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【摘 要】本文主要通过阐述高速公路沥青路面一些常见病害,展开了关于沥青路面预防性养护重要意义和几种常用预防性养护措施的探讨,希望能够增加社会对预防性养护的关注,提高养护质量。
【关键词】沥青路面;路面病害;预防性养护
1.沥青路面常见病害
1.1裂缝
裂缝往往是路面损坏急剧增加的征兆,是沥青路面常见的一种破坏形式。根据成因大致可分为荷载型裂缝和非荷载裂缝。荷载裂缝也称作疲劳裂缝,是由于交通荷载反复作用造成的。非荷载裂缝主要是由于半刚性基层引起的发射裂缝和温度降低造成的温度收缩裂缝。
根据裂缝形状可分为纵向、横向裂缝、网裂及龟裂等几种。纵向裂缝一般是在半挖半填处,由于路基压实度不均匀,引起路面不均匀沉降。另外在沥青面层分幅摊铺时,接茬处如果没有处理好,在交通荷载反复作用下也易形成纵向裂缝。横向裂缝是比较常见的裂缝形式,一般是由于温度降低,沥青面层以路线纵向为主轴收缩形成的。非荷载裂缝大多属于横向裂缝。网裂及龟裂属于路面局部损坏,主要是由于基层失稳、路面结构强度不均匀以及局部范围的路基路面整体强度不足。这些情况下形成的裂缝纵横交错,开始一般是网裂,随着行车荷载反复作用,最后发展成块状龟裂。
1.2坑槽
当路面出现网裂、龟裂、松散、沉陷等病害时,如果没有得到及时的修复,在交通荷载和雨水冲刷等作用下继续恶化,就容易形成一些坑坑洼洼。这些坑坑洼洼就是坑槽。造成坑槽的原因主要可以归纳为两点,一个是压实不足,一个是厚度不够。压实不足,主要是因为在施工时候混合料温度过高或过低,导致粘结力不足,分摊不均匀;厚度不够,主要是因为下面层局部标高控制不严,造成上面层厚度不够。坑槽属于交通隐患,如果不处理好,很可能造成重大交通事故。
1.3车辙
车辙,顾名思义,是车辆行驶过后留下的车轮厌痕。根据成因,一般可将车辙分三类:结构型车辙、失稳型车辙和压密型车辙。
结构性车辙指的是在交通荷载反复作用下,基层等路面结构层产生向下的永久变形,作用或反射于路面。这类车辙宽度较大,两边没有隆起,断面呈凹形。
失稳型车辙是在高温条件下,由于沥青混合料中颗粒之间沥青膜在外力作用下产生了剪切变形,引起集料颗粒出现相对位移,车轮反复碾压作用载荷应力超过沥青混合料的稳定度极限使流动变形不断积累形成车辙。
碾压不足,开放交通后被车辆压密而形成压密型车辙。不过这类车辙如果是由于路面施工质量控制不严造成的非正常病害,一般在讨论车辙时,多不考虑。
1.4雨水损害
所谓的雨水损害指的是雨水透过路面面层渗入到结构层后对路面产生的破坏现象。这种破坏对沥青混凝土路面来说,是破坏最大的一种病害。当雨水渗入表面层后,在车辆荷载重复作用下,沥青膜从底部开始剥落,逐渐向上扩展,碎石上沥青不断脱落,导致沥青混凝土失去强度,从而形成网裂。网裂不断发展,特别在降雨过程中,行驶的车辆带走松散的碎石,网裂的地方就行了坑洞。随着时间推移,坑洞逐渐演变,最后造成路面大面积塌陷。
以上列举的这几种属于沥青路面较严重的病害,路面病害还有其他类,比如,泛油、磨光、冻胀、翻浆、露骨以及修补损坏等。当出现这些病害时,路面的表面功能已经衰竭。
2.预防性养护作用
