市政道路瀝青路面早期病害原因分析及防治措施

張永剛

上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 200126

引言

瀝青路面早期病害，是指瀝青道路受交通荷載及自然環(huán)境等多種因素影響，路面過(guò)早產(chǎn)生的影響道路使用功能和穩(wěn)定性能的各類常見(jiàn)質(zhì)量通病及危害。實(shí)踐證明，在市政道路施工及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中及時(shí)采取有針對(duì)性的病害防治措施，能有效預(yù)防和治理瀝青路面過(guò)早產(chǎn)生常見(jiàn)的質(zhì)量病害，既能提升行車舒適度和交通安全度，又能延長(zhǎng)道路使用期限。

1 市政道路瀝青路面早期主要病害類型

現(xiàn)階段，市政道路瀝青路面的早期常見(jiàn)病害主要有裂縫類、變形類、松散類、缺損類等幾種類型。

1.1 裂縫類病害

裂縫類病害，是指瀝青道路在投入使用期間面層產(chǎn)生的不規(guī)則裂紋和縫隙，表現(xiàn)形式有橫向裂縫、縱向裂縫、反射裂縫、龜紋裂縫及網(wǎng)狀裂縫等形式。這類病害的基本特征是絕大多數(shù)發(fā)生在冬季，裂縫的形狀往往是不規(guī)則的，表現(xiàn)形式也呈多樣性。瀝青路面一旦出現(xiàn)此類病害，如果不及時(shí)進(jìn)行治理，裂縫會(huì)逐漸蔓延和擴(kuò)展，使道路面層破壞加重，嚴(yán)重影響道路整體質(zhì)量和使用年限。

1.2 變形類病害

變形類病害，是指瀝青道路面層結(jié)構(gòu)受氣候變化和荷載因素影響產(chǎn)生的不同程度的形態(tài)改變，直接影響路面的平整度和美觀度。這類病害大多出現(xiàn)在夏季高溫時(shí)期，車轍和涌包鼓堆是這類病害的典型代表。

車轍是瀝青道路在頻繁的交通荷載作用下，瀝青路面在車輛行駛軌跡帶部位產(chǎn)生的縱向凹槽形壓痕變形，如果不及時(shí)治理變形會(huì)呈累加趨勢(shì)，車轍會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。

涌包鼓堆是瀝青路面在重交通荷載作用下，表面層油料順輪胎擠推力方向產(chǎn)生的涌動(dòng)隆起變形現(xiàn)象。這種變形多數(shù)出現(xiàn)在車輛制動(dòng)較頻繁的路口處。

1.3 松散類病害

松散類病害是道路面層局部呈現(xiàn)出的枯料、離析泛油、構(gòu)筑物處翹邊等不堅(jiān)實(shí)狀態(tài)。其癥狀為瀝青混合料粗細(xì)集料離析明顯，粗骨料較集中，骨料間黏結(jié)不緊密，表面呈松散不堅(jiān)實(shí)狀。瀝青路面局部出現(xiàn)花白枯料、離析泛油是這類病害的典型代表，其顯著特點(diǎn)是面層粗糙松散，表面微坑較多，路面外觀質(zhì)量差，容易破碎，行車胎噪聲較大等。

1.4 缺損類病害

缺損類病害是道路面層出現(xiàn)的各種缺失破損的統(tǒng)稱，主要表現(xiàn)為路面出現(xiàn)坑洼洞槽、爛井口、啃邊缺損等現(xiàn)象。這類病害是由于路面在車輛動(dòng)載及外部環(huán)境等多重因素的作用下，面層結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)破損脫落、剝離缺失而形成的坑洼洞槽、爛井口及啃邊缺損病害。缺損類病害對(duì)道路造成的危害最為嚴(yán)重，直接影響道路的穩(wěn)定耐久性和交通安全性[1]。

2 市政道路瀝青路面早期病害成因

2.1 裂縫類病害成因

2.1.1 橫向裂縫成因：各種橫穿道路的暗埋市政管道及管線較多是市政道路的一大特點(diǎn)，這些管道及纜線大多都采用直埋的方式鋪設(shè)在道路面層之下的基層材料中。由于管道下沉引起基層材料的不均勻沉降以及基層材料干縮開(kāi)裂，導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生與管道走向及基層開(kāi)裂方向一致的裂縫。

