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關鍵詞:瀝青 路面 設計
中圖分類號: U416.217 文獻標識碼: A
1 前言
路面作為道路建設最主要的部分,在設計時就應該引起足夠的重視。就我國目前修建的瀝青路面的使用狀況看來,因為交通量的急劇增加、交通超載現象嚴重,在道路的早期運營時就已經損壞了路面。我國現行的《公路瀝青路面設計規范》是由中交公路規劃設計院指導,由相關院校、設計單位、科研小組共同組成的編制組經過大量地考察調研,反復修正才完成的。在現行的規范中,雖然較原有的規范更貼近實際狀況,但是,在工程施工進行過程中還是會出現一些不足。這些不足就會導致在以后道路的使用過程中出現不同種類的質量問題。
2 當前設計方法中的不足
綜合對現階段成熟的路面設計方法與我國瀝青路面設計方法進行比較,發現瀝青路面設計方法的設計指標和參數并不能起到很好的控制作用,許多半剛性路面在出現損壞后,實測彎沉也遠小于設計彎沉; 在溫度變化明顯的地區,對溫度應力是否超過結構層抗拉強度和土基頂面壓應變與重復荷載作用次數之間的關系沒有充分考慮,容易引起溫度裂縫和車轍問題,難以保證瀝青路面的使用性能。
2. 1 路面彎沉
長期以來,容許彎沉都是我國瀝青路面設計的重要設計指標,它不僅能夠反映路面各結構層及土基的整體強度和剛度,而且與路面的使用狀態存在一定的內在聯系。不過,彎沉指標雖然與路面的使用性能具有一定的聯系,卻不能在路面力學行為和使用性能之間建立明確的關系。現有許多高速公路的檢測表明,路表雖然存在裂縫但其彎沉值仍然滿足要求。
2. 2 路基頂面壓應變
土基頂面壓應變是當今世界上一些具有較大影響力的瀝青路面設計方法所選擇的設計指標,以土基頂面壓應變作為設計準則,通過控制土基頂面的變形和破壞控制路表車轍,相對路表彎沉準則更為合理,也更符合材料的破壞準則,雖然路表彎沉與土基壓應變存在一定的關系,但路表彎沉并不能完全反映土基頂面的壓應變狀態。
2. 3 溫度應力
裂縫是瀝青路面的主要病害之一,引起瀝青路面裂縫的主要原因是荷載因素和氣候因素,其中氣候影響主要是指溫度的影響,路面是一種建筑在野外的結構物,不可避免的受周圍環境及其變化的直接作用,在季節氣溫變化顯著,具有明顯年周期性變化規律的地區,溫度在下降過程中,瀝青面層產生收縮變形,由于路面縱向無限長,在熱脹冷縮的作用下,其縱向收縮受到約束無法實現,導致產生溫度收縮應力,使路面橫斷面容易產生橫向裂縫。半剛性材料由于本身應力松弛能力較差,且彎拉模量非常大,通常在很小的溫降過程中就會發生明顯的溫縮裂縫。
2. 4 車轍控制指標
我國現行瀝青路面設計方法采用路表彎沉值表征路面結構抵抗垂直荷載作用產生變形的能力,是控制路面結構永久變形量的設計指標。但我國瀝青路面以半剛性基層為主,難以用反映整體剛度要求的路表彎沉控制結構變形量,且路表彎沉是一項整體性、綜合性和表觀性的指標,并不能反映路面結構層中的具體受力特性,尤其是剪應力的分布特性,因此,盡管路面設計彎沉己經和竣工驗收時的彎沉均符合要求,理論上可以達到規定的設計使用年限,但很多瀝青路面仍在通車不久就發生嚴重的車轍破壞。
2 設計解決方案
2.1 柔性基層結構路面的采用
新建路面采用柔性結構增加投資較大,目前普通公路仍難以承受。補強路面采用柔性結構增加投資有限,應積極采用。從技術上講,進人大修期的舊路實測路表彎沉往往已超過其容許彎沉值,根據容許彎沉值的定義,可以認為舊路半剛性基層疲勞破壞后,已退化為柔性基層,按柔性結構理論補強與實際情況吻合。按柔性結構補強設計,一般會形成包括舊路面層在內的總厚度20cm以上的瀝青混凝土層,對路面的耐久性、對下一周期的維修方案確定都比較有利。從經濟性上講,按柔性結構計算的補強厚度一般不大,而按半剛性結構計算補強厚度時,往往計算厚度僅需5~ 10cm 時,也從施工最小層厚方面考慮。人為的將補強基層厚度設計為18~20cm,總體而言造價節約有限。
2.2 加寬部分與補強部分路面結構的配合
加寬路面結構的選擇取決于補強路面結構的選定。如果舊路采用半剛性基層補強,加寬部分也應采用半剛性基層。如果舊路面補強采用柔性結構,加寬部分宜采用混合式基層,并盡量使黑色結構層在道路全斷面上基本等厚。這種方式既不過多增加造價,又有利于下一個維修期的大修方案確定。
2.3 改性瀝青的應用
目前,省內普通公路普遍在上面層采用SBS 改性瀝青,確實對改善路表低溫縮裂等方面效果顯著,但也存在兩方面問題。
1)SBS 價格較高,能兼顧高低溫性能,而高溫車轍病害原因主要來自于中下面層,故僅為改善路表低溫性能時,表面層宜采用價格較低的SBR 改性瀝青。
2)改性瀝青不可再生,尤其是對現場熱再生工藝更不適用,以后的維修只能采用加鋪的方式。
2.4 層間連接
目前,設計、施工部門對層問連接問題均重視不足,加速了路面的早期破壞。面層與面層之間連接的關鍵是減少層次組合,需要分層時,必須切實做好粘層油。面層與基層的連接,規范規定必須設置透層,部分工程采用稀漿封層代替透層,實際上變成了隔離層,未能達到乳化瀝青滲入基層的連接目的。基層與基層的連接應推廣采用兩層連續攤鋪碾壓工藝,并通過灑水泥漿等方式加強層間連接。
2.5 中修薄層罩面
目前,中修工程普遍采用了3cm 厚瀝青混凝土薄層罩面的方式,部分工程中修后破壞很快。分析其原因,有關資料表明,在車載作用下,薄層瀝青混凝土底面與下承層之間的水平剪應力很大,只有層厚增至6cm 以上時,剪應力才會銳減。由于舊路面污染、黏層油灑布不勻、加鋪層與舊路面施工時的巨大溫度差、舊路裂縫嚴重等原因,使加鋪薄層未能與舊路面連成整體、共同受力。限于各種原因,必須采用瀝青混凝土薄層罩面的工程,建議采用改性乳化瀝青黏層油,并控制路面污染、施工溫差等因素。當舊路狀況相對較差、裂縫較多時,宜采用舊路表面層現場熱再生或熱再生后加鋪瀝青混凝土的中修方式,以期徹底解決舊路面病害、同時增加整體強度。
關鍵詞:水泥混凝土路面;瀝青混凝土加鋪層;改造設計
Abstract: add paving asphalt road surface is repair old cement concrete pavement in the way to improve the performance of effective method, combining with the project examples, pointed proposed asphalt layer that add a store of transformation, a design scheme for the implementation of the similar project to provide certain reference.
