公路工程學文獻綜述道路病害防治

1、 瀝青路面病害成因分析與防治處理 摘要 在目前公路建設項目中，瀝青路面占有較大的比重。瀝青路面早期病害是道路建設中常見病害之一。瀝青混凝土路面無論是其力學性能、耐久性，還是行車舒適度都能滿足正常通車要求，采用混凝土材料鋪筑路面，可以確保路面基層平整、堅實、耐久，而且能夠防滲、抗滑，具有良好的耐疲勞性和抗低溫開裂的溫度穩(wěn)定性。但在施工和使用過程中，瀝青混凝土路面也會受到很多因素的影響而發(fā)生各種病害?，F(xiàn)從瀝青混凝土路面的原材料選擇、結構設計、施工及使用過程等方面入手，對瀝青混凝土路面病害的類型、發(fā)生原因及防治措施進行詳細說明。2、 瀝青路面常見的病害1、 車轍 1.1車轍的成因分析瀝青路面的車轍是

2、路面結構層及土基在行車重復荷載作用下的補充壓實，以致結構層材料的側向位移所產(chǎn)生的累積永久變形。它產(chǎn)生的原因包括：瀝青混合料油石比過大；表面磨損過度；雨水侵入瀝青混凝土內(nèi)部；由于基層含不穩(wěn)定夾層而導致路面橫向推擠形成波形車轍。其外部原因是由于超重車、集裝車、大噸位的車在公路上反復行駛碾壓下產(chǎn)生永久性變形和塑性流動而形成的1。它在瀝青路面壓縮沉陷的同時，出現(xiàn)橫向隆起，其變形主要發(fā)生在瀝青路面面層。另外,在高速公路、一級公路的設計時，瀝青面層組合不符合常規(guī)，通車后路面多半會出現(xiàn)車轍2 。 1.2車轍病害的防治與處理 車轍的產(chǎn)生與路面材料、前期設計、施工質(zhì)量以及后期使用的車輛荷載緊密相關。對瀝青路面車

3、轍的防治也應該從這幾個方面進行合理有效的處理。材料選擇方面：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；選用針入度較小、軟化點較高、含蠟量較低及粘度較高的瀝青，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。路面混合料配比與結構設計方面：混合料配比設計中，控制瀝青用量；優(yōu)化礦料級配；合理調(diào)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

4、瀝青混合料的各項路用性能。在結構設計中，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。施工期質(zhì)量控制方面：應嚴格檢驗原材料質(zhì)量，施工時瀝青混合料配比必須符合設計要求，嚴格按照施工要求摻加瀝青或礦粉，這個可以延緩或避免瀝青路面發(fā)生早期破壞。后期管理方面：嚴格限制超重車、集裝車、大噸位的車在路面上的行駛；高溫時應及時灑水降溫等。采用改性瀝青混合料是處治和延緩路面車轍的有效方法,也能提高改善路面的通行功能。2、裂縫 2.1裂縫的成因分析各種各樣的裂縫是瀝青路面的常見、最易發(fā)生和易早期產(chǎn)生的病害

5、之一。初期的細微裂縫對行車無重大影響，隨著水分沿裂縫滲透，使基層及土基含水量增加，承載力降低，在車輛荷載作用下，裂縫進一步發(fā)展。瀝青路面的裂縫分為縱向裂縫和橫向裂縫，起產(chǎn)生的原因也是有所不同的?？v向裂縫：即與路中線大致平行的長直裂縫或有少量支縫3?？v向裂縫產(chǎn)生的原因來源與三個方面：其一，路基不均勻沉降。特別是填挖結合部或填高沿橫向變化較大處更易出現(xiàn)，其縱縫常是斷續(xù)的。其二，施工期間縱向接縫未按規(guī)范要求認真處理，出現(xiàn)的縱向裂縫相當長并且比較順直。其三，路肩加固處理或處理不當，導致路基濕軟、承載力不足，進而引起路面邊緣的縱向裂縫。橫向裂縫：即與路中線近乎垂直的裂縫間或伴有少量支縫3。其產(chǎn)生的主要原