预防性养护,强调的是未雨绸缪,指的是在恰当的时间内,对公路相关设施采取正确的维护措施。在路面出现病害迹象或者较轻微破坏时就采取有效养护措施,用最小养护成本来最大程度地控制病害恶化,达到事半功倍的效果。美国公路部门曾经做了一项长期跟踪调查研究,针对的是美国几十万公里不同等级的公路。调查得出了一个结论,一条质量合格的道路,在其75%的使用寿命的时间内,使用性能会降低了40%,如果在这段时间内不采取任何强制性措施干预的话,那么在接下来的12%时间寿命时间内,使用性能便会再降40%,道路基本失去使用功能,这时候采取传统的矫正性养护,就是一种事后被动的养护方式,对应地养护成本也增加了3~10倍。所以说如果养护不及时的话,就可能造成路网早期损坏,养护成本增加,如此恶性循坏。
3.预防性养护措施
目前,我国国内常用沥青路面预防性养护措施主要包括,稀浆封层、灌缝和微表处等。
3.1稀浆封层
稀浆封层工艺原理是将乳化沥青、符合级配的骨料、水、填料及添加剂按一定的设计配比搅拌成稀浆混合料,均匀地摊铺在待处理的路面上,经裹复、破乳、析水、蒸发和固化等过程与原路面牢固地结合在一起,形成密实、坚固、耐磨和道路表面封层,可以使磨损、老化、裂缝、光滑、松散等路面伤害处迅速得到恢复,起到防水、防滑、平整、耐磨和改善路面功能的封层作用。
用高分子聚合物改性乳化沥青搅拌而成的改性乳化沥青稀浆封层,是一种路用性能更高的稀浆封层。同一般乳化沥青相比,其优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗老化性,使沥青路面的使用性能大大提高,使用寿命大大延长,现已广泛用于高等级路面的稀浆封层,大大推进了稀浆封层筑路技术的发展。
3.2灌缝
当沥青路面出现裂缝时,应及时采取灌缝处理,减少雨水下渗到结构层。目前常用的灌缝工艺主要分为开槽灌缝和不开槽灌缝两种类型。开槽灌缝是选用沥青路面灌缝胶对开槽后的路面裂缝进行灌注填封,工艺方法一般为通过机械强制性对路面裂缝进行切割,使路面裂缝加宽加深然后灌注灌缝胶对路面裂缝进行灌封。
不开槽灌缝又分为热处理和冷处理。热处理一般采用普通热沥青或改性热沥青进行灌缝,采用普通热沥青时,普通热沥青在高温情况下,软化点低易出现泛油及被车辆带走的现象,低温时沥青又会变脆,易脱落;而采用改性热沥青由于改性沥青的粘度大流淌渗透性能差灌入路面裂缝的沥青非常少,所以当路面裂缝低温扩张时极易开裂,修补使用寿命短。冷操作法是用液化沥青或聚合物改性液体沥青等进行灌封。由于聚合物改性沥青中掺加了溶剂,使沥青的低温流动性渗透性能得到改善,但是高温稳定性弹性恢复性能降低。在夏季高温时容易溢出被车辆带走对路面污染,冬季低温时易拉开。
3.3微表处
微表处,是在稀浆封层基础上发展起来的预防性养护方法,主要用于高速公路及一级公路养护和填补轻度车辙,也适用于新建公路的抗滑磨耗层。这种较高新的技术不仅可以迅速恢复和改善原沥青路面的磨损、老化、光滑、松散、坑槽等病害,提高沥青路面的行车性能以及可靠性和耐久性,同时还可以提高原路面的承载力和防病害能力。
为了保证沥青与石料之间极高的粘附性以及微表处罩面极佳的耐磨性,从而保证微表处罩面在行车荷载作用下仍可达到较长的使用寿命,微表处对其组成材料有着极高的要求。改性乳化沥青一般采用慢裂快凝型阳离子聚合物改性乳化沥青;矿料应洁净、干燥、无风化、无杂质,符合技术指标要求;水不得含有有害的可溶性盐类,一般使用可饮用水;填料可采用矿粉、水泥、消石灰等,并且保证干燥、疏松、无结团;添加剂的掺合不应对混合料路用性能产生不利影响。
【参考文献】
[1]中华人民共和国交通部.《高速公路养护质量检评方法》(试行),北京:北京交通出版社,2003.
[2]赵佳军,李捷.沪宁高速公路沥青路面预防性养护技术[J].现代交通技术,2006(6):13-16.