Keywords: cement concrete pavement; The asphalt concrete overlay; Transformation design
中圖分類號: U416.216 文獻標識碼:A 文章編號:
水泥混凝土路面在使用過程中,由于行車荷載和環境因素的不斷作用,其使用性能會逐漸衰變。當路面的結構狀況或表面功能不能滿足使用要求時,需采取措施以恢復或提高其使用性能。
在舊混凝土路面上鋪設加鋪層,是一項充分利用舊路面剩余強度,可以較長時間內恢復或提高路面使用性能的有效技術措施。混凝土路面加鋪常用的有三種方式,分離式混凝土加鋪層、結合式混凝土加鋪層及瀝青加鋪層。由于瀝青路面具有平整度高,行車舒適、噪音小、施工方便、對交通影響小等優點,在城市混凝土路面加鋪改建中應用最廣。
一、常見病害分析及處理對策
1、反射裂縫
以往習慣所稱的反射裂縫是由下臥層的不連續引起的。由于下臥層不連續處( 接縫或裂縫) 的運動,作用在熱拌瀝青混凝土面層底面的拉應力超過了瀝青混凝土的抗彎拉強度并使其底面開裂,裂縫逐漸向上延伸,直到穿透面層,反映為表面裂縫常用的防治反射裂縫的措施主要有: 設置各種中間層; 對舊水泥混凝土板進行碎石化處理; 加鋪一層連續配筋混凝土路面;采用防水抗拉卷材對接縫進行條鋪,然后鋪筑瀝青混凝土找平層,再鋪筑玻璃纖維格柵,鋪筑瀝青混凝土面層
1.1設置各種中間層
1.1.1土工織物
土工織物防裂夾層功能一般有以下幾種: 隔離作用; 加筋作用; 傳荷能力。常用的土工織物包括聚丙烯或聚酯織物和聚乙烯、聚丙烯或聚酯無紡織物。
1.2格柵
包括聚丙烯或聚酯土工格柵、玻璃格柵和金屬格柵。其中玻璃纖維格柵是一種性能優良的新型土工材料。
1.3鋪筑級配碎石過渡層
級配碎石作為散粒結構,其收縮系數極小,具有不傳遞拉應力、拉應變的能力,且級配碎石過渡層本身處于三向受壓的特殊受力狀態,即水泥混凝土板接縫尖端的拉應力不會在碎石層面形成應力集中,因而碎石基層吸收了接縫所釋放的應變能,從而達到止裂效果。
1.4增加瀝青加鋪層的厚度
增加瀝青加鋪層的厚度,是減少反射裂縫最常見且行之有效的方法。隨著瀝青加鋪層厚度的增加,裂縫尖端應力強度因子逐漸減小。增加瀝青加鋪層的厚度,一方面可以減少舊路結構的溫度變化; 另一方面可以增加路面結構的彎曲剛度,減少加鋪層的剪切應力。
1.5 對舊水泥混凝土板進行碎石化處理
對損壞板進行修復后再采取其他措施已不經濟時,可以對舊面板進行水泥混凝土路面碎石化處理技術,碎石化處理完成后,可灑灌乳化瀝青,以增強碎石化基層與面層的粘結,并提高路面整體強度。具有工程造價較低,施工方便,對交通影響小等優點。
1.6在老水泥路面的基礎上加鋪一層連續配筋混凝土路面,然后再鋪筑瀝青面層。
這種方法十分有效,能從根本上解決反射裂縫問題。但成本顯著提高,工期明顯延長。
二、工程概況
某道路長期以來,由于其路面狀況較差,不能發揮最大的經濟效益。
瀝青加鋪層能有效地改善舊水泥混凝土路面的使用性能,提高車輛行駛的舒適性, 且施工方便、對交通及環境影響小,因此在國內外舊水泥混凝土路面改造工程中應用最多。而現階段該道路路段部分路面水泥板破壞現象較為嚴重,路面狀況較差,已不能滿足日益增長的交通量需求,為了完善路網促進社會經濟發展的需要,提高道路的通行能力,對道路路段進行瀝青混凝土加鋪層改造已迫在眉睫。
1.舊水泥混凝土路面檢測與評價
1.1 路面破損調查
根據文獻[1]規定,舊水泥混凝土路面破損狀況采用路面狀況指數(PCI)和斷板率(DBL)兩項指標進行評定。調查以每百米作為一個評價路段,以最不利評價結果作為該路段的路面破損狀況評價等級,并以此作為路面加鋪方案設計的參考指標。
表1水泥混凝土路面狀況指數(PCI)評價表
由PCI調查結果:雙向四車道PCI評價等級為優占總測試里程的85%左右,但根據現場調研情況,本次設計路段水泥板破損嚴重,行駛舒適感差,特別是部分路段斷板率評價等級為“差”,但相應的PCI評價等級卻為“優”。說明規范中對于PCI的劃分等級不盡合理,要求偏低。
表2水泥混凝土路面狀況指數(DBL)評價表
由DBL調查結果:左、右幅斷板率評價等級為次、差的路段均各占全線長度的80%左右,說明水泥混凝土路面板破損嚴重,即PCI和DBL評價結果存在較大差異。所以本次改造設計主要采用DBL作為路面破損狀況的評價依據。
1.2 路面厚度與強度
對所取路面完好處的芯樣進行劈裂試驗,得到芯樣的劈裂強度值,并由此計算得到路面混凝土材料的彎拉強度和彎拉彈性模量[2]。
表3舊水泥混凝土路面結構參數統計表
根據芯樣試驗結果,舊水泥板完好處彎拉強度較高,結構強度較好。
1.3 路面彎沉測試與分析
針對水泥混凝土路面整體狀況,在全線范圍內,選取10個具有代表性的段落,每個段落500m,100塊水泥板,對段落內完好處每塊水泥板進行板中、板角彎沉檢測。
(1)板體脫空評價
圖1板底脫空情況統計圖
根據板角彎沉檢測結果:路面狀況好的路段板角彎沉小于14(0.01mm)的點占總測點的60%以上;路面狀況中、差的路段板角彎沉小于14(0.01mm)的點占總測點的30%左右。根據檢測結果,水泥板斷裂多的路段內水泥混凝土板體脫空嚴重。
(2)板間傳荷能力評價
圖2路面傳荷能力統計圖
根據板角彎沉檢測結果:水泥混凝土板板間接縫傳荷能力尚好,只有部分路段接縫傳荷能力較差,接縫傳荷能力為中、差的水泥板塊數為總測數的12.3%。
(3)板中彎沉評價:
根據板中彎沉檢測結果,路面狀況較好的段落內板中代表彎沉平均值為14.2(0.01mm),路面狀況中、差路段的板中代表彎沉平均值為16.2(0.01mm)。路面狀況較好路段彎沉明顯小于中、差路段。
2、設計考慮的關鍵技術與要素
【關鍵字】彩色瀝青;配合比;設計;施工
在這方面的探討我國開始于80年代初,但收效甚微,且在道路上應用尚少。近幾年,隨著我國經濟社會發展,彩色瀝青混凝土路面作為一種新型的道路路面,為營造交通的時代氣息,在我國也得到越來越多的應用,尤其在公園、城市道路或廣場等場所使用得越來越多,引起了人們的興趣和關注,被全球工程界視為“新型綠色建材”。
目前我國彩色瀝青混凝土路面已經成功地在北京、上海、廈門、廣州、西安、寧波、桂林、煙臺等20多個城市進行了鋪設,效果頗佳,深受世人的好評。
1.原材料
⑴結合料:彩色瀝青結合料應滿足ah-70瀝青的基本指標,由于淺色結合料中不含瀝青質,與瀝青同樣標號的淺色結合料實際黏度往往仍然要低一點,所以在選擇淺色結合料時應該提高一個等級。
⑵集料:配置彩色瀝青混合料的集料,表面應清潔、粗糙而富有棱角、質地堅硬、顆粒近似立方體的軋制碎石,其色彩最好與所配置的混合料色彩接近,當采購困難時,應采用淺色的集料,不能使用黑色或深灰色的碎石料;紅色瀝青路面可選擇石灰巖、花崗巖、安山巖,技術要求應滿足現行規范的有關規定。
