遼寧:營口地區(qū)瀝青混凝土面層質(zhì)量問題分析應對

第一工程機械網(wǎng) · 2012-02-28 00:00 留言

  近年來,隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,遼寧省營口市的道路運輸業(yè)突飛猛進。由于車流量大和超載等原因,導致瀝青混凝土路面損壞的現(xiàn)象時有發(fā)生,除了最常見的裂縫問題以外,有的道路面層還出現(xiàn)了擁包、車轍等問題。正確分析瀝青混凝土路面產(chǎn)生質(zhì)量問題的根本原因,并采取相應的措施,延長瀝青混凝土面層的使用壽命,有效地提高瀝青混凝土面層的熱穩(wěn)性、不透水性、耐磨性、抗滑性、耐久性和抗疲勞破壞性,已經(jīng)成為面層施工過程中亟待解決的重要問題。

  裂縫

  混凝土裂縫產(chǎn)生的原因較為復雜,其主要包括施工工藝、氣候條件以及瀝青混凝土的材料與配比。

  施工工藝

  橫向裂縫 從營口市區(qū)內(nèi)最有代表性的渤海大街出現(xiàn)的橫向裂縫處可以看出,橫向裂縫主要發(fā)生在各種過道管線部位。由于各種管線的埋深不同,管溝回填材料與道路結(jié)構(gòu)材料的差異性,使得管溝位置強度有別于其他部位,特別是半剛性基層材料的干縮,造成了路面的反射裂縫。

  局部地段產(chǎn)生1~2 m長的橫向裂紋,常因為基層強度不足所致。其原因有三:一是個別部位壓實度不足,這主要是基層的水泥穩(wěn)定砂礫中超粒徑部分數(shù)量過多、含泥量較大和含水量控制誤差較大;二是水泥砂礫層拌和不均,存在漏拌或素土夾層等;三是舊路基層沒有處理到位。

  縱向裂縫 縱向裂縫主要產(chǎn)生在自來水管道溝位置,其原因主要是由于管溝位置的壓實度不足造。自來水管線掩埋較深,其大部分采用水撼砂的處理方法,若控制方法不當,極易造成“漂管”現(xiàn)象和日后的不均勻沉降,最終造成路面在管溝邊緣部位產(chǎn)生裂縫。

  拉裂 在渤海大街上的拉裂位置主要有3處,較嚴重的有2處。一處較嚴重的拉裂長度達數(shù)十米,另一處開裂長度為15m,最嚴重的一處縱向裂縫長度達數(shù)十米甚至上百米。

  該段路面位于涵洞上方,結(jié)構(gòu)較厚,在涵管上回填的材料為素砂礫,施工期間正值河水滿潮期,大量的水浸至北半幅道路結(jié)構(gòu)層內(nèi),由此導致壓實度難以保證,最終造成路面后來沉降。加上自來水管埋深較淺(處于道路結(jié)構(gòu)層內(nèi)),難以碾壓密實,排水施工設一排水坑,在道路施工時該處回填壓實度未能達到標準要求。

  此外,舊路面的塵土雜質(zhì)沒有清凈、層間結(jié)合較差和抗彎能力不足,也是產(chǎn)生拉裂的原因之一。

  氣候條件

  營口市屬暖溫帶半濕潤氣候區(qū),四季分明,日平均氣溫穩(wěn)定超過0℃的初日在3月中旬,終日在11月中旬,時間為245~249天。穩(wěn)定超過10℃的初日在4月中旬,終日在10月中旬,時間為160~180天。在冬季氣溫下降時,特別是急驟降溫時,瀝青混合料會發(fā)生收縮,產(chǎn)生拉應力,當應力超過瀝青混合料的抗拉強度時,路面就產(chǎn)生開裂。

  瀝青路面的低溫開裂有初凍(或初融)時開裂、凍脹裂縫和低溫收縮裂縫。因為路面主要是在沿路面長度方向收縮受拉,故裂縫主要是橫向,且大多是等間距。裂縫始于路表,逐漸向下伸展,在許多情況下,向下進展不超過5cm。裂縫產(chǎn)生后進展極快,如不及時進行修補,在交通荷載和氣候的作用下,路面便會產(chǎn)生變形、松散和凹坑等破壞。這類裂縫采用普通填封方法修補通常并不能取得滿意的效果,在短時間內(nèi)裂縫還會反映到路面上來,被填封的裂縫常在下一個冬季重新開裂,且裂縫寬度逐年增加。在冬季產(chǎn)生縮裂的路面,到夏季高溫時仍將保持其原有寬度。

