(zhì)量標準。要以分項工程、分部工程、單位工程逐層的質(zhì)量保證平最終保證建設(shè)項目的整體質(zhì)量。

結(jié)合近幾年的工程建設(shè)中發(fā)現(xiàn)的問題, 認為抓好以下工作是搞好工程質(zhì)量的關(guān)健。

5.1 強對原材料的檢驗工作

材料的質(zhì)量是瀝青路面質(zhì)量的保證。瀝青路面早期破壞, 其中材料不合格是原因之一。

5.1.1 施工開始前及施工過程中, 發(fā)現(xiàn)材實來源、規(guī)格變化時, 應(yīng)對材料不合格是原因之一

( 1) 材料的質(zhì)量是否符合要求, 對質(zhì)量不合格的材料, 絕不能使用, 并不準運入工地, 已運入工地的, 必須限期清除出場。

( 2) 由于一項工程往往使用多個不同料場或分幾次購入材料, 故必須以“ 批”為單位, 每批都要進行檢查。

( 3) 材料的數(shù)量、供應(yīng)來源、儲存堆放等也要進行檢查。

5.1.2 檢查方法

( 1) 施工單位質(zhì)量保證體系必須逐一進行自檢。

( 2) 駐地監(jiān)理工程師在企業(yè)自檢的基礎(chǔ)上, 必須進行抽驗。

( 3) 質(zhì)量監(jiān)督部門加大監(jiān)督力度。

5.2 加強瀝青混合料材料配比的控制

5.2.1 施工單位自檢體系要嚴格控制材料規(guī)格、變化時, 應(yīng)以對材料的質(zhì)量進行全面檢查

檢查的主要內(nèi)容有:

( 1) 材料的質(zhì)量是否符合要求, 對質(zhì)量不合格的材料, 絕不能使用, 并不準運入工地, 已運入工地的, 必須限期清除出場。

( 2) 由于一項工程往往使用多個不同料場或分幾次購入材料故必須以“ 批”為單位, 每批都要進行檢查。

( 3) 材料的數(shù)量、供應(yīng)來源、儲存堆放等也要進行檢查。

5.2.2 檢查方法

( 1) 施工單位質(zhì)量保證體系必須逐一進行自檢。

( 2) 駐地監(jiān)理工程師在企業(yè)自檢的基礎(chǔ)上, 必須進行抽驗。

( 3) 質(zhì)量監(jiān)理部門加大監(jiān)督力度。

5.3 施工前設(shè)備檢查

機械設(shè)備是保證瀝青路面施工質(zhì)量的又一個重要因素, 特別是瀝青混凝土等高級路面, 沒有先進的配套的機械設(shè)備, 是修不出符合質(zhì)量標準的路面的。因此在瀝青路面施工前, 駐地監(jiān)理工程師必須對拌和廠、攤鋪、壓實等施工機械設(shè)備的配套情況、性能、計量精度等進行嚴格檢查, 對不符合要求的機械設(shè)備, 應(yīng)責令施工單位限期更換, 直至符合要求后, 才可下達開工令。

5.4 鋪筑試驗路段

鋪筑試驗路段的目的, 在于驗證施工方案的可行性, 通過鋪筑試驗路段來修改、充實、完善施工方案和技術(shù)練兵, 以利指導生產(chǎn)。

高速公路、一級公路一般在施工前都要鋪筑試驗路段, 其他等級公路在缺乏施工經(jīng)驗或初次使用較大設(shè)備時, 也應(yīng)鋪筑試驗路段。駐地監(jiān)理工程師應(yīng)監(jiān)督、檢查試驗路段的施工質(zhì)量, 與施工單位商定有關(guān)正式工程施工時的技術(shù)措施、工期安排和質(zhì)量保證體系等。

熱拌熱鋪瀝青混合料路面試驗應(yīng)解決以下一些問題:

( 1) 確定施工機械設(shè)備的型號、數(shù)量和組合方式;

( 2) 確定拌和機上料速度、拌和數(shù)量、拌和時間、拌和溫度等操作工藝;

( 3) 確定透層油的瀝青標號、用量、噴灑方式等操作工藝;

( 4) 確定攤鋪機的攤鋪溫度、速度、寬度和自動找平方式等操作工藝;

( 5) 確定壓路機的型號、壓實順序、碾壓溫度、速度和遍數(shù)等壓實工藝;