2.1.2 縱向裂縫成因：高填方路基或填挖結(jié)合路基填筑施工難免會(huì)用到不同性能指標(biāo)的路基填料。由于不同性能的路基材料壓實(shí)系數(shù)和沉降系數(shù)的差異，以及新舊路基材料填筑施工在接茬部位處理不到位產(chǎn)生不同程度的沉降，導(dǎo)致道路瀝青面層產(chǎn)生與基層沉降位移方向一致的裂縫。

2.1.3 反射裂縫成因：這類裂縫主要是由于道路面層之下的剛性基層產(chǎn)生各種開(kāi)裂破壞導(dǎo)致的。當(dāng)?shù)缆坊鶎赢a(chǎn)生開(kāi)裂破壞后，在其承受荷載時(shí)失去了有效抵抗拉應(yīng)力的作用，便將這種拉應(yīng)力自開(kāi)裂位置逆向傳遞到面層，導(dǎo)致面層結(jié)構(gòu)在裂縫處的拉應(yīng)力過(guò)于集中，一旦這種拉應(yīng)力超過(guò)了面層結(jié)構(gòu)自身的極限強(qiáng)度值后，面層就會(huì)被拉開(kāi)裂。

2.1.4 龜裂及網(wǎng)狀裂縫成因：這類裂縫主要是由施工操作不當(dāng)造成的路面局部密實(shí)度和強(qiáng)度不足、道路基層浸水軟化、面層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不佳等原因造成的。

2.2 變形類病害成因

2.2.1 車轍病害成因：瀝青路面形成車轍病害的成因主要包括設(shè)計(jì)配比成因、材料性能成因、施工功效成因、疲勞磨耗成因。設(shè)計(jì)配比成因是因?yàn)r青混合料的配比不科學(xué)，粗細(xì)集料搭配不當(dāng)，細(xì)集料占比偏高、油石比高等因素引起的混合料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足；材料性能成因，是源于混合料中使用的瀝青材料溫度穩(wěn)定性能差，在高溫季節(jié)瀝青容易受熱軟化，導(dǎo)致路面承載后發(fā)生了蠕變位移；施工功效成因，是指在道路面層或基層施工時(shí)，因壓質(zhì)量控制偏差造成的局部壓實(shí)度不足，致使路面在交通荷載作用下產(chǎn)生的塑性變形；疲勞磨耗成因主要是道路在特重交通量和頻繁的超重荷載等多重因素作用下，面層產(chǎn)生的疲勞磨損消耗。

2.2.2 涌包鼓堆及波浪搓板病害成因：瀝青路面產(chǎn)生這類早期病害主要是由于道路面層施工時(shí)操作不當(dāng)，使表面層瀝青用量偏多、面層結(jié)構(gòu)層與層之間的結(jié)合不良，整體性欠佳、瀝青材料穩(wěn)定耐久性差，溫感變形較大以及車輛超載等因素造成的。

2.3 松散類病害成因

2.3.1 枯料松散成因：導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生這類病害的因素可以概括為配比因素、材料因素、操作因素和環(huán)境因素等。

配比因素是指瀝青混合料配比中的油石比低，瀝青用量偏少，導(dǎo)致瀝青與集料間的握裹不充分，粗細(xì)集料間的黏聚力不足，混合料嵌鎖固結(jié)不夠致密堅(jiān)實(shí)。材料因素主要是指瀝青混合料的原材料選擇不當(dāng)，使用了含酸性的粗集料以及含泥量超標(biāo)的細(xì)集料，因油料與集料間粘附性差結(jié)合不緊密，導(dǎo)致攤鋪后的混合料出現(xiàn)粗細(xì)集料各自成片集中形成的花白枯料現(xiàn)象；操作因素主要是指，瀝青混合料在拌制過(guò)程中沒(méi)有控制好加熱溫度，因?yàn)r青油溫過(guò)高出現(xiàn)老化現(xiàn)象降低了其黏性和固結(jié)性，使攤鋪后的混合料黏結(jié)不牢固形成的松散。環(huán)境因素主要是指，基層局部強(qiáng)度和水穩(wěn)定性不足以及瀝青混合料在冬季低溫環(huán)境下攤鋪施工無(wú)法充分壓實(shí)，使壓實(shí)度打了折扣，導(dǎo)致道路瀝青面層結(jié)構(gòu)松散不夠堅(jiān)實(shí)。