⑶顏料:鋪筑紅色瀝青路面經常使用氧化鐵紅顏料,國家標準《氧化鐵紅顏料技術標準》如下:
用于彩色瀝青路面的鐵紅顏料,其主要技術指標為色相和粒度,其次為著色力和遮蓋力,分散性和穩定性。研究認為,色相(包括顏料表現色和瀝青混合料呈現色)與顏料粒子大小和形狀有關,氧化鐵的粒子與色相等關系見下表:
2.彩色瀝青混凝土路面配合比設計
⑴彩色瀝青混合料配合比設計可采用馬歇爾方法,根據體積參數確定最佳油石比,和普通瀝青混凝土配合比設計基本相同,其關鍵在于確定顏料用量。顏料用量根據試驗確定,以所拌和的混合料肉眼觀察具有足夠的光亮度和鮮艷的色彩為度。
⑵顏料用量一般易取1.5%~3%,顏料用量過多,顏色太深,不但使混合料表面過暗而影響色彩,而且增加混合料的成本。
⑶瀝青用量為5%~6.5%。
3.彩色瀝青混凝土路面施工技術及注意事項
⑴清洗拌缸。防止彩色瀝青混合料受到污染。
⑵設置淺色結合料輸送管線。防止原瀝青輸送管線中殘留瀝青的污染。
⑶顏料人工投入。按顏料比例事先稱好裝入塑料袋中,當集料進入拌港立即投入顏料。
⑷控制溫度。彩色瀝青混合料對溫度比較敏感,過高的溫度容易造成無色瀝青老化,較低的溫度造成壓實困難,故應嚴格彩色瀝青各個階段的施工溫度,確保施工質量。加熱溫度根據瀝青結合料的黏溫特性做試驗確定,一般結合料加熱溫度150℃~160℃,石料加熱溫度為160℃~170℃,出料溫度為145℃~155℃。在生產過程中嚴格控制加熱溫度,并不隨意改變拌和時間,以免造成不同批次生產的彩色瀝青混合料顏色有明顯的差異。
⑸控制拌和時間。每盤拌和時間較一般瀝青混合料延長10~15s,以保證顏料分散均勻。具體拌和時間為:干拌時間不小于10s,噴入結合料、加入礦粉后攪拌不少于45s,即總拌和時間不小于55s。經拌和的彩色瀝青混合料必須顆粒均勻、色澤一致,集料所有顆粒都將被結合料所覆裹,不得帶有花白斑點、離析、結塊或成團、粗細分離以及色彩明顯差異等現象。
⑹攤鋪碾壓。在攤鋪前將攤鋪機熨平板、螺旋器、收料斗等用溶劑擦洗,并用熱白料干攪,以徹底清理殘留的黑色瀝青。鐵鍬、刮板在使用前用食用油與水配置的液體浸泡,以減少對彩色瀝青混合料的黏附。在攤鋪過程中如發現嚴重污染、離析、色彩明顯差異的混合料予以清除。攤鋪溫度控制在140℃以上,松鋪系數約為1.15~1.25。由于鋪筑厚度僅為3cm,彩色瀝青混合料散熱比較快,因此攤鋪后立即碾壓。碾壓前將壓路機光輪擦洗干凈。初壓溫度控制在130℃以上,靜壓1遍以固定路緣邊線,如發現不平整、粗細離析嚴重立即修補。復壓仍采用靜壓方式,碾壓3~4遍,終壓以消除輪跡線為度,終壓溫度控制在80℃以上。對于緊
路緣石處的彩色瀝青路面采用手推式振動碾進行碾壓。在碾壓過程中控制好碾壓速度,避免緊急制動;注意壓路機灑水,防止?a href="baidu.com" target="_blank" class="keylink">陳志砥鵒で嗷旌狹希瘓×勘苊獠忍#⒆⒁庋故倒討蟹樂怪芪嗤煉圓噬訪嫻奈廴盡?
⑺嚴禁在施工氣溫低于10℃以及雨天、路面潮濕情況下施工。
4.彩色瀝青混凝土路面技術的發展
目前國外重點是對彩色瀝青及其混凝土路面技術產品系列和品種的研究,具體在以下幾方面:1)膠結料(彩色瀝青)生產途徑從傳統里減壓脫質向利用現代工業石油化工產品調配出與瀝青性能相當的聚合物淺色膠結料(彩色瀝青)發展,并研制開發了紅、黃、藍、綠、駝色(本色)為主色的一系列彩色瀝青,其色彩、性能更加優良,壽命更長;2)彩色瀝青混凝土的生產和施工工藝也得到了不斷改進,取得了很大的成就,已先后鋪設和開發了紅、黃、藍、綠等10多種彩色瀝青混凝土路面和生產技術及其路面施工的工藝流程,形成了一套完整的彩色瀝青混凝土路面應用技術;3)在彩色瀝青混凝土材料里摻入夜間能發光的材料如玻璃珠。發光效果更好,使道路在夜間更醒目,針對我國公路網線復雜,車輛眾多的情況,具有很高的實用價值;4)另一種技術是彩色慢裂快凝乳化瀝青稀漿封層。它是將彩色瀝青與稀漿封層技術結合在一起的彩色稀漿封層鋪設,由于薄層罩面,無需對原有路面進行銑刨等前期處理,所以施工方便,降低了彩色瀝青路面成本。該技術適合城市施工,具有很高的發展價值。
【關鍵詞】道路工程;舊水泥混凝土路面;瀝青加鋪
道路工程舊水泥混凝土路面實施瀝青加鋪,從施工環節到設計出發點,都是極具思考性與系統性的,最重要的都會受到環境和施工原路面的情況有所改動,策略永遠是鮮活的,不會像概念以及定義一樣,只要用一條就能在相關領域所向睥睨,所以對道路施工建設方案規劃比較好的案例,作為實踐參考,吸取并采納其中的知識點,對提升道路建設質量與發展是非常有必要的。本文截取了某道路工程的施工方案,希望從中可以探尋到對道路建設施工有幫助的設計理念。
1.實例情況簡述
388省道作為張家巷主力交通樞紐,其重要意義不言而喻,它于92年間進行整修改建,在這項成功的工程背后,蘊藏著巨大的寶藏,那就是它的改建理念與設計初衷,這條省道的長度原為26.43千米,寬為40米,路層厚度為24厘米,在該省道數據基礎上實施瀝青加鋪。
2.對原路面進行評定及評定方向與方法
2.1標準數據評定
混凝土道路實施瀝青鋪建,其施工前必須對原路面進行標準的數據評定,不僅保證施工進行的順利也為施工人員的人身安全和社會安全負責,這一項規定也是通過我國混凝土道路相關規范所下達的政策,既有政策國家必然給給予了相關評定標準,只有符合標準的前提下才能實施改建施工,評定標準主要針對舊路面的斷板率展開評定。彎沉檢測是388道路工程考量混凝土路面承載力的主要檢查方法,采用彎沉檢測主要從3個方面入手,首先是路面整體的承載力,評測標準取決與彎沉測試與剛度分析,通過測量數據考究該路面的彈性張力。其次是板角脫空狀況,通過半角彎沉測試來完成。最后是接縫傳荷能力判斷,將彎沉傳感器比量在橫縫上,通過得出的沉差與傳荷系數下定義。
2.2路面實際情況考量
為了使后期開展加鋪計劃進行更為暢通,需要在瀝青鋪加前對原路面進行一項全方位的“體檢”,所謂“體檢”只是對原路面定性為一個整體的系統,通過細化分支環節逐一進行調查,從而得出數據,再根據數據的多相結合,總結出一套有針對性的策略,這對道路改建鋪加工作是非常有必要的,體檢的環節細化可根據施工開發項目組而定,但就388道路工程而言,原路面的交通量、破損痕跡及裂縫程度統計、混凝土板有無出現脫空現象以及接縫傳荷能力等是388道路工程實施加鋪前調查的主體。
3.路面加鋪方法
3.1一個目的三種對策
