某道路瀝青路面早期損害與防治

PAGEPAGE7某道路瀝青路面早期損害分析與防治1工程概況某道路自經(jīng)一路至經(jīng)四路，全長4.75km，雙向六車道，道路總寬40.00m，兩層式瀝青混合料路面，設計厚度120mm，其中下面層為80mm厚AC-25粗粒式瀝青混合料，上面層為40mm厚AC-13細粒式瀝青混合料。路面設計彎沉0.22mm,設計壓實度95%，道路設計等級為城市主干道一級標準。設計車速60km/h。設計年限15年。道路中段分別與經(jīng)二路、經(jīng)三路相交，如圖1。該道路使用半年后，部分路段表面出現(xiàn)網(wǎng)裂、形變、推移擁抱及下面層料松散、掉?，F(xiàn)象，路用性能嚴重下降。詳見圖2、圖3。北A段B段C段為了解該道路當前的路用性能狀況，對該道路瀝青路面進行了承載能力、滲水系數(shù)、壓實度及厚度的檢測，同時在全路段對路面進行機械切割取樣，以確定混合料礦料的級配和油石比并根據(jù)檢測結(jié)果對瀝青路面的病害進行綜合分析，為道路的修復和治理提供參考依據(jù)。2現(xiàn)場及實驗室檢測情況為方便描述，將道路現(xiàn)場檢測及實驗室檢測情況分為三部分，即經(jīng)一路～經(jīng)二路段為A段，全長1.77km，起訖樁號：K00+233~K02+000；經(jīng)二路～經(jīng)三路段為B段，全長1.23km，起訖樁號：K02+000~K03+227；經(jīng)三路段～經(jīng)四路段為C段，全長1.75km，起訖樁號：K03+227~K04+983。2.1道路承載力：A段實測彎沉代表值為28.67（0.01mm，下同），B段為35.45，C段為23.57，分別超過設計彎沉值30%、61%及7%，均未達到設計要求，其中B段較差，C段較好。2.2路面滲水系數(shù)：A段滲水系數(shù)實測值均小于規(guī)范規(guī)定的300ml/min要求，檢測結(jié)果合格，但全路段路表污染較為嚴重；B段靠近經(jīng)二路約1/2長度路表污染嚴重，檢測結(jié)果合格，在靠近經(jīng)三路約1/2長度路表污染較輕，檢測結(jié)果不合格；C段滲水系數(shù)實測值均超過規(guī)范規(guī)定要求，檢測結(jié)果不合格，但路表較為清潔，污染現(xiàn)象較輕。2.3厚度、壓實度：A段鉆孔取芯9個，總厚度最小值8.0cm，最大值16.5cm（僅一處），合格5點，合格率31.25%。壓實度上面層最大值99.5%，最小值97.5%。下面層最大值99.4%，最小值95.1%，符合設計要求；B段鉆孔取芯6個，總厚度最小值6.5cm（僅一處），最大值13.0cm，普遍厚度11.0cm，接近規(guī)范規(guī)定的下限。壓實度上面層最大值95.7%，最小值94.1%（僅一處），下面層最大值98.1%，最小值97.2%，符合設計要求；C段鉆孔取芯11個，總厚度最小值8.0cm（僅一處），最大值16.0cm（僅一處），普遍厚度9.0～12.0cm。壓實度上面層最大值99.8%，最小值95.4%。下面層最大值99.9%，最小值96.0%，符合設計要求；2.4油石比：以切割芯樣檢測，A段上面層油石比≥4.0%，個別3.9%，下面層共檢測13處，其中≥4.0%共10處，＜4.0%共3處，最低3.8%；B段上面層油石比≥4.0%，個別3.9%（僅一處），下面層共檢測8處，其中≥4.0%共5處，＜4.0%共3處，最低3.4%；C段上面層油石比≥4.0%，個別3.5%（僅一處），下面層共檢測11處，其中≥4.0%共5處，＜4.0%共6處，最低油石比3.5%?？傮wA、B、C三段上面層含油量目測情況較好，下面層均較差。