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辽宁:营口地区沥青混凝土面层质量问题分析应对

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近年来,随着国民经济的快速发展,辽宁省营口市的道路运输业突飞猛进。由于车流量大和超载等原因,导致沥青混凝土路面损坏的现象时有发生,除了最常见的裂缝问题以外,有的道路面层还出现了拥包、车辙等问题。正确分析沥青混凝土路面产生质量问题的根本原因,并采取相应的措施,延长沥青混凝土面层的使用寿命,有效地提高沥青混凝土面层的热稳性、不透水性、耐磨性、抗滑性、耐久性和抗疲劳破坏性,已经成为面层施工过程中亟待解决的重要问题。

裂缝

混凝土裂缝产生的原因较为复杂,其主要包括施工工艺、气候条件以及沥青混凝土的材料与配比。

施工工艺

横向裂缝 从营口市区内最有代表性的渤海大街出现的横向裂缝处可以看出,横向裂缝主要发生在各种过道管线部位。由于各种管线的埋深不同,管沟回填材料与道路结构材料的差异性,使得管沟位置强度有别于其他部位,特别是半刚性基层材料的干缩,造成了路面的反射裂缝。

局部地段产生1~2 m长的横向裂纹,常因为基层强度不足所致。其原因有三:一是个别部位压实度不足,这主要是基层的水泥稳定砂砾中超粒径部分数量过多、含泥量较大和含水量控制误差较大;二是水泥砂砾层拌和不均,存在漏拌或素土夹层等;三是旧路基层没有处理到位。

纵向裂缝 纵向裂缝主要产生在自来水管道沟位置,其原因主要是由于管沟位置的压实度不足造。自来水管线掩埋较深,其大部分采用水撼砂的处理方法,若控制方法不当,极易造成“漂管”现象和日后的不均匀沉降,最终造成路面在管沟边缘部位产生裂缝。

拉裂 在渤海大街上的拉裂位置主要有3处,较严重的有2处。一处较严重的拉裂长度达数十米,另一处开裂长度为15m,最严重的一处纵向裂缝长度达数十米甚至上百米。

该段路面位于涵洞上方,结构较厚,在涵管上回填的材料为素砂砾,施工期间正值河水满潮期,大量的水浸至北半幅道路结构层内,由此导致压实度难以保证,最终造成路面后来沉降。加上自来水管埋深较浅,难以碾压密实,排水施工设一排水坑,在道路施工时该处回填压实度未能达到标准要求。

此外,旧路面的尘土杂质没有清净、层间结合较差和抗弯能力不足,也是产生拉裂的原因之一。

气候条件

营口市属暖温带半湿润气候区,四季分明,日平均气温稳定超过0℃的初日在3月中旬,终日在11月中旬,时间为245~249天。稳定超过10℃的初日在4月中旬,终日在10月中旬,时间为160~180天。在冬季气温下降时,特别是急骤降温时,沥青混合料会发生收缩,产生拉应力,当应力超过沥青混合料的抗拉强度时,路面就产生开裂。

沥青路面的低温开裂有初冻时开裂、冻胀裂缝和低温收缩裂缝。因为路面主要是在沿路面长度方向收缩受拉,故裂缝主要是横向,且大多是等间距。裂缝始于路表,逐渐向下伸展,在许多情况下,向下进展不超过5cm。裂缝产生后进展极快,如不及时进行修补,在交通荷载和气候的作用下,路面便会产生变形、松散和凹坑等破坏。这类裂缝采用普通填封方法修补通常并不能取得满意的效果,在短时间内裂缝还会反映到路面上来,被填封的裂缝常在下一个冬季重新开裂,且裂缝宽度逐年增加。在冬季产生缩裂的路面,到夏季高温时仍将保持其原有宽度。

沥青混凝土配合比及材料

沥青类型的选择、材料组成结构设计合理与否,是影响面层裂缝的重要因素。

沥青的类型和性能 较软的沥青在低温时有较好的黏滞流动性,使用高黏度、软级别、温度敏感性低的沥青有利于提高路面的开裂性能。沥青性能除与沥青种类有关外,还与油源和炼制方法有关,通常烷烃馏分含量较高的沥青比含量较低的对温度更敏感。

沥青的温度敏感性用针入度指数PI表示,PI<-2的沥青属溶胶型,具有较大的温度敏感性;PI>2的沥青属凝胶型,具有较低的温度敏感性,但低温缩性较差;PI为2~-2的沥青属溶凝胶型,具有黏弹性和触变性,属于优良的路用沥青。PI可用来预测沥青路面产生低温裂缝的数量,低温裂缝的数量随PI增大而减少,当路用沥青的PI大于0时,则对防裂有利。营口地区通常采用90号道路石油沥青,PI为-1.5~1.0。

沥青混合料空隙和材料组成 通常,含石量较高的混合料,其抗拉强度高于含砂量较高的混合料。根据实地观测表明,比较多孔的路面往往呈现出较少的路面开裂,而石料含量较高且沥青含量较多的混合料,则产生的横向裂缝较少。

路面结构类型的设计 路面结构也是影响裂缝的关键因素之一,例如采用15cm厚和10cm厚沥青混凝土分别与40cm粒料基层结构的道路,前者裂缝相对较少。这主要是因为较厚的沥青面层在结构上强度较大,在温度拉应力作用下不易产生开裂。沥青混凝土应尽量用骨架空隙结构或骨架密实结构,当路面的结构类型相同时,砂土路基则比黏土路基产生的收缩裂缝多。在上列因素中,国内外的试验研究资料都表明,所用沥青类型、性质和用量是影响路面裂缝的最主要因素。

提高沥青路面防裂性的措施有三:一是调整矿料级配,并正确选用沥青种类及用量;二是规范施工过程,严格按照标准处理好施工工艺;三是掺加聚氯乙烯、聚苯和橡胶等高分子聚合物。掺加聚氯乙烯、聚苯和橡胶等高分子聚合物不仅能提高混合料的低温延性,而且还可以改进高温稳定性、耐久性及石料与沥青黏附性。其用量一般为沥青用量的1%~2%左右,当掺入2%~3%用量时,混合料的低温延度已有改善,当掺加量达5%时,延度可增至3倍左右。

拥包、车辙

由于道路运输车流量大和超载,沥青混凝土路面尤其是高等级公路在通车一段时间后,在个别道路主干线面层常出现拥包、车辙等现象,极大影响行车舒适与安全。

产生大面积的拥包、车辙原因主要有如下几点:沥青混凝土配比设计不精确,如碎石、石屑等原材料规格不稳定、混合料中沥青用量偏大;环境温度过高;沥青质量不合格,如沥青的黏度低;施工时沥青混凝土的压实度不足;十字路口或交通岗附近路面在停车与起步反复作用下,产生疲劳破还。

为了避免拥包、车辙现象的产生,应做到以下几点:一是加强对石场碎石生产规格的控制,严把材料进场质量关。二是选择温度稳定性好的沥青或改性沥青,并严格控制沥青含量。三是从拌和站安装调试开始,严格检查各料仓的计量控制装置、集尘装置的准确性及运转技术状态正常与否,保证沥青混合料生产质量的均匀与稳定。四是严格控制沥青混合料生产配合比,施工碾压达到压实度设计要求。对于连续级配采用粗粒式沥青混凝土应控制沥青含量,加足矿粉,适当增加粗集料的含量,将剩余空隙率控制在3%~5%为宜。五是严格控制超载车辆上路。

以上分析的各种思路和方法,都是营口地区防止沥青混凝土面层质量通病的最实际问题,对今后的施工将起到警示和预防的作用,也为营口市的道路面层设计与施工提供了更多的实践和理论依据。


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发布:2007-08-14 12:14    编辑:泛普软件 · xiaona    [打印此页]    [关闭]
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