根據舊水泥混凝土路面各種情況的考量,應該采取多政策進行儲備工作,以便出現阻礙隨時切換,保證施工進度和質量。388道路工程針對原路面加鋪制定了三種方案,分別為破碎利用、不破碎利用和完全移除三種。這三種方案對應效果各有不同。不破碎利用是指在原有的混凝土路面上直接作為基層而施工,這種方法可以避免前期經費的過分花銷,是比較保守的施工方案,但是由于原混凝土路面畢竟處于老舊狀態,在這種情勢下加鋪,難免在以后發生問題,到那時在進行整修就會比較繁瑣,資金方面動用較大,為了避免這種負面現象的發生就要勤于加強路面的保養,而保養又將是一筆費用。破碎利用通常被應用于原混凝土路面破損情況交與嚴重的情況下,將這些損壞程度較為嚴重的混凝土路面進行粉碎,使其呈現出均勻網狀破碎,這樣不僅可以使路面的承載力得到加成,還能預防加鋪后內板斷裂的現象發生,并且在反射裂縫的預防上也有明顯效果。當原混凝土路面損壞嚴重,已經不具備任何利用價值時,就需要采取完全挖出的處理方式,但是挖出后必須對基層進行重建,所以前期資金會有一定花銷。另外挖掘后的混凝土板層要妥善處理,不能隨意丟棄,否則會造成環境污染,影響社會效益與城市形象。
3.2防治反射裂縫的對應方法
反射裂縫對于瀝青加鋪來說有著致命的影響,是最具代表性的危害之一,如何杜絕或延緩反射裂縫在舊混凝土路面加鋪工程中出現,對道路重塑工程來說是一直在試圖突破解決的難題,雖然其對應方法還有很大的提升空間,但是目前的反射裂縫防治技術已經相當純熟,從388道路工程中我們可以看出他們采用4對應方式:
(1)確保瀝青材料的質量,原材料的質量對施工質量有著直接的反映,與此同時還能互補其它環節的不組,所以瀝青原材料的質量需求非常有必要,在加鋪厚度上相較以往也明顯增高。
(2)強化混凝土強度,強度的提升工作可以多想進行,比如使調制材料的密度增加,使其更為緊密結實,其次是內部骨骼,就是半剛性基層的設置,388道路工程將其設置應用在路面中間。
(3)吸收層的設置是必須的,能夠避免積水滲透到不應該滲透的部位,發生腐壞,為此,排水通道的設計應與其緊密結合。目的就是加強路面的防腐防潮效果,因為層板的腐化與濕度過大都是引發路面發生裂縫的導火索。
(4)使路面存在影響施工質量的危害因素最大化清楚,比如垃圾、植物根莖等。
4.水泥混凝土路面加鋪方法
4.1加鋪方法1
瀝青的選擇,橡膠瀝青無論其抗水腐能力還是強度韌性在瀝青這個大家族中都是佼佼者,非常適用于道路的加鋪,橡膠瀝青混合料的優異之處,有國家專門進行測量,實驗表明一厘米混合瀝青材料等于兩厘米常規瀝青混合料層。為了使瀝青延緩車輛碾壓所帶來的損毀,在中間層應采用SUP-20路面,388道路工程所采用的正是這種方法。將ATB-25應用于下層結構,這種方式對應交通量頻繁區域非常適合,能夠抵抗車輛在同一軌道反復碾壓形成的凹陷或形變。
4.2加鋪方法2
上層使用SMA,下層使用SUP,SBS改性瀝青貫穿應用于兩層之間。這樣的加鋪不僅強化路面剛性,防水能力也較好。SMA目前在我國道路加鋪受到廣泛好評,它大幅度降低了路面維護費用,針對特大型車輛交通頻繁區域,可以將水泥碎石作為基層加鋪厚度為25厘米,使行車荷載要求得到最大程度的滿足。
5.結束語
瀝青加鋪舊水泥混凝土方式已經成為道路重塑必不可少的趨勢,其種種收益效果更直觀的表明了該方法的可行有效之處,文中所提及的反射裂縫作為道路重要病害之一,其完全根除的方法尚未得到證實,目前的防治策略只能起到避免和延緩的作用,但是隨著時間的推進和科學經濟的發展,舊混凝土加鋪方法一定會取得進一步完善。■
【參考文獻】
[1]楊斌.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構研究[D].長安大學,2005.
[2]朱雷剛.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層設計[J].現代交通技術,2012,9(4):25-28.
關健詞:舊水泥路面狀況評價加鋪優化設計
中圖分類號: U418.8 文獻標識碼: A 文章編號:
由于水泥混凝土路面具有強度高、剛性大、耐久性和穩定性好,且養護成本低、使用壽命長等優點,上世紀80年代以來,我國大多數的交通路面修筑的形式主要為水泥混凝土路面,尤其是在國省道上,先后相繼修建了大量的水泥混凝土路面,因此該種路面在我國各等級公路中占有較大比例。但隨著國家經濟的高速發展,交通運輸量的急劇增加,汽車軸載日益重型化,導致出現了路面結構大量破損,道路承載力下降嚴重等情況,嚴重影響了道路的使用功能,同時也提高了車輛的運營成本。在這種情況下,道路急需進行改造、翻新或補強處理。加鋪瀝青層是對路面進行補強的常用方法,加鋪瀝青層具有延長現有道路壽命的優點,與翻修相比, 加鋪瀝青層不僅能短時間內恢復交通的功能,而且能有效避開對地下管網的使用影響和損壞。同時,在舊路面上加鋪瀝青面層施工技術、規范和工藝都比較完善,對舊有水泥路面進行加鋪瀝青改造是大勢所趨。本文將結合對某城市舊水泥混凝土路面進行改造的過程,研究在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青層的結構優化設計。
一、工程概況
本項目位于某城市朱村街及新塘鎮,起點位于朱村街與G324相交,途經神崗村、斯莊 、石逕村、寧西廣場,終點與X289相連,是連接朱村及寧西的主要通道,路線總體走向為由北向西南,路線長約8.438公里,采用一級公路結合城市次干道標準進行改造,雙向4車道,路面16.5m,設計速度80km/h,局部60km/h。路線區屬于南亞熱帶海洋性季風氣候帶,氣溫受偏南季候風影響,夏長冬短,炎熱多雨。多年平均氣溫21.6℃,夏季最高氣溫大于38.2℃,冬季極端低溫-1.9℃;年總降雨量1558.5~1876.5mm,占全年降雨量46.7%,7~9月多臺風雨量,占全年降雨量36.27%。
二、舊水泥路面的狀況調查、評價與處理
舊水泥混凝土路面狀況是反映舊路面使用現狀的基本資料,是舊混凝土路面改造設計的主要依據。通過對路面結構的完整性、強度以及表面功能的調查和檢測,以取得各種損壞的類型、損壞程度的基礎資料,作為舊水泥混凝土路面處理的依據。
本次檢測路段共分為四個,分別是路段一、二樁號為K0+000~K2+040,路段三樁號為K2+040~K6+031,路段四樁號為K6+031~K8+430,路線總長度8430m。根據檢測單位對舊水泥混凝土路面的接縫傳荷能力、頂面當量回彈模量、水泥混凝土板脫空、破損率(DR)、路面狀況指數(PCI)、斷板率(DBL)、錯臺情況、基層抗壓強度(土的承載比CBR)、基層厚度及完整性(取芯)和路基含水量進行了檢測調查、分析和研究,形成《道路檢測報告》,根據報告對各種病害、破損狀況的數量及其嚴重程度進行評價。
1、路面破損率(DR)、路面狀況指數(PCI)和斷板率(DBL)和錯臺情況統計分析