( 6) 驗證瀝青混合料配合比, 提出生產(chǎn)用的礦料配比和瀝青用量, 確定混合料的松鋪系數(shù)、接縫方法等;

( 7) 測定密實度的對比關(guān)系( 鉆孔法與核子密度儀法對比) ,確定壓實標準密度;

( 8) 全面檢查材料及施工質(zhì)量;

( 9) 確定施工產(chǎn)量、作業(yè)段長度, 修定施工進度計劃;

( 10) 確定施工組織、管理體系、質(zhì)量自檢體系、人員、通訊聯(lián)絡(luò)、指揮方式等等。

5.5 加強施工過程中的質(zhì)量管理與檢查

( 1) 施工單位的質(zhì)量監(jiān)督檢查人員應(yīng)跟班對施工質(zhì)量進行自檢和對各種施工材料進行抽驗。

以瀝青混合料拌和廠的拌的溫度、均勻性、出廠溫度進行檢查, 并取樣進行馬歇爾穩(wěn)定度試驗; 檢測混合料的礦料級配和瀝青用量, 用于拌和溫度過高, 致使瀝青老化的瀝青混合料, 應(yīng)予廢棄或另作他用。

鋪筑現(xiàn)場必須檢查混合料質(zhì)量、施工溫度( 攤(鋪溫度、壓實溫度) 、瀝青層厚度、壓實度、平整度。

( 2) 駐地監(jiān)理工程師應(yīng)按規(guī)定頻率進行抽驗或旁站檢驗, 并及時對施工單位自檢結(jié)果請驗報告進行檢查簽認, 發(fā)現(xiàn)異常情況, 應(yīng)追加試驗檢查或立即報告。

( 3) 質(zhì)量監(jiān)督部門要隨機進行中間質(zhì)量檢查、評定, 發(fā)布質(zhì)量動態(tài)。

6 加強瀝青路面養(yǎng)護

( 1)鋪溫度、壓實溫度) 、瀝青層厚度、壓實度、平整度。

( 2) 駐地監(jiān)理工程師應(yīng)按規(guī)定頻率進行抽驗或旁站檢驗, 并及時對施工單位自檢結(jié)果請驗報告進行檢查簽認, 發(fā)現(xiàn)異常情況, 應(yīng)追加試驗檢查或立即報告。

( 3) 質(zhì)量監(jiān)督部門要隨機進行中間質(zhì)量檢查、評定, 發(fā)布質(zhì)量動態(tài)。

由于各種原因所潛伏的路面隱患, 多在竣工后1~2 年內(nèi)顯露出來, 因此應(yīng)特別重視路面竣工后至交、竣工驗收階段的養(yǎng)護管理, 使路面得到及時養(yǎng)護。

( 1) 要經(jīng)常保持路面清潔, 無雜物和硬物存于瀝青路面上。

( 2) 要疏通排水系統(tǒng), 特別是雨季到來之前, 以免積水滲入路基路面, 影響路面強度和穩(wěn)定性。

( 3) 瀝青貫入式路面和瀝青表面處治, 要加強初期養(yǎng)護, 通過行車反復碾壓, 促進油層穩(wěn)定、成型。

( 4) 要及時養(yǎng)護, 把病害消滅在萌芽期。

( 5) 要講究養(yǎng)護方法, 瀝青混凝土、瀝青碎( 礫) 石等路面的養(yǎng)護, 要用拌和好的瀝青混合料進行熱鋪、熱壓, 及時開放交通,切勿采取噴油、撒料的層鋪法養(yǎng)護。

7 提高全員的質(zhì)量意識, 加強員工的素質(zhì)培養(yǎng)

( 1) 要提高工程質(zhì)量, 必須首先解決好認識問題, 并加大落實到全員、全方位、全過程中去的力度, 確實樹立“ 百年大計, 質(zhì)量第一”的思想。決策部門、建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理各個部門都要各盡其責, 各把其關(guān)。

( 2) 強化質(zhì)量管理工作, 嚴格貫徹執(zhí)行公路工程質(zhì)量管理辦法, 出了問題要追究責任, 嚴肅處理, 誰負責誰承擔。同時要善于總結(jié)經(jīng)驗, 吸取教訓, 從根本上認識到“ 質(zhì)量是工程的生命”。