有關瀝青路面病害分析的文獻很多,分類方法和成因分析各不相同。孫立軍在《瀝青路面結構行為理論》一書中,將瀝青路面的病害分為四種:裂縫、變形、表面損壞和其他損壞。孟書濤博士把瀝青路面病害歸納為6種,還有人甚至分10種。
為了便于尋找解決問題的方法,筆者建議瀝青路面病害應該按照成因分為兩大類:1、瀝青層自身問題;2、基層(包括路基)問題
1、 瀝青層自身問題
瀝青層自身問題造成的病害有:
1)車轍
成因:車轍形成主要因素是瀝青路面材料在汽車輪胎豎直向下的壓力作用下,內部壓力增大,產生泊松效應,產生水平壓應力(橫向力),導致瀝青路面材料產生水平流變。水平壓應力產生次級橫向力,路面材料產生豎直向上的流變,使路面輪跡帶兩側向上隆起。 次要因素是“瀝青路面的砧鍛效應”不過一般不太明顯。
防治措施:最有效的措施是減薄瀝青面層厚度,充分發揮“限流效應”;其次是使用改性瀝青,提高瀝青混凝土的高溫穩定性。其它如使用柔性基層解決車轍問題效果不明顯,因為使用柔性基層的路面通常也都使用了改性瀝青面層,故不能證明是柔性基層起了作用。
2)推移
成因:推移病害的成因是汽車輪胎作用在路面上的水平力。水平力分a、汽車剎車時的摩擦力,水平向前;b、汽車輪胎對路面彎沉盆前沿的推力,水平向前;c、行駛中的汽車從動輪對路面的摩擦力,水平向前(驅動輪對路面的摩擦力水平向后,不與其他水平力耦合,對路面沒有破壞作用); d、瀝青路面內部由于泊松效應產生的水平應力向前的部分。以上4種水平力的疊加,大多數情況是后3種水平力的疊加,造成了瀝青路面的推移。
防治措施:最有效的措施是粘結,使瀝青面層與基層粘結。使用90#或70#AH瀝青碎石封層,其粘結力可達到1.0MPa,足以消除推移病害。其次是增加瀝青面層厚度。由于水平剪應力沿路面厚度方向衰減較快,瀝青面層厚度超過15cm時,就不會出現推移。
3)彎拉疲勞破壞
成因:瀝青面層與基層沒有粘結,形成了獨立的抗彎結構層。《公路瀝青路面設計規范》JTG D50—2006中,講的是“彈性層狀體系”,而不是“連續彈性層狀體系”,只強調基層與基層、基層與底基層之間的粘結,而沒有強調面層與基層之間的粘結,并且在設計指標中僅保留有瀝青面層層底彎拉應力一項,這就導致了在設計中往往忽略面層與基層的粘結問題;在《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40—2004中,也只強調透層油,而沒有強調粘層油。因此,很多瀝青路面的面層與基層間是不粘結的。
防治措施:增加粘層油,使瀝青面層與基層粘結,處在抗彎斷面的受壓區。粘結油使用90#或70#AH瀝青碎石封層即可。
4)溫度收縮造成的龜裂
成因:瀝青混凝土是不良導體,瀝青路面較厚(大于15cm)時,冬季氣溫下降較快時,表面容易出現收縮裂縫。
防治措施:一是使用改性瀝青,提高瀝青混凝土的抗拉強度;二是減薄瀝青面層厚度,降低溫度應力。
5)擁包、泛油
擁包、泛油是瀝青混凝土的配比不合理,優化配比設計即可。
6)漏水造成的坑槽
瀝青路面漏水,造成基層破壞,形成坑槽。成因是瀝青面層設計不合理或是施工質量問題。設計中要注意瀝青面層必須有一層是不透水的。
2、基層問題
基層原因造成的瀝青路面病害有:橫縫、縱縫、龜裂、沉陷、坑槽。
1)橫縫:
成因:半剛性基層縮縫反射到面層。
防治措施:一要調整礦料級配,使半剛性基層形成或接近嵌擠型密級配;二要提高壓實度,使用振動成型法制定干密度標準,或者將重型擊實法制定的最佳干密度乘以1.03作為標準干密度。次要措施:一要控制半剛性基層(主要是水泥穩定碎石)7天無側限抗壓強度達到3.5MPa即可。二要低氣溫施工,碾壓成型溫度低于20℃最好,只要不凍,氣溫越低越好。主要措施做得好時,可以不用次要措施。
2)縱縫:
成因:縱縫是路基不均勻沉降造成的,舊路加寬時很難避免,并且裂縫發展可持續10年以上。
防治措施:①、舊路基開臺階(注:不要在路面結構內開臺階,因為那樣會將一道縱縫變為兩道或三道,甚至形成破碎帶);②、提高加寬部分路基填土壓實度;③、及時灌縫;④ 、使用專項技術,在路面結構層內(瀝青表面層下)設置防裂帶。使用土工織物或土工格柵處理基層的反射裂縫效果一般都不明顯。
3)龜裂:
成因:基層龜裂分三種情況,一種是基層彎拉疲勞破壞,另一種是脆性疲勞(脆裂)破壞,第三種是瀝青面層縱縫、橫逢漏水造成基層局部龜裂破壞。
防治措施:解決彎拉疲勞破壞問題需要提高結構層底抗彎剛度,即增加結構層厚度,應該首先考慮增加底基層厚度。解決脆裂問題需要降低基層強度或增加基層整層壓實厚度,在重交通道路上,水泥穩定碎石單層厚度30cm為宜。有條件時,基層與底基層粘結效果更好。 解決裂縫漏水造成的破壞需要及時灌縫。
4)沉陷:
瀝青路面的沉陷是路基、基層、底基層施工質量問題造成的,需嚴格按施工規范控制好施工質量。