[3]戴洁.沥青路面预防性养护时机探讨[J].工程建设与设计,2007(8):62-65.
【关键词】沥青路面;路面病害;预防性养护
1.沥青路面常见病害
1.1裂缝
裂缝往往是路面损坏急剧增加的征兆,是沥青路面常见的一种破坏形式。根据成因大致可分为荷载型裂缝和非荷载裂缝。荷载裂缝也称作疲劳裂缝,是由于交通荷载反复作用造成的。非荷载裂缝主要是由于半刚性基层引起的发射裂缝和温度降低造成的温度收缩裂缝。
根据裂缝形状可分为纵向、横向裂缝、网裂及龟裂等几种。纵向裂缝一般是在半挖半填处,由于路基压实度不均匀,引起路面不均匀沉降。另外在沥青面层分幅摊铺时,接茬处如果没有处理好,在交通荷载反复作用下也易形成纵向裂缝。横向裂缝是比较常见的裂缝形式,一般是由于温度降低,沥青面层以路线纵向为主轴收缩形成的。非荷载裂缝大多属于横向裂缝。网裂及龟裂属于路面局部损坏,主要是由于基层失稳、路面结构强度不均匀以及局部范围的路基路面整体强度不足。这些情况下形成的裂缝纵横交错,开始一般是网裂,随着行车荷载反复作用,最后发展成块状龟裂。
1.2坑槽
当路面出现网裂、龟裂、松散、沉陷等病害时,如果没有得到及时的修复,在交通荷载和雨水冲刷等作用下继续恶化,就容易形成一些坑坑洼洼。这些坑坑洼洼就是坑槽。造成坑槽的原因主要可以归纳为两点,一个是压实不足,一个是厚度不够。压实不足,主要是因为在施工时候混合料温度过高或过低,导致粘结力不足,分摊不均匀;厚度不够,主要是因为下面层局部标高控制不严,造成上面层厚度不够。坑槽属于交通隐患,如果不处理好,很可能造成重大交通事故。
1.3车辙
车辙,顾名思义,是车辆行驶过后留下的车轮厌痕。根据成因,一般可将车辙分三类:结构型车辙、失稳型车辙和压密型车辙。
结构性车辙指的是在交通荷载反复作用下,基层等路面结构层产生向下的永久变形,作用或反射于路面。这类车辙宽度较大,两边没有隆起,断面呈凹形。
失稳型车辙是在高温条件下,由于沥青混合料中颗粒之间沥青膜在外力作用下产生了剪切变形,引起集料颗粒出现相对位移,车轮反复碾压作用载荷应力超过沥青混合料的稳定度极限使流动变形不断积累形成车辙。
碾压不足,开放交通后被车辆压密而形成压密型车辙。不过这类车辙如果是由于路面施工质量控制不严造成的非正常病害,一般在讨论车辙时,多不考虑。
1.4雨水损害
所谓的雨水损害指的是雨水透过路面面层渗入到结构层后对路面产生的破坏现象。这种破坏对沥青混凝土路面来说,是破坏最大的一种病害。当雨水渗入表面层后,在车辆荷载重复作用下,沥青膜从底部开始剥落,逐渐向上扩展,碎石上沥青不断脱落,导致沥青混凝土失去强度,从而形成网裂。网裂不断发展,特别在降雨过程中,行驶的车辆带走松散的碎石,网裂的地方就行了坑洞。随着时间推移,坑洞逐渐演变,最后造成路面大面积塌陷。
以上列举的这几种属于沥青路面较严重的病害,路面病害还有其他类,比如,泛油、磨光、冻胀、翻浆、露骨以及修补损坏等。当出现这些病害时,路面的表面功能已经衰竭。
2.预防性养护作用
预防性养护,强调的是未雨绸缪,指的是在恰当的时间内,对公路相关设施采取正确的维护措施。在路面出现病害迹象或者较轻微破坏时就采取有效养护措施,用最小养护成本来最大程度地控制病害恶化,达到事半功倍的效果。美国公路部门曾经做了一项长期跟踪调查研究,针对的是美国几十万公里不同等级的公路。调查得出了一个结论,一条质量合格的道路,在其75%的使用寿命的时间内,使用性能会降低了40%,如果在这段时间内不采取任何强制性措施干预的话,那么在接下来的12%时间寿命时间内,使用性能便会再降40%,道路基本失去使用功能,这时候采取传统的矫正性养护,就是一种事后被动的养护方式,对应地养护成本也增加了3~10倍。所以说如果养护不及时的话,就可能造成路网早期损坏,养护成本增加,如此恶性循坏。
