沥青路面病害成因分析及预防性养护技术

发表时间:2021/8/27   来源:《城镇建设》2021年第4卷10期   作者:熊茂燃
[导读] 沥青路面是目前我国公路工程中非常重要的路面形式,
        熊茂燃
        北京市政路桥管理养护集团有限公司第二公路工程处 北京  101300

        摘要:沥青路面是目前我国公路工程中非常重要的路面形式,路面行驶安全性、舒适性比较高,被广泛应用在公路工程中。沥青路面在正常使用过程中容易受到环境因素、车辆荷载影响而导致多种病害问题。合理使用沥青路面预防性养护技术,有利于大幅度削减公路养护难度,进而提升公路运行的安全性。因此,分析沥青路面病害成因及预防性养护技术具有重要的意义。
        关键词:沥青路面;病害成因;预防性;养护;技术

        1沥青路面常见病害成因
        1.1裂缝路面
        裂缝一般出现在公路投入使用的前期阶段。路面裂缝按照类型可以分为横向裂缝、纵向裂缝、龟状裂缝以及块状裂缝;按照形成原因又可以分为温缩裂缝、荷载裂缝、反射裂缝等类型。导致公路路面出现裂缝的原因主要有交通荷载、路面结构强度、交通环境等,例如路面若处于高温状态下,则可能出现温度裂缝;路面施工过程中,若沥青混合料抗开裂性能不满足要求,或路面摊铺压实的过程中若压实度不够,都会导致裂缝的出现。
        1.2车辙
        在车辆载荷作用与天气条件的影响下,车轮和路面接触的位置会出现车辙现象。导致车辙出现的原因主要有车辆超载、路面压实度不够、路面施工所用混合料质量不合格等。车辙病害会影响沥青路面的平整度,降低车辆行驶舒适度。
        1.3泛油
        沥青在沥青混凝土内部出现移动的问题,表层结构中沥青材料超标就会导致泛油的问题出现。新投入使用的沥青路面在通车的第一个高温季节中,往往会因为连续多天的高温影响,再加上车辆荷载的碾压就会导致泛油问题的出现。高温天气中,雨水也容易进入到沥青结构内部,导致其黏结性能下降出现泛油问题。
        
        2病害出现原因
        2.1沥青的质量问题
        近几年,由于国家城市基础设施重点投资,城市道路开工项目很多而建设资金又有限,因此,在道路结构层的厚度设计、材料的使用本着经济适用的原则,而对交通量的变化,使用年限并没有重点研究。像高等级沥青路面,省市采用的是上面层使用进口沥青,而中面层、地面层则采用国产沥青,就国产沥青而言能达到规范要求的厂家并不多,而且数量十分有限,不可能满足国内建设规模的需要。
        2.2气候的影响
        (1)低温裂缝。沥青材料在较高温度条件下具有良好的应力松弛性能,温度升降产生的变形不至于产生过大的温度应力,但是当气温大幅度下降时,沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力,当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长,混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的,面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度,沥青面层就会开裂,产生裂缝。由于沥青路面宽度有限,收缩路面结构的相互约束小,所以低温裂缝主要是横向的。
        (2)温度疲劳裂缝。温度疲劳裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小,加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松弛性能降低,最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。

        3沥青路面常见预防性养护技术
        3.1填缝技术
        常见的填缝方式有两种:热灌式(主要使用改性沥青、灌缝胶或普通热沥青等材料)和冷灌式(主要使用乳化沥青)。使用改性沥青进行灌缝时,还需配合细砂材料,适用于交通量较大路段且裂缝不规则处。灌封胶具有较强的黏结性,常用压力灌缝机和吹风枪配合施工。施工时,对于填缝的环境有着严格的要求,通常25℃环境下针入度为0.1mm,软化点>63℃。
        3.2雾封层技术
        雾封层技术主要采用改性乳化沥青作为养护剂,使用乳胶、添加剂和水混合物进行路面养护,适用于松散、渗水、裂缝或者严重老化等类型沥青路面的养护。