通過本次路面破損狀況調查,對路段三、路段四路面破損狀況進行了統計及評價,本次檢測總長度6390m。其中路段三K2+040~K6+031檢測車道數為2個,路段四K6+031~K8+430檢測車道數為4個。根據《公路技術狀況評定標準》JTG H20-2007評價模型,對本項目路段三、四進行路面狀況評定,其中路段三破損率(DR)為2.6%,路面狀況指數(PCI)為83.4,評價等級為良;斷板率(DBL) 為5.17%,評價等級為中;錯臺長度111m,平均值12.5mm,最大值19mm。路段四破損率(DR)為4.23%,路面狀況指數(PCI)為79.3,評價等級為中;斷板率DBL 為6.98%,評價等級為中;錯臺長度368.5m,平均值13.7mm,最大值25mm。
2、基層厚度及完整性(取芯)和路基含水量
本次鉆孔抽芯檢測路基厚度及含水率,總共現場抽取點數8個,均勻分布路段一、二、三、四。各路段路基厚度及含水率統計結果如下:
3、舊水泥混凝土路面基層頂面當量回彈模量
通過本次FWD落錘式彎沉儀檢測混凝土路面基層頂面當量回彈模量,總共檢測點數為3372個,測得基層頂面當量平均回彈模量Et為186.42MPa。其中路段四(K6+031~K8+430)左二車道基層頂面當量回彈模量最大,為283.55MPa;路段一、二(K0+000~K2+040)左二車道基層頂面當量回彈模量最小,為140.35MPa。
4、舊水泥混凝土路面板脫空情況
本次水泥混凝土板脫空檢測板數1719塊,脫空板塊數190塊,占檢測板塊數的11.05%。其中路段三檢測848塊,脫空板數92塊,占檢測板塊數的10.85%;路段四檢測871塊,脫空板數98塊,占檢測板塊數的11.25%。
5、水泥混凝土板接縫傳荷能力統計,結果為:
6、路面交通情況
本路段重型車輛較多,車輛超載情況嚴重,局部路面出現了不同程度的損壞,現有路面還不斷產生新的裂縫,由于原路面結構層太薄,無法滿足現有交通量的需求。經研究,決定對舊水泥混凝土路面病害處理完善后,根據需要在舊路面上加鋪水泥穩定層和瀝青混凝土面層,形成瀝青混凝土路面。
7、舊路面的處理
根據《道路檢測報告》對舊路面各種病害、破損狀況及其嚴重程度進行分析,決定保留舊水泥混凝土路面,采用蘭派沖擊壓實法對舊路面進行沖擊破碎成40~50cm碎塊后,撒布石粉碾壓密實作為瀝青面層的下承層。
三、舊路加鋪瀝青層的設計要點
對舊水泥混凝土面板處治后,應使基層彎沉、綜合模量達到規定值,最大滿足加鋪層結構設計的要求,以保證加鋪層在設計期限內的使用和安全性能。
1、抗滑性。特征指標為橫向力系數SFC60和構造深度TD。從集料選擇和級配組成設計入手,提高面層抗滑性能,要求橫向力系數和構造深度滿足城市次干道的抗滑指標要求。
2、高溫穩定性。即具有較高的抗車轍能力和抗擠壓破壞的能力,不使車轍過深而影響交通安全。考慮到該道路的氣候環境,最高氣溫達到38.2℃,對高溫穩定性提出了較高要求,要求采用高粘度瀝青、優質礦料的高性能瀝青混凝土。特征指標采用動穩定度和永久變形系數。
3、水損害問題。該道路年降雨量為1558.5~1876.5mm,屬于多雨地區。我國瀝青路面早期損害的一個重要因素就是水損害。評價加鋪層瀝青混合料水穩定性的特征指標有粘附性、試件凍融抗拉強度比。
關鍵詞:機械設備;使用管理;瀝青混凝土路面
中圖分類號:TU85 文獻標識碼:A 文章編號:
0引言
隨著社會的進步,我國公路建設的形勢也隨著大力發展,目前施工企業投入機械設備的數量越來越多,種類配套愈來愈齊全,性能日益先進可靠,尤其在瀝青混凝土路面施工中,機械設備種類繁多,其使用、管理、維修全面影響到路面施工的各道工序。機械設備性能的發揮和管理措施能否滿足工程施工需要,是否與工程管理相匹配,決定著施工企業的經濟效益和路面工程質量。瀝青路面施工中每道關鍵工序都應以機械設備為主,項目部必須設立一套綜合協調管理機構。
1、建立嚴格的管理機構
為了保證機構內信息傳遞快捷無誤,管理人員、班長、機械設備操作工必須明確分工,崗位責任明晰。首先應該挑選一名具有機械設備專業知識、路面施工經驗和組織協調能力的人員任機務管理組長。配備財務兼統計人員一名、采購員一名、油料供應兼保管一名,安全員一名。在瀝青拌和、成品料運輸、路面施工機械維修保障中設立四個班組,均有一名班長。同時,應建立合理的信息通道,以保證機構內生產信息的溝通,處理快捷、得當。所有機械設備各工種、崗位人員必須在施工前進行培訓。目前,質量管理體系已在各種行業中運用,在企業員工思想中有很強的認識基礎。路面施工中機務管理應用質量管理體系,能明確各崗位對路面施工質量的作用、貢獻、地位和要求,記錄各崗位履行職責情況、工作狀態、工作效率、工序間的認可情況。月底由統計員統計、核對,機務管理組根據細化了的管理辦法提出整改措施和評定獎罰結果。
2、瀝青拌和設備的操作、維護、管理
瀝青拌和設備運行中的性能穩定是瀝青混合料質量的關鍵所在。要保證瀝青混合料的產量、質量的穩定(均勻及料溫、油石比的穩定),瀝青拌和設備操作、維護必須從以下幾方面控制管理。
2.1機組人員素質
要求操作工、巡視維修工、電工均應掌握各自所從事工作的相關知識規范。
2.2機組調試階段要求
機組裝配、電力線路連接符合設備安裝規范;各運轉部位如減速器、電機、軸承保養到位;控制電路接線無誤,電路開關、接觸器、變壓器、時間繼電器、熱繼電器、熔斷器性能可靠、正常。調試基本原則為:先部分后整體,先單機后聯動,先空載后實載。
2.3瀝青拌和設備的運行
機組起動應按設備說明要求順序,前一電機運轉達到額定轉速后再起動后一電機(必須先去掉電機上的防雨物品)。干燥筒溫度達到預熱要求,瀝青循環正常后,進料速度逐漸加大(必須排空各熱料倉內存料)。根據氣溫、石料含水量、出料溫度調整機組運行參數。機組運行由手動轉為自動后,操作工應在控制室監測運行情況,維修工應巡視各總成運行狀態,發現問題及時采取措施。機組點火時安全至關重要,若點不著火必須抽凈干燥筒內燃油氣霧,負壓必須達到要求。
2.4瀝青拌和站的保養
為了確保機組的保養到位必須注意:
(1)定人定崗,明確職責,熟知保養規程,保養前后工作由班長簽認。
(2)把需要的部位、時長、油品種打印成表格,印制成冊,專人負責。
(3)每班停機時,檢查各部位有無松動、漏油、損壞。電路接線有無松動、破損,氣路有無漏氣,油路有無滲漏。
(4)下雨前所有電機必須覆蓋好。
2.5攤鋪機的操作、管理
(1)攤鋪機工作前,搞好保養,檢查各部位有無松動異常,液壓油、燃油是否充足。完全清理料斗、送料器、螺旋葉片、熨平板、行走鏈板中的粘附物。更換磨損過度的螺旋葉片、熨平板、送料器的刮料板。
(2)對照攤鋪引導線搞好移位,按攤鋪寬度調整好攤鋪機。每塊熨平板下墊厚度為松鋪厚度減去壓實厚度的木板。.