2.3.2 離析泛油成因：材料性能原因和操作不當(dāng)原因是這類病害最主要的成因。

①材料性能原因是指瀝青材料稠度低，針入度大、高溫穩(wěn)定性能差，因夏季高溫面層瀝青受熱軟化后在承受行車荷載時(shí)，骨料不斷下擠、瀝青逐漸上泛。②操作不當(dāng)原因主要包括混合料中的油石比高、瀝青用量偏大、透層與粘層油噴灑時(shí)操作不當(dāng)；乳化瀝青噴灑不均勻，使面層混合料中瀝青含量超量；部分嵌縫石屑被施工機(jī)械輪胎黏走，導(dǎo)致層間結(jié)合性差。隨著季節(jié)變化，氣溫升高，地面溫度上升，瀝青逐漸變軟油化。

2.4 缺損類病害成因

2.4.1 坑洼洞槽成因：道路上產(chǎn)生各種坑洼洞槽缺損病害的原因比較復(fù)雜，其誘發(fā)因素比較多，有面層厚度不足引起的結(jié)構(gòu)層破損；有路面滲水引起的水浸破損；有道路壓實(shí)度不足引起的面層超前磨損；有松散類病害進(jìn)一步擴(kuò)展造成的剝離破損等。

2.4.2 爛井口及啃邊缺損成因：受作用場(chǎng)地所限，施工功效降低是這種病害產(chǎn)生的最主要原因。瀝青混合料面層攤鋪壓實(shí)施工時(shí)在靠近市政窨井、路緣石等構(gòu)筑物邊部因重型壓實(shí)機(jī)械受障礙物影響無(wú)法靠近，壓實(shí)不到位功效降低，導(dǎo)致瀝青路面投入使用一段時(shí)間后，在井口周圍出現(xiàn)破碎及路緣石外邊出現(xiàn)啃邊狀缺損病害[2]。

3 瀝青路面早期病害防治措施

3.1 裂縫類病害防治

3.1.1 防治措施。

3.1.1.1 預(yù)防措施：道路瀝青混合料面層攤鋪施工前，在不同路基材料交界處以及新舊路基填料結(jié)合部位頂面，沿道路縱向鋪設(shè)抗裂防水粘結(jié)膜，既有效預(yù)防了基層的不均勻沉降，也提高了瀝青道路面層的抗?jié)B防潮性能，改善了其易開(kāi)裂性。

3.1.1.2 治理措施：根據(jù)縫隙的大小采取封閉表面縫隙或灌注裂縫的措施進(jìn)行治理。對(duì)寬度小于5mm的縫隙可采用熱乳化瀝青進(jìn)行滴注封閉表面縫隙，對(duì)寬度大于5mm的裂縫，先將縫隙內(nèi)的雜物及灰塵全部吹凈后，用摻中砂的乳化瀝青進(jìn)行灌注填充裂縫，確?？p內(nèi)填充密實(shí)以制止其進(jìn)一步發(fā)展；對(duì)于有明顯沉降的較大斷層開(kāi)裂，可將斷裂處面層結(jié)構(gòu)全部銑刨至基層并補(bǔ)平基層后，再重新填筑瀝青混合料并壓實(shí)至與路面齊平。

3.2 變形類病害防治

3.2.1 預(yù)防措施：選用溫度穩(wěn)定性和耐久性高的瀝青材料拌制混合料，并在面層瀝青混合料中摻加一定比例的RA抗車轍劑以提高其穩(wěn)定性和耐久性。RA即為樹(shù)脂合金，它是由幾種不同性質(zhì)的高聚合物，通過(guò)物理或化學(xué)方法重新混合而成，以形成具有所需特定性能的高分子混合物新材料。在RA中，不同高分子的特性可以得到優(yōu)化組合，用RA來(lái)將瀝青混合料改性后，借助RA的優(yōu)良性能，瀝青混合料的高溫抗車轍性能、抗水損壞性能、抗老化性能等均得到了全面的提升和改良，從而顯著提高了瀝青路面的抗車轍性能。

3.2.2 治理措施。

3.2.2.1 對(duì)于因?yàn)r青混合料中的細(xì)集料比例過(guò)大或?yàn)r青含量過(guò)高致使路面產(chǎn)生的涌動(dòng)鼓包病害，可直接將鼓包部位的瀝青面層用專用銑刨機(jī)銑刨至低于路面10～20mm的深度處，并清理干凈廢渣及粉塵后，重新鋪筑壓實(shí)熱拌瀝青混合料面層。