6、因有：由溫度應力引起的溫度裂縫，特征是表面先開裂，裂縫常是下窄上寬。由路基裂縫或基層裂縫的反射引起的橫向裂縫。反射裂縫產(chǎn)生的機理是受拉疲勞、受拉屈服與剪切屈服，在它們的聯(lián)合或單獨作用下導致產(chǎn)生反射裂縫3。構造物橫穿路基時，在構造物兩側產(chǎn)生的裂縫，以及橋臺與路堤銜接處產(chǎn)生的裂縫，山谷高填方路段與挖方銜接處產(chǎn)生的裂縫等。這些橫向裂縫都是由于路基土體的不均勻沉降引起的。 2.2裂縫的防治與處理 裂縫主要是由路基土體的不均勻沉降引起。裂縫的大小與當?shù)氐臍鉁睾蜑r青面層和半剛性基層材料的抗裂性能有關。瀝青面層分路幅攤鋪時，兩幅接茬處未處理好，在車輛和大氣因素作用下逐漸開裂?？偟膩碇v，瀝青路面裂縫的防治必須

7、從瀝青材料的選取，路基和路面的施工質(zhì)量控制，以及道路環(huán)境因素來考慮。材料方面：在防治瀝青路面裂縫產(chǎn)生，應選用優(yōu)質(zhì)瀝青、針入度大的瀝青，可以減少溫度裂縫的產(chǎn)生。瀝青面層應采用密實型瀝青混凝土。半剛性路面應選用干縮系數(shù)小、抗沖刷性能好、抗拉強度高的半剛性強度材料做基層，可以減小基層的沉降。施工期質(zhì)量控制方面：施工季節(jié)的選擇應以有利于面層成型為原則。嚴格控制半剛性基層碾壓時的含水量，并防止暴曬變干開裂。新鋪面層原則上應在雨季來臨之前成型，以防雨水大量滲入路面，使基層與面層之間大量積水，基層上不浸軟冒漿，進而使面層變形產(chǎn)生裂縫。在瀝青路面面層與基層之間加入土工織物層（土工布、土工格柵等），以改善抗裂性

8、能。 裂縫的處理：對于細小裂縫，可用灌熱瀝青的方法作防水處理，防止雨水的滲透；對于裂縫大于5mm的，可采用改性瀝青灌縫或灌縫膠進行處理；對與裂縫很大的，必須將裂縫兩邊的瀝青混凝土開挖先用水穩(wěn)定好，收縮性小的半剛性材料處理基層，再用新的混合料攤鋪。3、面層松散 3.1面層松散的成因分析 因瀝青與酸性石料間的粘附性不良造成或許基層土基層軟化而造成面層松散。裹覆瀝青與集料顆粒之間的粘聚力減弱導致集料顆粒脫落，從而形成松散。受行車荷載的影響，通常輪跡處的松散現(xiàn)象比較嚴重，其成因分析如下：局部路基或基層發(fā)生不均勻沉降破壞路面結構；碎石中含有風化顆粒，水侵入后引起瀝青剝離；瀝青路面使用時間越久，瀝青結合料

9、的粘結性越低，路面與輪胎接觸部分的瀝青磨耗嚴重，致使瀝青含量越來越少，從而導致細集料散失；機械損害或油污染4。這些都是導致瀝青路面面層松散的原因。 3.2面層松散的防治與處理松散在瀝青路面病害中經(jīng)常出現(xiàn)，在其防治過程中，應主要考慮瀝青材料選擇、施工質(zhì)量控制和公路污染管理等方面進行處理。對原材料的選用嚴格把關，控制細集料含泥量及礦粉摻量。如果碎石的壓碎值、磨耗值達不到設計要求，會嚴重降低瀝青混合料的穩(wěn)定性，造成瀝青路面發(fā)生早期剝落。瀝青混合料的強度和耐久性除了受瀝青材料質(zhì)量的影響外，碎石與瀝青材料的粘附性也會對其產(chǎn)生一定的影響。按常規(guī)，瀝青混合料所用礦料多為堿性的，若采用酸性礦料，則要按比例添加

10、抗剝落劑。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。若礦料加熱溫度太高，易使瀝青在拌合過程中焦化，鋪筑的路面容易松散。其次，應保證混合料密實度充足，若密實度不足易導致瀝青混凝土面層的集料脫落形成局部松散。瀝青路面上使用車輛的油污污染，溶解了混凝土中的瀝青，使混凝土失去了粘結性，從而形成松散。要預防瀝青路面的松散問題，必須對行駛車輛所造成的油污污染進行有效的管理。面層松散的處理：對于面層上的病害可采用修路王熱烘添加適當?shù)男铝?，人工攪拌均勻，壓實補強，在地表溫度降低50以下后開放交通5。 4、泛油 4.1泛油的成因分析 混合料配比不當、混合料拌和控制不嚴以及水的影響是泛油產(chǎn)生的