(3)啟動預熱攤鋪機至140℃,空載運行,觀察儀表,檢聽機聲判斷攤鋪機工作狀態,調試好路拱控制機構及自動找平儀器、物料探位器。
(4)為了勻速攤鋪,根據公式確定攤鋪速度。
(5)振搗頻率確定原則是攤鋪速度快,振頻高,攤鋪厚度大,夯錘行程大。
(6)攤鋪機初始仰角調整應在試鋪階段進行。厚度為攤鋪厚度乘以松鋪系數(先根據經驗試鋪后確定),寬5~10cm放在熨平板下,提升油缸讓其處于浮動狀態。轉動左、右兩只厚度調整螺桿,使它們處于微量間隙中立位置。用手動調整初始工作仰角,正確與否只能通過實際攤鋪厚度檢驗。每調整一次,必須在攤鋪5m范圍內作多點厚度檢驗,取其均值,與設計值比較。一次調整后,在測定均值前不得做任何調整。
(7)等新運來(第3車或第4車)混合料倒入攤鋪機,開啟送料器,混合料淹沒螺旋葉片2/3高度,預熱lOb15min,攤鋪機剖料板、熨平板、接縫處進一步預熱后起步攤鋪。
(8)起步速度小于1.5m/min,不開振動振搗,待熨平板到達熱料上后再開振動振搗,并緩慢加速至正常作業速度。
(9)為防止攤鋪時混合料離析,攤鋪機分料器兩端最外側螺旋葉片應反向安裝;運料車離開時,料斗內尚有10cm存料即攏料,待恢復原狀時下一運料車即開始卸料。
(10)大型攤鋪機設有前后兩套調拱機構,其前拱的調節略大于后拱,差為3~5mm。
(11)攤鋪厚度小于10cm時,刮料護板底刃應高于熨平板前緣13~15mm,刮料護板必須平直,確保熨平板全寬范圍內堆料高度一致。
(12)若必須停機等料時,料斗內至少應有1/3存料,下次啟動時料斗裝滿后再啟動。并且先行走再起振,每天攤鋪結束時,在接近端部處,當料斗內還有1/4料時,稍稍抬起熨平板駛離現場。
(13)攤鋪工作參數不應頻繁變動,以確保路面密實度均勻,平整度良好,調節攤鋪厚度應細測慢調。
(14)每日工作之后,攤鋪機機組人員應會同施工人員總結、評價、分析攤鋪質量,做好記錄。
(15)每日按攤鋪機保養規程做好例行保養和檢修工作,由攤鋪機長簽字確認。
2.6路面壓實機具的操作、管理
瀝青混合料碾壓是確保路面質量的最后一道關鍵工序,目的是達到均勻的壓實度、平整度,所以必須有正確的壓實工藝和嚴密的管理措施。
(1)原則:緊跟、慢壓、高頻、低幅,嚴格控制壓實溫度、壓實速度、碾壓遍數、工藝工序。
(2)試鋪階段根據以往施工經驗確定的碾壓工藝、壓路機工作參數進行試驗,檢測效果進行評價分析后確定初壓、復壓、終壓工藝。
(3)壓路機應始終跟在攤鋪機后10~20m,其驅動輪應朝前進方向。
(4)碾壓段每段應在20ITI以上,每次靠近攤鋪換向時,應與前次碾壓痕跡尾端縱向錯開1~1.5m(成階梯狀),另一端換向應在已壓實路面上進行。
(5)采用錯輪碾壓,重疊量應為30cm,在全幅寬度內向中心碾壓,最后主輪一次完成騎縫
3、總結
加強機械設備使用管理是確保瀝青混凝土路面質量的重要保障措施,只有機務管理同路面施工管理有機協調,采取先進的施工工藝,敢于開拓創新,工程質量才能得到監理、業主和社會的全面認可。
參考文獻:
【關鍵詞】混凝土;路面施工
1、拌和設備的類型及選擇
(1)由于瀝青混凝土公路在施工過程中所用到的各種瀝青和混凝土材料都不是成型的,而是需要根據工程的不同需要進行調配和拌合的,所以其拌合設備的選擇對于材料的質量的影響是非常大的。一般來說,目前公路工程中常見的瀝青混凝土拌和設備可以劃分為三種:即大型拌合設備、中型拌合設備和小型拌合設備。通常情況下,大型設備指的是400t/h以上的固定設備,而適中型設備指的是30~350t/h左右的半固定式設備,小型設備則通常為30t/h以下的設備。
(2)在對瀝青拌合設備進行選擇的過程中,不僅要根據工程實際情況考察期容量,還要對其拌合的頻率和次數以及所需時間進行測量,以保證達到最佳的材料拌合效果。
2、運輸車輛的組織
所謂運輸車輛的組織,就是指在公路的路面施工的過程中,涉及到各種材料的運送以及物資的供應,而這一切都需要通過車輛的運輸來實現,所以,如何選擇正確的車型一會配套機械就顯得非常重要。
一般來說,在車輛的運輸過程中,要盡量避免臨時停車,以避免已拌合材料產生離析。所以,車輛運輸時,不僅要充分的考慮車輛的承載能力,和運輸時間等因素,還要計算工地卸料和等待的總時間,然后確定一個相對科學的運行路線和運行速度。
此外,還應該嚴格的控制材料運輸車輛的數量,因為攤鋪設備的攤鋪速度是固定的,所以當運輸車輛過多過密時,就會導致材料的堆積,從而影響材料的攤鋪質量。一般那情況下,以4~5輛待卸車為宜。與此同時,有關工程管理部門的工作人員還要做好材料運輸和攤鋪過程中的銜接工作。
3、攤鋪設備的選擇
攤鋪作為瀝青混凝土路面施工的有一個非常重要的環節,對于路面的質量的形成有著非常重要的影響。而攤鋪設備作為整個工程施工過程中結構最為復雜,功能最多、操作最難的設備,其管理和控制也是施工管理的重點內容之一,下文中筆者將對攤鋪設備的選擇的問題進行具體分析。
3.1瀝青混合料攤鋪機的類型
就目前我國公路工程的應用情況來看,瀝青混合材料的攤鋪機一般來說可以根據不同的標準分為幾種不同的類型:首先,按照攤鋪設備的行走方式的不同,可以將其分為拖式以及自行式兩種;其次,如果按照裝置的類型不同,可以分為輪胎式、履帶式和輪胎履帶組合式三種;再次,以傳動方式為標準的話,可以將其分為機械式和液壓式兩種。具體的設備的類型的選擇,不僅于結合其自身的操作特點,還要從工程的實際需要的角度來考慮,如輪胎式雖然靈活性高、便于操作,但是其攤鋪面積較小,所以不適合大型的公路路面,也就是說在設備選擇的過程中要充分考慮其應用優勢和缺陷。
3.2攤鋪機的攤鋪寬度和速度
攤鋪作業的操作過程中,最重要的因素就是速度和寬度,所以要求操作人員要對機械具有較高的控制能力,并且能夠結合工程的實際情況,如工期要求、質量要求等來調整進度。對于我國高速公路來講,由于攤鋪機采用高密度熨平板,故宜使用較低的攤鋪速度。攤鋪機的速度可按下式計算V=C/140WD式中:V為攤鋪機的速度,m/min;W為路面鋪筑寬度,m;D為路面鋪筑厚度,m;C為瀝青拌和設備的能力,t/h。國內高速公路的各結構層厚度一般為4~8cm,在實際施工過程中發現2~6m/min的作業速度都可使結構層有較好的平整度和較高的作業效率。攤鋪質量和攤鋪效率不僅和攤鋪速度有關,還與攤鋪機是否連續作業、壓路機的碾壓情況、路面機械配套協調有關。所以,攤鋪速度的選擇還要考慮拌和設備、運輸車輛、壓路機的碾壓等各方面的因素來綜合選用。
3.3攤鋪機的振動和振搗系統
目前國內的攤鋪機都帶有振動和振搗系統,對于各種不同結構和不同厚度的路面而言,應采取不同的振動和振搗頻率與振幅。
4、壓實設備
就目前來看,我國公路工程中最常用的壓實設備有靜力光輪壓路機、輪胎壓路機和振動壓路機幾種,每種設備的應用特點不同,下文中筆者將詳細論述。
(1)輪胎壓路機的工作重量一般為5~25t,目前施工中常用的是前5輪后6輪的9~25t輪胎壓路機,輪胎壓力在500~620kPa之間,輪胎壓路機可靠它的揉壓作用更進一步地提高密實度,減少表面細裂紋和孔隙。
(2)瀝青路面施工常用的振動壓路機質量為7~18t之間,激振力為150~300kN之間,將其一般分為兩種類型:一種是單碾壓輪式振動壓路機;另一種是雙碾壓輪(串聯)振動壓路機。雙驅雙振的串聯振動壓路機有可調的振頻和振幅。串聯振動壓路機的轉向系統有:鉸接轉向、前輪轉向及前后輪偏移的鉸接轉向。