3.2.2.2 對(duì)于因基層局部強(qiáng)度不足，發(fā)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致的面層出現(xiàn)車轍病害，需將失穩(wěn)受損的基層連同面層一起鑿除干凈后，重新鋪筑基層和面層。

3.3 松散類病害防治

3.3.1 枯料松散及離析泛油病害防治。

3.3.1.1 預(yù)防措施：①道路面層攤鋪時(shí)控制好透層、粘層油的噴灑量，同時(shí)做好層間結(jié)合措施，確保層間結(jié)合緊密。②瀝青混合料面層攤鋪施工時(shí)，單臺(tái)攤鋪機(jī)的最大攤鋪寬度因控制在6m為宜，避免因單次攤鋪幅度過(guò)大，混合料在攪拌輸送過(guò)程中因輸送路徑過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生粗細(xì)集料離析分離現(xiàn)象，確保瀝青面層攤鋪均勻密實(shí)。

3.3.1.2 治理措施：①對(duì)因路面上的花白枯料病害可采取表面灌注改性熱瀝青進(jìn)行封閉縫隙的方法修復(fù)面層；②對(duì)于路面上輕微的泛油，可采取先在病害處灑5～10mm粒徑的碎石，用重型壓路機(jī)將其強(qiáng)行壓入面層，待基本穩(wěn)定后，再灑3～5mm粒徑的石屑或粗砂，并用光輪壓路機(jī)反復(fù)碾壓密實(shí)的方法處理，直至面層被完全碾平壓實(shí)為止，但必須掌握好治理時(shí)期，應(yīng)在夏季高溫時(shí)期進(jìn)行治理效果最佳。若面層軟化明顯出現(xiàn)較為嚴(yán)重的離析泛油現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)將軟化部分的面層全部銑刨至堅(jiān)硬基層并清掃干凈基面后，用AC-13C型SBS改性瀝青混凝土重新攤鋪并壓實(shí)，以提高路面的高溫穩(wěn)定性和耐久性。

3.4 缺損類病害防治

3.4.1 坑洞、爛井口及啃邊防治。

3.4.1.1 預(yù)防措施：在道路面層施工時(shí)將市政窨井井蓋處的瀝青面層以井蓋圓心為中心切成邊長(zhǎng)2000mm×2000mm的正方形窗口，改用特配的C35黑色鋼纖維混凝土重新澆筑修復(fù)。這種特配混凝土是在C35混凝土配合比中按比例摻加了鐵黑粉和鋼纖維優(yōu)化配比后的高強(qiáng)耐久混凝土，這種混凝土不僅早期強(qiáng)度高，而且耐久性極好，用它來(lái)澆筑市政道路上的井蓋基座及周圍加固區(qū)域后，不但顏色能和瀝路面顏色保持一致，而且其不易被重載車輛壓壞，能有效預(yù)防和遏制路面上的爛井口病害。

3.4.1.2 治理措施：對(duì)路面上的坑洞、爛井口及啃邊等缺損病害可采用挖補(bǔ)修復(fù)措施進(jìn)行治理，挖補(bǔ)治理應(yīng)堅(jiān)持“圓洞方補(bǔ)、斜洞正補(bǔ)”的原則。即將坑洞四周一定寬度范圍的面層結(jié)構(gòu)連同破損部分一起切割破除成規(guī)則的方形或矩形坑槽，將坑底碎末及粉塵徹底清理干凈后，在基面涂刷乳化黏層瀝青，再重新填入瀝青混合料并及時(shí)進(jìn)行整平、壓實(shí)。瀝青混合料的填補(bǔ)方式又分為熱補(bǔ)和冷補(bǔ)兩種工藝。熱補(bǔ)填補(bǔ)材料為熱拌瀝青混合料，適合面積較大的坑槽填補(bǔ)；冷補(bǔ)為直接填補(bǔ)成品，冷補(bǔ)瀝青混合料并分層壓實(shí)，適合面積較小的坑槽填補(bǔ)[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，在市政道路瀝青路面施工及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，采取有針對(duì)性的病害防治措施能有效預(yù)防和及時(shí)消除路面各類早期病害，使道路行車舒適度和安全度得到提升的同時(shí)，也能增加道路自身的可靠性和耐久性，從而使道路能長(zhǎng)期保持在良好的使用狀態(tài)下，達(dá)到延長(zhǎng)道路使用期限的效果。