11、主要原因。在材料運輸施工過程中，瀝青混合料中粘結料到局部地方；油石比級配、攤鋪的均勻性和粉膠比(礦粉比瀝青) 同時也影響著路面泛油的形成。對瀝青路面泛油病害的分析總結，一共有五個原因：瀝青混合料配合比存在缺陷；瀝青混合料拌和的工藝不夠完善；粘層油的控制不準；瀝青路面施工質(zhì)量差；雨水的長期作用致使破壞。6 4.2泛油的防治與處理 鏟除含油量高的泛油面層,用新混合料從新鋪筑，新混合料應注意適度降低瀝青和細集料的含量，提高混合料中多角碎石顆粒的含量，施工時盡量避免攤鋪補均勻的現(xiàn)象。同時，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(nèi)在穩(wěn)定性，施工攤鋪時應避免攪拌均勻，最佳油

12、石比的選定應嚴格按照試驗規(guī)程進行。5、局部沉降 5.1局部沉降的成因分析 路面沉陷的范圍較大，對深層次的路基結構危害嚴重。主要是路基不均勻沉降而引起的局部路面沉陷。在施工中質(zhì)量控制不嚴，一些小問題未得到妥善處理，最后導致路面局部沉降。路基或基層強度達不到設計要求，或填挖路基強度不一致，加之行車荷載的影響，路基被破壞而發(fā)生不均勻沉降。土質(zhì)路塹排水結構設計欠佳，路床下部路基太濕潤，致使局部發(fā)生不均勻沉降，滲水是使路基不均勻沉降的主要原因6。路面強度難以支撐與日俱增的交通量，致使路面常出現(xiàn)疲勞破壞。在路基和橋頭兩端接洽的部位壓實效果不佳，極易造成路面發(fā)生不均勻沉降。 5.2局部沉降的防治與處理對于預

13、防瀝青路面局部沉降，首先在設計上必須保證路基的承載合理，施工質(zhì)量控制中，嚴格控制路基的含水率和路基的壓實度，使其符合國家標準和地區(qū)標準。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7。適當加固軟弱地基，以免路面發(fā)生不均勻沉降；按設計要求選擇合適的路基填料，以提高路基強度及其穩(wěn)定性：宜采用半剛性材料作基層材料；選用優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青面層；在穩(wěn)定性達到設計要求的前提下，宜采用針入度稍大的瀝青作瀝青面層。6、路面推移 6.1路面推移的成因分析 主要是指瀝青混合料在道路的縱向發(fā)生位移,可能在施工期間發(fā)生或在道路通車一段時間產(chǎn)生；由于瀝青路

14、面的水穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性差,導致路面上出現(xiàn)局部縱向推移成搓板，橫向推移出現(xiàn)車轍8。車輛超載和瀝青路面施工不當是推移形成的主要原因。 6.2路面推移的防治與處理提高路面基層施工質(zhì)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。具體處理時鏟除路面推移部分，用符合要求的新混合料攤鋪、壓實，與舊的混合料結合緊密。總結： 以上幾個方面的早期病害主要與瀝青混凝土的水穩(wěn)定性從設計到施工未得到的有效控制有關，而水在瀝青混凝土路面中所變現(xiàn)出來的形式主要為：空隙水、層間水、深層水9。水對瀝青路面的損害有：高溫動水壓力對瀝青混凝土有剝離作用造成路面松散；而層次

15、間的水使得瀝青路面各層進行分開，并改變路面的受力狀況，路面在動荷載的作用下彎拉應力成數(shù)倍增加；水的沖刷破壞瀝青路面材料結構；滲水是使路基不均勻沉降的主要原因10。 對于瀝青路面的病害，不僅需要找到正確的因?qū)Υ胧?，更重要的是明白病害的原理和表現(xiàn)。 根據(jù)其成因從路面設計、原材料進場到具體施工，有針對性采取一系列預防和改善措施。同時，必須建立健全質(zhì)量保證體系，從管理部門、設計部門到施工部門，層層重視、層層控制、層層落實。只有這樣，才能從根本上減少瀝青路面的早期破損現(xiàn)象的發(fā)生，為以后瀝青路面設計和病害防治提供理論依據(jù)。參考文獻：1何義強,李俊霞 公路瀝青路面病害與養(yǎng)護分析 j . 20132高雪 瀝青路面病害的成因分析 j . 20133溫春艷 瀝青路面裂縫成因及防治措施