(3)施工生產中選擇壓路機種類、大小和數量時,應考慮攤鋪機的生產率、混合料特性、攤鋪厚度、施工現場的具體條件等因素。攤鋪機的生產率決定了需要壓實的能力,從而影響了壓路機大小和數量的選用,而混合料的特性則為選擇壓路機的大小、最佳頻率與振幅提供了依據。如混合料礦料含量的增加、骨料最大尺寸的增大、瀝青稠度的提高都會使壓路機工作能力下降,要達到要求的密實度就需要較大壓實能力的壓路機,選擇壓路機重量和振幅,應與攤鋪層厚度相適應,攤鋪層厚度小于6cm,最好使用振幅為0.35~0.6mm的中小型振動壓路機(2~6t),這樣,就可避免材料出現堆料、波浪。研究混合料冷卻速率表明:利用溫度參數可以相當準確地估算有效壓實時間。所謂有效壓實時間是指混合料從攤鋪后的溫度降低至最低允許碾壓溫度所需的時間,可用于壓實的有效時間取決于混合料攤鋪后的冷卻速度,這種有效時間的估計可幫助工地工程技術人員確定需要多少臺壓路機。
【關鍵詞】瀝青混凝土路面;早期破壞;成因;控制
隨著我國城市公路工程不斷網化,瀝青混凝土路面以其獨有的、較好的耐久性和行車舒適性占據了我國公路的較大比重。瀝青混凝土路面具有較好的力學性能,并且堅韌、平整,具有良好的抗滑、抗滲和耐疲勞的性能;同時瀝青混凝土路面還具有較高的溫度穩定性,可以抵抗由于溫差大而產生的路面開裂。但是由于各種原因,瀝青混凝土路面早期破壞時有發生,有的產生橫、縱向裂縫,有的局部擁包,有的產生路面汲漿、路面邊部斷裂、局部的瀝青混凝土層剝落等,不僅影響了工程的觀感質量,也影響了路面的整體性和行車的安全性,同時瀝青混凝土路面的早期破壞,導致雨水的浸入滲透,使路面基層、路基遭到侵蝕、破壞和變形,加速了瀝青混凝土路面的破壞,從而影響公路的使用壽命。
瀝青混凝土路面早期破壞的成因較多,主要是由于各種外界因素作用在瀝青混凝土路面的抗拉、抗擠應力大于瀝青混合料的極限強度,從而造成瀝青混凝土路面產生開裂,加之雨水侵蝕造成早期破壞。另外,在施工過程中,各施工工序處理不當,也會對瀝青混凝土路面的質量造成隱患。
1 瀝青混凝土路面屬柔性路面,它具有良好的防滲功能,但各種因素影響使瀝青混凝土路面的抗滲性降低,就會產生瀝青混凝土路面的早期破壞。
1.1 瀝青混合料的影響
瀝青混合料攤鋪在路面基層上,混合料的級配及密實性對瀝青混凝土路面的抗滲性起決定性作用,開級配瀝青混合料的孔隙率較大,抗滲性較差;而密級配的瀝青混合料孔隙率較小,一般在6-8%,可以有力地阻止水份的滲透作用,所以一般瀝青混凝土路面底層采用粒級稍大的混合料結構層,而面層采用粒級較小的且較密實的結構層,如AK-16和SMA-13等。有利于提高瀝青混合料路面的抗滑性和抗滲性,使路面形成一個整體的防滲結構,減少瀝青混凝土路面早期破壞的可能性。
1.2 溫度因素的影響
瀝青混凝土是一種在高溫下拌制、攤鋪碾壓成型的一種柔性路面材料,所以溫度對瀝青混凝土質量影響較大。根據所采用的瀝青的種類的不同,拌制瀝青混凝土時集料加熱溫度、瀝青的加熱溫度都有所不同,改性瀝青溫度稍高于普通瀝青,但都不能超過瀝青的允許加熱溫度,否則瀝青會老化,使粘結力下降,從而降低了瀝青混凝土路面的抗疲勞性能,使路面發生早期破壞。
另一方面,溫度的影響同時也體現在瀝青混凝土路面的攤鋪及碾壓成型過程中。瀝青混合料運輸到現場的溫度一般在140℃左右,在此溫度下進行混合料攤鋪比較容易成型,而且密實。改性瀝青混凝土一般采用高頻低幅緊跟慢壓的施工方法,對瀝青混凝土進行壓實,才可以達到瀝青混凝土設計的強度和密實度。如果瀝青混凝土的施工溫度過低,在90℃時仍未碾壓密實的情況下,如在攤鋪特大江橋等周圍環境溫度較低時的混凝土將會產生由于瀝青溫度低所造成的過振,甚至造成路面開裂,降低路面的強度。同時由于光輪壓路機的強行振壓,也會降低路面的抗滑系數,導致路面強度降低,產生裂縫。
1.3 瀝青混凝土路面裂縫影響
瀝青混凝土路面裂縫的成因是由于各種因素作用產生的拉應力大于瀝青混凝土的極限抗拉強度時,就會引起瀝青混合料的開裂。造成瀝青混凝土路面產生裂縫的因素較多,如地質條件較差的軟基地段,造成路基整體不均勻沉降,導致路面結構基層及面層產生較大的剪切應力及拉應力,超過瀝青混凝土的極限抗拉強度時就會產生裂縫;路面基層的平整度、強度對瀝青混凝土路面的穩定性影響也較大,如果路面基層在施工中的平整度達不到要求,會造成瀝青混凝土路面厚度不均勻,瀝青混凝土收縮時,會在薄弱點產生裂縫,由于石灰類、水泥穩定類基層都屬于半剛性基層,因為其干縮作用產生裂縫,瀝青混凝土面層也會隨之產生反射裂縫;另外氣候溫差大、瀝青混合料質量、城市道路的地下管線多等因素影響都會產生瀝青混凝土路面的裂縫,瀝青混凝土路面產生的橫向、縱向、網狀裂縫造成了路面早期破壞的影響因素。
1.4 瀝青混凝土路面早期破壞的其它方面影響因素
①透層油的影響
半剛性基層同瀝青混合料面層之間是通過透層油來粘結的,透層油除粘結作用外,還有對基層起保水作用,防止基層過分干裂產生收縮裂縫,也對上部瀝青混凝土滲透過來的水分起封閉作用,防止滲漏到基層產生水害。有的透層油在施工過程中被施工機械破壞,降低了它的作用,造成瀝青混凝土路面早期破壞的隱患。
②施工機械的影響
瀝青混合料一般采用攤鋪機攤鋪,而所選擇的攤鋪機械性能也直接會影響路面的質量。若機械一次性攤鋪過寬,攤鋪機的螺旋器在給料時,兩側邊部的混合料會由于送料太遠而產生粗骨料集中,中間部位會因螺旋器的不斷旋轉而產生細骨料集中,從而造成路面的整體強度不均,抗滲性能下降,造成早期路面破壞的隱患。
③路面附屬結構質量的影響
公路的附屬工程對路基、路面都起到加固和穩定的作用,如質量達不到要求,就會產生路面破壞隱患。如高速公路兩側邊坡的護坡砌體,與緊急停車帶的硬路肩,若砌筑不牢固就會產生沉降,路肩板和瀝青混凝土路面間會產生裂縫,雨水侵蝕造成塌邊及塌坡現象。
2 水對瀝青混凝土路面早期破壞
由于瀝青混合料的不均勻性,溫度的影響,路面裂縫以及其它因素等所造成的瀝青混凝土的耐疲勞性能、抗滑性、抗滲性能的減弱,都會因水的作用而加劇瀝青混合料路面的早期破壞。
雨水及綠化用水等從路面的薄弱環節滲透到路面結構層中。夏季水會同空氣中的CO2產生酸質對瀝青起剝離作用,降低混合料的抗疲勞性,部分水分由于透層油的質量達不到要求,而滲透到基層及瀝青混合料之間,由于車輛的不斷作用,造成基層骨料同面層之間的不斷摩擦,情況嚴重時就會產生汲漿現象。雨水滲透到瀝青混合料空隙里,由于水的凍融,體積膨脹,使瀝青同骨料間產生剝離,造成路面的破壞。
本文對瀝青混凝土路面的早期病害及其原因進行了分析與研究,總結了影響瀝青混凝土路面早期破壞的幾點成因,指出了今后主要的研究方向,當務之急是加快對瀝青混凝土路面早期破壞的進一步研究,為設計和施工提供指導;同時,還要加強對瀝青混凝土路面早期破壞質量控制方面的技術,另外,還要改進攤鋪技術及提高施工質量,從根本上解決瀝青混凝土路面早期破壞問題。
參考文獻
[1]《公路瀝青路面施工技術規范》(JTJ032-94)
[2]《公路瀝青路面施工》
關鍵詞: 瀝青路面 裂縫 防范 建議
中圖分類號:U416.217文獻標識碼: A 文章編號:
引言