运用雾封层技术能够实现对微小裂缝的填补,确保路面的防渗与隔水性能良好,形成一层严密的防水层封闭沥青路面,减小因渗水问题对路面所造成的损坏,使路面粗集料和细集料的黏合度得到有效提高,全面延长沥青路面的使用周期,进而起到降低养护成本的效果,不过这种养护方式可能导致路面抗滑性能下降。该技术不适用于泛油路面、防滑性能差及具有严重温度裂缝等的沥青路面养护。
        3.3聚合物强化剂技术
        强化剂的成分为沥青聚合物,属于黑色液体材料,适用于使用特定年限的路面养护。同时,沥青层若出现老化,也可用此养护方式处理,以实现硬化、老化路面的再生。养护料用量通常为1.1~1.4kg/m2。
        3.4沥再生技术
        作为一种预防性的沥青路面养护产品,沥再生技术彻底改变了以往路面养护维修的老观念,在路面未出现病害时即对路面进行一定的保养,使沥青路面长期处于较佳的使用状态。沥再生属于高渗透性密封剂,可应用在水害特征明显、黏结性弱且路面严重老化的养护工作中。养护过程中,可使人工涂刷和喷洒机共同施工,确保路面结构深度≥0.65mm,横向力系数>54,抗滑摆度>45°,渗水系数<30mL/min。应用此技术,可在沥青路面的表层形成一个密封层,以免化学物质、紫外线或水分等对路面造成腐蚀。
        3.5表面封层养护
        3.5.1石屑封层技术
        石屑封层技术工艺运用流程简单,使用石屑撒布机即可完成,所用材料主要为乳化沥青和石屑等集料,适用于轻度裂缝、路面平整度差、轻度泛油、抗滑能力弱、出现坑槽等类型沥青路面养护,不适于破损严重的沥青路面修复。施工之前需要清除凸起部分,利用鼓风机清理松散材料,将颗粒、粉尘等从路面边缘位置清除后喷洒乳化沥青,再进行碎石撒布。施工中,将乳化沥青温度控制在70~80℃之间,尽量缩短沥青、碎石的撒布时间,撒布施工5min后对乳化沥青碾压2遍,碾压方向和行车方向相同,待上述工作完成后及时清除路面杂质,进入路面养护阶段。
        3.5.2稀浆封层技术
        稀浆封层技术使用乳化沥青、填料及添加剂对不平整、横纵裂缝、中度泛油路面进行养护。材料使用年限为2~4年,施工过程中使用封层机,搅拌时间约为120s,保证封浆料的黏聚力>450g/m2,每小时耗损值120s,每小时磨损值3.6薄层罩面养护薄层罩面养护的施工流程为在原沥青路面上铺设厚度小于25cm的沥青混合料,以改善沥青路面平整度,并对施工过程进行合理控制,保证养护效果。薄层罩面养护通常分为冷、热、温等薄层罩面养护技术及超薄磨耗层技术,均以改性沥青和砂石材料作为修补料,适用于车辙、松散及轻度泛油等类的路面养护。冷薄层罩面养护技术要求材料温度在10~40℃之间,其对环境污染较小,同时能源消耗少,不受环境温度的限制。热薄层面养护施工过程要求将材料温度控制在150~180℃之间,运用该技术能够提高沥青路面实用性,提升路面强度及粗糙度。温薄层罩面技术要求材料温度在80~150℃之间,符合环保要求,使用性能良好。超薄磨耗层技术主要利用改性沥青、矿粉等材料对不平整路面、轻度裂缝、泛油等路面加以改善,用于沥青路面裂缝、老化等的修复,能提升路面抗滑性。
        3.5.3同步封层技术
        同步封层技术使用单级配碎石,配合改性乳化沥青,可用于对渗水路面、龟网裂、沉降、车辙等路面病害的修复,可实现对车辙深度>10cm的路面治理,能有效提升路面抗裂性和渗水性能,降低反射裂缝出现的概率。该技术的施工工艺简单,可在短时间内开放交通。

        4结语
        总之,公路沥青路面的一系列常见病害会对公路工程整体质量造成严重的影响,必须高度重视。实践证明,预防性养护工作在公路项目施工中有着极为重要的意义,相关部门需持续深化公路预防性养护理念,不断提高公路沥青路面的预防性养护技术,结合病害类型特点,按照路面的损坏情况、交通量、地点、气温等综合条件采取差异化养护措施,在节约成本的前提下,保证良好的施工效果和养护质量,延长公路使用寿命。
        
        参考文献
        [1]张春安,田智鹏.基于高等级公路沥青路面的预防性养护决策研究[J].公路工程,2019,44(6):77-80,85.
        [2]李运华,李珍,原华.基于Novachip超薄磨耗层的高速公路沥青路面养护技术应用研究[J].公路工程,2019,44(5):156-161.
        [3]刘捷.沥青路面病害分析及预防性养护措施[J].居舍,2019(16):19.
        [4]张磊.沥青路面预防性养护技术在公路养护中的应用[J].交通世界,2017(4):48-49.
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