3.预防性养护措施
目前,我国国内常用沥青路面预防性养护措施主要包括,稀浆封层、灌缝和微表处等。
3.1稀浆封层
稀浆封层工艺原理是将乳化沥青、符合级配的骨料、水、填料及添加剂按一定的设计配比搅拌成稀浆混合料,均匀地摊铺在待处理的路面上,经裹复、破乳、析水、蒸发和固化等过程与原路面牢固地结合在一起,形成密实、坚固、耐磨和道路表面封层,可以使磨损、老化、裂缝、光滑、松散等路面伤害处迅速得到恢复,起到防水、防滑、平整、耐磨和改善路面功能的封层作用。
用高分子聚合物改性乳化沥青搅拌而成的改性乳化沥青稀浆封层,是一种路用性能更高的稀浆封层。同一般乳化沥青相比,其优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗老化性,使沥青路面的使用性能大大提高,使用寿命大大延长,现已广泛用于高等级路面的稀浆封层,大大推进了稀浆封层筑路技术的发展。
3.2灌缝
当沥青路面出现裂缝时,应及时采取灌缝处理,减少雨水下渗到结构层。目前常用的灌缝工艺主要分为开槽灌缝和不开槽灌缝两种类型。开槽灌缝是选用沥青路面灌缝胶对开槽后的路面裂缝进行灌注填封,工艺方法一般为通过机械强制性对路面裂缝进行切割,使路面裂缝加宽加深然后灌注灌缝胶对路面裂缝进行灌封。
不开槽灌缝又分为热处理和冷处理。热处理一般采用普通热沥青或改性热沥青进行灌缝,采用普通热沥青时,普通热沥青在高温情况下,软化点低易出现泛油及被车辆带走的现象,低温时沥青又会变脆,易脱落;而采用改性热沥青由于改性沥青的粘度大流淌渗透性能差灌入路面裂缝的沥青非常少,所以当路面裂缝低温扩张时极易开裂,修补使用寿命短。冷操作法是用液化沥青或聚合物改性液体沥青等进行灌封。由于聚合物改性沥青中掺加了溶剂,使沥青的低温流动性渗透性能得到改善,但是高温稳定性弹性恢复性能降低。在夏季高温时容易溢出被车辆带走对路面污染,冬季低温时易拉开。
3.3微表处
微表处,是在稀浆封层基础上发展起来的预防性养护方法,主要用于高速公路及一级公路养护和填补轻度车辙,也适用于新建公路的抗滑磨耗层。这种较高新的技术不仅可以迅速恢复和改善原沥青路面的磨损、老化、光滑、松散、坑槽等病害,提高沥青路面的行车性能以及可靠性和耐久性,同时还可以提高原路面的承载力和防病害能力。
为了保证沥青与石料之间极高的粘附性以及微表处罩面极佳的耐磨性,从而保证微表处罩面在行车荷载作用下仍可达到较长的使用寿命,微表处对其组成材料有着极高的要求。改性乳化沥青一般采用慢裂快凝型阳离子聚合物改性乳化沥青;矿料应洁净、干燥、无风化、无杂质,符合技术指标要求;水不得含有有害的可溶性盐类,一般使用可饮用水;填料可采用矿粉、水泥、消石灰等,并且保证干燥、疏松、无结团;添加剂的掺合不应对混合料路用性能产生不利影响。
【参考文献】
[1]中华人民共和国交通部.《高速公路养护质量检评方法》(试行),北京:北京交通出版社,2003.
[2]赵佳军,李捷.沪宁高速公路沥青路面预防性养护技术[J].现代交通技术,2006(6):13-16.
[3]戴洁.沥青路面预防性养护时机探讨[J].工程建设与设计,2007(8):62-65.