2.5礦料篩分：對A、B、C三段的切割芯樣分別進行篩分，上面層級配全部符合規(guī)范規(guī)定，其集料篩分通過率均符合有關(guān)技術(shù)標準，但下面層篩分后的礦料級配均不符合規(guī)定要求，細集料通過率偏高，特別是0.075mm粒徑礦料通過率偏大并基本超出標準的上限，其中A段通過率最大值為11.7%，最小值為8.8%，分別超出標準上限的67%和26%；B段通過率最大值為12.8%，最小值為7.7%，分別超出標準上限的83%和10%；C段通過率最大值為11.9%，最小值為7.7%，分別超出標準上限的70%和10%。2.6路表觀感及切割芯樣基本情況：A段切割芯樣表現(xiàn)為上下層基本成塊，強度尚可，但底部潮濕；在靠近經(jīng)一路交接部位路面部分有破壞，主要為失穩(wěn)性車轍，車轍位置出現(xiàn)部分形變、擁包及推移，其芯樣表現(xiàn)為松散、分層、強度差等特征，全路段路表觀感尚可；B段切割芯樣表現(xiàn)為下面層基本松散，少量成塊，強度較差，且底部潮濕，路基表面少量積水，在靠近經(jīng)三路約100m范圍略好，路表觀感較差，路面破壞嚴重，面積較大，主要集中在輪跡帶位置，表現(xiàn)為網(wǎng)裂、形變、推移、松散及失穩(wěn)性車轍；C段切割芯樣表現(xiàn)為下面層能全部成塊成型，強度較高，但混合料基本呈潮濕狀，且與基層結(jié)合處較為明顯，路表觀感及芯樣反映情況好于A、B兩個路段，路表觀感較好，路面保存基本完好；3檢測結(jié)果綜述檢測結(jié)果表明該道路全路段上面層瀝青混合料攤鋪質(zhì)量及各項檢測結(jié)果較好，下面層較差；路用性能C段較好，A段次之，B段較差。從上述檢測結(jié)果可以看到，就各路段壓實度而言，雖然壓實度指標均能達到設計要求，但壓實度的確定與實驗室標準密度（瀝青拌合廠每天取樣的馬歇爾試件密度）及道路車輛的二次壓密有關(guān)，而瀝青含量則以混合料生產(chǎn)單位的生產(chǎn)配合比（確定的最佳瀝青）為依據(jù)，滲水試驗按規(guī)定應在混合料攤鋪后未遭行車污染的情況下進行檢測。由于受到上述因素影響，導致滲水系數(shù)和壓實度檢測結(jié)果之間存在較多的矛盾，因此，在成因分析時不可讓假象所左右。4成因分析根據(jù)路面破壞特征結(jié)合檢測結(jié)果及道路面層施工記錄，瀝青路面受到早期水損害是導致路面損害發(fā)生的主要原因，而引發(fā)水損害的原因又是多方面的?，F(xiàn)分析如下：4.1施工環(huán)境因素根據(jù)施工記錄，混合料攤鋪期間以陰雨天氣為主，平均施工溫度不足10℃，特別是下面層攤鋪完成后，遭受罕見嚴重雪災，極端最低氣溫-7～-8℃。由于水凝聚結(jié)成冰時的體積增大，在混合料內(nèi)部產(chǎn)生很大的膨脹力，使混合料內(nèi)部粘結(jié)力下降，而當其融化時，水又滯留于結(jié)構(gòu)層中，在行車荷載作用下，加速了瀝青膜的剝離。在路表，冰雪融化進入結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，，在行車荷載、凍融循環(huán)的反復作用下產(chǎn)生破壞，而在下面層，由于基層有較多的細粒土及孔隙，冬季特有的毛細水使水分逐漸積聚在基層表面，春融期過飽和的水進入下面層孔隙，在荷載作用下產(chǎn)生剝離現(xiàn)象和基頂沖刷。同時，在路基面層尚未完全干燥的情況下攤鋪混合料，加快了混合料攤鋪溫度的降低速度，特別是部分路段路基表面存在泥漿水膜，混合料在碾壓過程中水膜滲入下面結(jié)構(gòu)層中，水分直接進入瀝青和集料之間，導致瀝青膜剝落，同時也由于水的浸入，使瀝青變軟，粘性降低，從而使瀝青混合料的整體性與輕度減小。4.2集料性質(zhì)的影響根據(jù)礦料篩分結(jié)果，礦料級配偏粗，油石比偏低。特別是通過0.075mm篩孔的粉料過多，均超出規(guī)范規(guī)定上限的60%以上，級配的不合理及粉料含量超標，給瀝青的粘附性帶來極大影響，也由于下面層混合料攤鋪期間路基表面存在泥漿水膜，污染了結(jié)構(gòu)層，一定程度上泥漿成了粘性瀝青的隔離劑，在受到幾經(jīng)碾壓的情況下，加快了瀝青剝離礦料的速度。同時，也因為粉料含量的超標，粉料的比表面積增大，瀝青含量相對減少，瀝青在混合料中的粘聚力大幅降低，從而降低了混合料抵御水侵害的能力。4.3路面排水的影響根據(jù)施工記錄反應，下面層施工后表面受到嚴重污染，大量融化水積聚在下面層表面，在上面層施工前，用水沖洗被污染的下面層表面，進一步增加了下面層的含水量。根據(jù)切割試件及現(xiàn)場觀察，路面基層潮濕且有少量積水，說明基層內(nèi)部含水量已經(jīng)達到飽和狀態(tài)，因此，上面層覆蓋后，下面結(jié)構(gòu)層內(nèi)水分難以揮發(fā)，而混合料在浸水條件下會出現(xiàn)失油現(xiàn)象，導致瀝青與礦料的粘附性及力學強度大幅降低，特別是在車輛重復荷載作用下，混合料內(nèi)部形成的孔隙水壓力加劇了瀝青與礦料剝離的速度，同時，動水沖刷基層混合料中的細料，形成白色灰漿構(gòu)成軟弱層并被唧出表面，逐級傳遞，反映到瀝青面層上，形成局部網(wǎng)裂和形變，在發(fā)生唧漿的同時容易產(chǎn)生坑洞。更為嚴重的是，由于路面為層狀結(jié)構(gòu)，水到了基層，一旦造成面層及基層脫離，將對路面結(jié)構(gòu)的整體受力產(chǎn)生嚴重影響。其次，路基長期處于潮濕狀態(tài)，由于毛細的作用，水分通過路基頂面逐漸滲入結(jié)構(gòu)層，產(chǎn)生沖刷破壞等負面作用，進而影響路面結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定。5瀝青路面水損害防治措施5.1提高原材料品質(zhì)，改善瀝青與礦料間的粘附性瀝青混合料的粘結(jié)力主要表現(xiàn)在瀝青、礦粉與石料間的相互作用力，因此，從原材料的源頭把關(guān)，控制石料的壓碎值和含泥量是質(zhì)量的關(guān)鍵。同時，為改善與提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性及耐久性，增加瀝青與礦料間的粘附性，減輕瀝青路面的水損害，應采取必要的抗剝離措施。可以用部分石灰或水泥代替礦粉，即采用干燥的磨細消石灰或生石灰、水泥作為填料的一部分，用量控制在礦料總量的1～2%；也可采用成品抗剝離劑，但應注意產(chǎn)品的受熱穩(wěn)定性。5.2提高壓實度標準，增加現(xiàn)場孔隙率控制指標采用合理的攤鋪與碾壓工藝，將壓實度標準控制在97%是可以做到的，建議上面層壓實度不小于98%，下面層壓實度不小于97%。施工現(xiàn)場增加對孔隙率的控制指標，保證現(xiàn)場孔隙率不大于8%。5.3設置良好的路面排水系統(tǒng)路表排水設施布置應充分利用地形及天然水系，形成完整的排水系統(tǒng)，并做好進出口位置的選擇與處理，使水流順暢。同時，還應考慮設置良好的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)，以迅速排除滲入路面結(jié)構(gòu)層中的水分，避免自由水在結(jié)構(gòu)層中積滯