  瀝青混凝土配合比及材料

  瀝青類型的選擇、材料組成結(jié)構(gòu)設計合理與否,是影響面層裂縫的重要因素。

  瀝青的類型和性能 較軟的瀝青在低溫時有較好的黏滯流動性,使用高黏度、軟級別、溫度敏感性低的瀝青有利于提高路面的開裂性能。瀝青性能除與瀝青種類有關(guān)外,還與油源和煉制方法有關(guān),通常烷烴餾分含量較高的瀝青比含量較低的對溫度更敏感。

  瀝青的溫度敏感性用針入度指數(shù)PI表示,PI<-2的瀝青屬溶膠型,具有較大的溫度敏感性;PI>2的瀝青屬凝膠型,具有較低的溫度敏感性,但低溫縮性較差;PI為2~-2的瀝青屬溶凝膠型,具有黏彈性和觸變性,屬于優(yōu)良的路用瀝青。PI可用來預測瀝青路面產(chǎn)生低溫裂縫的數(shù)量,低溫裂縫的數(shù)量隨PI增大而減少,當路用瀝青的PI大于0時,則對防裂有利。營口地區(qū)通常采用90號道路石油瀝青,PI為-1.5~1.0。

  瀝青混合料空隙和材料組成 通常,含石量較高的混合料,其抗拉強度高于含砂量較高的混合料。根據(jù)實地觀測表明,比較多孔的路面往往呈現(xiàn)出較少的路面開裂,而石料含量較高且瀝青含量較多的混合料,則產(chǎn)生的橫向裂縫較少。

  路面結(jié)構(gòu)類型的設計 路面結(jié)構(gòu)也是影響裂縫的關(guān)鍵因素之一,例如采用15cm厚和10cm厚瀝青混凝土分別與40cm粒料基層結(jié)構(gòu)的道路,前者裂縫相對較少。這主要是因為較厚的瀝青面層在結(jié)構(gòu)上強度較大,在溫度拉應力作用下不易產(chǎn)生開裂。瀝青混凝土應盡量用骨架空隙結(jié)構(gòu)或骨架密實結(jié)構(gòu),當路面的結(jié)構(gòu)類型相同時,砂土路基則比黏土路基產(chǎn)生的收縮裂縫多。在上列因素中,國內(nèi)外的試驗研究資料都表明,所用瀝青類型、性質(zhì)和用量是影響路面裂縫的最主要因素。

  提高瀝青路面防裂性的措施有三:一是調(diào)整礦料級配,并正確選用瀝青種類及用量;二是規(guī)范施工過程,嚴格按照標準處理好施工工藝;三是摻加聚氯乙烯、聚苯和橡膠等高分子聚合物。摻加聚氯乙烯、聚苯和橡膠等高分子聚合物不僅能提高混合料的低溫延性,而且還可以改進高溫穩(wěn)定性、耐久性及石料與瀝青黏附性。其用量一般為瀝青用量的1%~2%左右,當摻入2%~3%用量時,混合料的低溫延度已有改善,當摻加量達5%時,延度可增至3倍左右。

  擁包、車轍

  由于道路運輸車流量大和超載,瀝青混凝土路面尤其是高等級公路在通車一段時間后,在個別道路主干線面層常出現(xiàn)擁包、車轍等現(xiàn)象,極大影響行車舒適與安全。

  產(chǎn)生大面積的擁包、車轍原因主要有如下幾點:瀝青混凝土配比設計不精確,如碎石、石屑等原材料規(guī)格不穩(wěn)定、混合料中瀝青用量偏大;環(huán)境溫度過高;瀝青質(zhì)量不合格,如瀝青的黏度低;施工時瀝青混凝土的壓實度不足;十字路口或交通崗附近路面在停車與起步反復作用下,產(chǎn)生疲勞破還。

  為了避免擁包、車轍現(xiàn)象的產(chǎn)生,應做到以下幾點:一是加強對石場碎石生產(chǎn)規(guī)格的控制,嚴把材料進場質(zhì)量關(guān)。二是選擇溫度穩(wěn)定性好的瀝青或改性瀝青,并嚴格控制瀝青含量。三是從拌和站安裝調(diào)試開始,嚴格檢查各料倉的計量控制裝置、集塵裝置的準確性及運轉(zhuǎn)技術(shù)狀態(tài)正常與否,保證瀝青混合料生產(chǎn)質(zhì)量的均勻與穩(wěn)定。四是嚴格控制瀝青混合料生產(chǎn)配合比,施工碾壓達到壓實度設計要求。對于連續(xù)級配采用粗粒式瀝青混凝土應控制瀝青含量,加足礦粉,適當增加粗集料的含量,將剩余空隙率控制在3%~5%為宜。五是嚴格控制超載車輛上路。

  以上分析的各種思路和方法,都是營口地區(qū)防止瀝青混凝土面層質(zhì)量通病的最實際問題,對今后的施工將起到警示和預防的作用,也為營口市的道路面層設計與施工提供了更多的實踐和理論依據(jù)。


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