隨著國民經濟的進一步發展,現代交通四通發達,而公路橋梁作為現代交通工程建設發展的重要組成結構,是保障現代陸地交通快速、安全運營發展的主要承載體。瀝青混凝土路面工程可以有效改善公路道路行車通行質量、提高行車舒適性和效率,同時具有較高穩定性、安全性、以及投資經濟性,在中高等級公路工程中得到廣泛推廣使用。雖然在公路路面設計過程中采用較高設計標準,以及施工過程中采用先進施工工藝、技術、和施工機具,但隨交通運輸承載重量的不斷增加,以及行車密度的進一步加大等多種復雜不利因素的共同作用,公路瀝青混凝土路面的安全性和運行環境變得相當復雜,再加上自然環境侵蝕等不利因素的影響,公路瀝青混凝土路面出現不同程度的裂縫、沉陷等病害問題,尤其是裂縫病害,已成為公路瀝青混凝土路面最為常見,也是最為嚴重的病害之一,是影響路面安全舒適行車質量的不利因素。因此,對瀝青混凝土路面裂縫產生的原因進行認真分析,并提出有針對性的治理措施,有效提高瀝青混凝土路面綜合行車質量水平,就顯得非常有實際意義。
1.瀝青混凝土路面裂縫主要表征
瀝青混凝土路面的主要表征形式,如果按裂縫形狀可以分為橫向裂縫(橫裂)、縱向裂縫(縱裂)、龜狀裂縫(龜裂)、以及網狀裂縫(網裂)四種形式;如果按荷載類型可以劃分為荷載裂縫和非荷載裂縫(包括:溫縮裂縫和干縮裂縫兩大類);如果按路面有無沉陷可以劃分為沉陷性、疲勞性、以及非沉陷性早期裂縫等多種表征形式。
2.瀝青混凝土路面裂縫產生的主要原因
2.1路基、路面整體強度不足
由于設計、施工等過程中,造成瀝青混凝土路基、路面整體強度出現不足時,在路面承載較大負荷作用下,就會出現沉陷、車轍等引起裂縫病害。公路路面瀝青混合料中的強度主要由礦料間的嵌擠力和內摩阻力,以及結合配合瀝青礦料間粘結力以及瀝青本身凝聚力共同作用形成。當公路里面瀝青混凝土材料在運營過程中其彎拉強度出現不足問題時,在路面承載超過設計運行載重力作用下就會產生裂縫,也就是當外部拉應力作用大于路面基層運行抗拉強度時,在反復超重荷載作用下,路面底部就會很快出現開裂損壞,嚴重時還會出現車轍或沉陷等危險到安全形成的路面裂縫病害。
2.2瀝青材料出現老化現象
良好的養護制度和措施體系,是提高瀝青混凝土運營質量和使用壽命的重要技術措施。當公路養護措施不合理或落實不到位時,瀝青混合材料就會出現嚴重老化,從而其應用的變形性能就會大大減弱,路面也會逐步被拉斷拉裂,多呈現為龜裂病害。瀝青混合料性能、路面基層材質、運營環境、施工水平、交通運輸量、以及養活措施等均會引起瀝青材料出現老化,進而引起瀝青路面發生結構性損壞,造成不同程度的路面裂縫,影響行車質量和安全水平。
2.3運行環境不佳
2.3.1溫度變化引起路面裂縫
瀝青混凝土路面發生非荷載裂縫主要原因是運行環境中溫度變化不均引起的裂縫。實踐工程經驗可知,瀝青混凝土路面發生溫度裂縫主要表現為橫向裂縫,對于不存在分隔帶的路面,其橫向裂縫基本會貫通整個路面;而對于有中央分隔帶的路面,會貫通半幅路面。由于運行環境中的溫度變化,引起瀝青混凝土路面發生溫度收縮和溫度疲勞,進而產生非荷載性裂縫。在溫度變化下,瀝青混凝土路面就會存在瀝青材料性能收縮或疲勞問題。當路面收縮或疲勞拉應力大于瀝青混合料應有的抗拉強度時,路面就會產生裂縫病害。
2.3.2路基凍漲引起路面裂縫
當瀝青混凝土公路路基含水量較大,且設計、施工、以及后期運營維護過程中,沒有建立完善可靠的排水系統時,冬季凍脹就會引起路面拱起進而發生路面斷裂。
2.3.3雨水侵滲破壞引起路面裂縫
當瀝青混凝土路面運行在降水頻率較大和降水量較多的地區,尤其是當大量降水延續時間非常長時,雨水就可能進入到公路瀝青面層中。如果進入路面結構層中的雨水不能及時有效的排出,則車輛在通過瀝青混凝土面層時,就會產生較大水壓力和抽吸力,就會引起瀝青面層發生脫落等不利情況,甚至會造成路面出現局部松散并形成坑洞、唧漿等裂縫病害。
3.防止瀝青混凝土路面發生裂縫的技術措施
根據相關設計規范標準,通過合理路面結構設計和厚度計算,設計出技術、經濟等方面均較為優越的方案,確保瀝青混凝土路面具有較高強度和承載能力,進而有效解決荷載型裂縫產生的問題。
3.1完善的設計方案
在優化設計方面,應該注意瀝青混凝土路面產生裂縫的多方面問題,具體包括:
(1)在進行半剛性瀝青混凝土路面設計時,應優選抗沖刷性能好、干縮系數較小、溫縮系數較小、以及抗拉強度較高的半剛性材料作為路面基層,有效提高瀝青混凝土路面基層的強度。
(2)優選松弛性能較好品質優良的瀝青做公路路面瀝青面層,對于缺少優質瀝青的情況下,應該優選如SMA改善性瀝青來提高瀝青面層綜合性能。
(3)在公路路面穩定度能夠滿足設計相關技術要求的基礎上,應該優選針入度較大的瀝青作為公路路面瀝青面層,有效提高瀝青面層綜合性能水平。
(4)公路瀝青面層應采用密實型瀝青混凝土,提高瀝青面層抗雨水侵蝕能力。
(5)要結合工程實際情況,設計出性能較為優越的合適瀝青面層厚度,確保公路半剛性基層在運營過程中通常不會產生干縮裂縫和溫縮裂縫,有效提高瀝青混凝土路面的行車質量水平。另外,為了進一步提高瀝青混凝土面層的抗溫度裂縫能力,可以在瀝青混凝土面層的基礎上采用橡膠瀝青或聚合物瀝青再做一封層,有效提高瀝青混凝土路面綜合質量。也可以在瀝青混凝土面層中設置一層應力消減(應力吸收)中間層,以提高瀝青混凝土面層的抗拉裂性能。
3.2優質的施工工藝技術方案
嚴格控制瀝青混凝土路面半剛性基層施工碾壓過程中的含水量,要按照相關技術規范標準或設計要求,確保瀝青混合料中的含水量始終保證在最佳水平,有效提高瀝青混凝土路面施工質量水平。當半剛性基層碾壓施工完成后,應采取有效的措施對瀝青混凝土路面進行及時養生;待養生結束后,應立即采用乳化瀝青做透層或封層;待透層或封層施工完成后,應盡快進行瀝青混凝土面層施工。
4.瀝青混凝土路面現有裂縫治理措施
為了防止雨水通過路面裂縫進一步滲透到路面結構中,對瀝青混凝土路面造成更為嚴重的破壞,必須采用有效的治理措施提高瀝青混凝土路面綜合質量水平。
對于細裂縫(裂縫寬度在2mm~5mm)可以采用乳化瀝青灌縫方式進行裂縫處理。對于大于5mm的粗裂縫而言,可以采取以下治理措施:采用改性瀝青(如SBS改性瀝青)或密封膠進行徹底灌縫處理。在灌縫前,應按照裂縫走向進行完善開鑿處理,并用吹風機對縫內雜質進行徹底清除,確保縫內干凈、干燥。然后,采用粘貼帶在高溫條件下將其有效粘貼在縫隙上,并壓實。灌封處理法一般應選擇在高溫天氣進行施工。
對于路基不穩定引起路面發生的網裂災害處理時,可以采用石灰或水泥來對路基進行加固處理,或采用注漿進行加固處理,具體注漿處理深度可以根據路面裂縫具體情況而定,通常為20mm~40mm,選用含5%~10%消石灰或4%~6%水泥對地基進行加固處理后,再對裂縫路面重做基層和瀝青面層。
由于基層軟弱或厚度不足引起路面網裂災害處理時,應先清掃干凈路面裂縫病害處,將乳化瀝青均勻地涂抹在路面裂縫病害處,待乳化后,再均勻地鋪上土工布加固材料,相接處應預留15cm~20cm的重疊層。并在土工布上抹一層乳化瀝青,視乳化瀝青沉陷實際情況,將預先篩制挑選好的石屑或0cm~5cm碎石均勻鋪撒在乳化瀝青上,用1.5t~3t壓路機進行徹底碾壓2遍~3遍后,待破乳完成及開放交通。
5.小結
在瀝青混凝土路面設計和施工過程中,只有采取積極有效的設計方案和施工技術措施,減少或杜絕引起路面裂縫各種不利因素的發生,才能徹底有效解決瀝青混凝土路面的裂縫問題,有效提高瀝青混凝土路面工程的安全舒適行車質量水平。
參考文獻: