高速公路瀝青路面破損類型及原因分析與對(duì)策研究

1、 網(wǎng)絡(luò)高等教育專 科 生 畢 業(yè) 大 作 業(yè) 題 目： 高速公路瀝青路面破損類型及原因分析與對(duì)策研究 學(xué)習(xí)中心： 天津?qū)幒訆W鵬 層 次： 高中起點(diǎn)?？?專 業(yè)： 土木工程 年 級(jí)： 2009年 秋 季 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 陶瑜棋 指導(dǎo)教師： 顏慶麗 完成日期： 2011年 7月31日 內(nèi)容摘要高速公路瀝青路面破損的原因十分復(fù)雜，涉及到工程設(shè)計(jì)、施工管理、營(yíng)運(yùn)養(yǎng)護(hù)以及地質(zhì)氣候等方方面面的因素，我們主要從瀝青混凝土使用過(guò)程中對(duì)瀝青路面破損的成因，并結(jié)合工作實(shí)際提出相應(yīng)的防治措施。關(guān)鍵詞：高速公路；瀝青混凝土；病害成因；對(duì)策研究； 目 錄內(nèi)容摘要I引 言11 破損類型21.1 裂縫類21.2 松散類

2、21.3 變形類21.4 其他類22橋面鋪裝病害處置對(duì)策42.1開槽修補(bǔ)法42.2非開槽修補(bǔ)法即傳統(tǒng)修補(bǔ)法52.3傳統(tǒng)修補(bǔ)法和開槽式修補(bǔ)法的比較52.4改性乳化瀝青稀漿封層72.5與其他道路養(yǎng)護(hù)方法相比較43瀝青混合料預(yù)防措施104總結(jié)10參考文獻(xiàn)11引 言 高速公路由于其具有高車速、重交通、大流量的特點(diǎn)，在使用過(guò)程中，會(huì)在行車荷載及環(huán)境因素的作用下，造成高速公路路面產(chǎn)生各種各樣的病害，給安全行車帶來(lái)了巨大安全隱患。因此，對(duì)此類病害的處理，即路面維修的質(zhì)量就顯得尤為重要。 1 高速公路瀝青混凝土破損現(xiàn)象高速公路路面直接承受行車荷載、連體變形環(huán)境因素的作用，伴隨著高速公路運(yùn)營(yíng)

3、年限的增加、一些施工設(shè)計(jì)因素、超載車輛的行駛等因素也加快了路面病害的產(chǎn)生和發(fā)展，以至于路面出現(xiàn)了裂縫、車轍等病害，對(duì)發(fā)現(xiàn)的病害應(yīng)該盡早進(jìn)行控制，及時(shí)的根據(jù)工作具體情況進(jìn)行相應(yīng)的治理與防護(hù)，這樣才能更好保證高速公路服務(wù)水平。 1.1 裂縫類 裂縫產(chǎn)生的原因及其表現(xiàn)形式是很復(fù)雜的。按其成因分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩類；按其形式分則有縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂與網(wǎng)裂幾種。形成的原因不同。裂縫的分布形式也不一樣。(1)橫向裂縫：這種病害比較普通，主要由于瀝青面層溫度收縮和半剛性基層的干縮或溫縮引起。路基壓實(shí)度不足也會(huì)引起這種病害。(2)縱向裂縫：大多發(fā)生在半填半挖路基或路面加寬處，主要由路

4、基的不均勻沉降造成 。(3)龜裂：其初始形態(tài)是沿輪跡帶出現(xiàn)單條或多條平行縱縫，逐漸在縱縫間出現(xiàn)橫向或斜向連接縫形成龜裂。主要是由于路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足引起。1.2 松散類 松散多發(fā)生在瀝青路面使用的初期，其原因是使用的瀝青稠度偏低，用量偏少，與礦料的粘附力不足；或?yàn)r青加熱過(guò)高失去粘性；或所用礦料過(guò)濕、鋪撤不勻以及嵌縫料不合規(guī)格而未能被瀝青牢固粘結(jié)所致?；鶎踊蛲粱鶟褴涀冃?，也可導(dǎo)致松散產(chǎn)生。 1.3 變形類 首先鋪裝層瀝青混合料設(shè)計(jì)孔隙率偏大或者施工時(shí)出現(xiàn)離析、壓實(shí)不足，導(dǎo)致孔隙率更大，鋪裝層在水或者冰凍作用下，瀝青逐漸失去，與礦料的粘合力，從礦料表面脫落，在車輛的作用下瀝青混凝土鋪裝層出現(xiàn)松散狀態(tài)

5、，以骨料從鋪裝層脫落形成坑槽；其次由于施工中瀝青混合料加熱溫度過(guò)高，致使瀝青老化失去粘結(jié)力，造成瀝青從礦料表面脫落所致；其次橋面不平整，在行車和溫度荷載的作用下，造成這些地方鋪裝層內(nèi)產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的點(diǎn)損失，然后逐漸四周擴(kuò)散，而形成變形。 (1)車轍：表現(xiàn)為沿行車帶出現(xiàn)橫向高差，主要是由于瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)不合理，穩(wěn)定性差或由于基層及面層施工時(shí)壓實(shí)度不足，使輪跡帶處的面層和基層材料在行車荷載反復(fù)作用下出現(xiàn)固結(jié)變形和側(cè)向剪切位移引起。另外，重載和超載車輛過(guò)多也是產(chǎn)生車轍的重要原因。 (2)波浪：主要原因是路面組成材料設(shè)計(jì)不合理或施工質(zhì)量差，導(dǎo)致路面材料不足以抵抗車輪水平力的

6、作用；在縱坡段，由于高溫的原因也會(huì)出現(xiàn)這種病害。1.4其他類(1)滑溜 滑溜主要起因于路面光滑，這是由于路面在行車水平力的作用下表層骨料被磨光或?yàn)r青路面泛油所造成的。(2)脫皮脫皮是瀝青面層在行車作用下產(chǎn)生大塊的片狀剝落現(xiàn)象(3)沉陷：主要是路基壓實(shí)度不足引起的，特別是在一些高填方和壓實(shí)困難的半填半挖路段以及構(gòu)造物兩端出現(xiàn)。2.1開槽修補(bǔ)法  開槽修補(bǔ)法適合中小裂縫，是較好的裂縫處理方法，使用的設(shè)備包括開槽機(jī)和灌縫機(jī)，補(bǔ)縫材料采用針對(duì)裂縫修補(bǔ)專門設(shè)計(jì)的密封膠(改性瀝青聚合物),開槽尺寸至少為lcm寬，l3cm深，開槽的深度比不應(yīng)超過(guò)2：l，深度比越小越好。開槽修補(bǔ)法的施工工藝流程如下

7、： (1)準(zhǔn)備工作：檢查開槽機(jī)和灌縫機(jī)，確保其技術(shù)狀況良好：根據(jù)路面裂縫的具體情況，確定補(bǔ)縫設(shè)計(jì)方案；啟動(dòng)灌縫機(jī)并向密封膠加熱罐內(nèi)添加密封膠，將密封膠加熱、攪拌至l90 ，不能超過(guò)200 ；加熱期間將灌縫機(jī)拖掛在卡車后面，并把密封膠、隔離墩、安全指示標(biāo)牌、開槽機(jī)和肩背式吹風(fēng)機(jī)等裝在卡車上，拖到預(yù)定施T地點(diǎn)，按公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程(JTG H302004)的規(guī)定作為施工區(qū)進(jìn)行作業(yè)。 (2)開槽：按照設(shè)計(jì)的開槽尺寸，預(yù)先調(diào)節(jié)好開槽機(jī)開槽深度，然后進(jìn)行開槽作業(yè)。作業(yè)時(shí)，根據(jù)裂縫寬度種類情況，及時(shí)調(diào)節(jié)開槽尺寸，滿足最低設(shè)計(jì)要求。 (3)清槽：用肩背式吹風(fēng)機(jī)將槽內(nèi)的碎渣及裂縫兩側(cè)至少l0cm范圍內(nèi)的灰塵

8、徹底清掃干凈。 (4)灌縫： 若在氣溫低于4時(shí)灌縫，灌縫機(jī)須配有預(yù)熱設(shè)備對(duì)開槽部位進(jìn)行預(yù)熱，若在此溫度下不預(yù)熱就進(jìn)行補(bǔ)縫，會(huì)降低密封膠的粘結(jié)力；如果在氣溫高于4時(shí)灌縫，可不進(jìn)行預(yù)熱，一般預(yù)熱后的補(bǔ)縫效果要好、在密封膠加熱溫度達(dá)到190左右時(shí)，用灌縫機(jī)帶有刮平器的壓力噴頭將密封膠均勻地灌入槽內(nèi)，并在裂縫兩側(cè)拖成一定寬度與厚度的封層。 (5)養(yǎng)護(hù)：密封膠灌縫后，在密封膠充分冷卻并把路面上的碎渣清掃干凈以后，才能開放交通。 一般冷卻時(shí)間為15分鐘左右，具體開放交通時(shí)間可根據(jù)氣溫情況靈活掌握。 22 非開槽修補(bǔ)法即傳統(tǒng)修補(bǔ)法 非開槽修補(bǔ)法適合對(duì)微裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，根據(jù)使用材料的不同，這種修補(bǔ)法可以分為熱補(bǔ)

9、和冷補(bǔ)2種。 (1) AH110#重交通石油瀝青熱補(bǔ)施工機(jī)具設(shè)備瀝青熱熔和噴涂設(shè)備(安裝在工程車上)。施工工藝：準(zhǔn)備工作備料加熱熔解AH110#重交通石油瀝青清除裂縫四周灰塵騎縫噴涂熱熔石油瀝青抹板抹平自然冷卻開放交通。 (2)改性乳化瀝青冷補(bǔ)施工改性乳化瀝青是液態(tài)的混合冷補(bǔ)材料，對(duì)機(jī)具設(shè)備無(wú)特殊要求，現(xiàn)場(chǎng)攪拌后人工刮涂封縫(最少3遍).施工工藝：準(zhǔn)備工作清縫人工拌料人工刮涂一次固化二次刮涂固化三次刮涂固化開放交通(固化時(shí)間l520 min)。 2.2 傳統(tǒng)修補(bǔ)法和開槽式修補(bǔ)法的比較(1)對(duì)于傳統(tǒng)修補(bǔ)法，無(wú)論是采用重交通石油瀝青還是改性乳化瀝青灌縫，雖然施工設(shè)備費(fèi)用投入幾乎沒(méi)有，初期施工造價(jià)較

10、低，但隨著表層及基層的溫度收縮，最多不超過(guò)1年，維修后的裂縫又在原灌縫位置重新開裂，其失效率占80以上，只好第二年重新修補(bǔ)。這樣經(jīng)常的維修，不僅增加了養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，而且頻繁的養(yǎng)護(hù)作業(yè)會(huì)造成行車的諸多不便和不安全因素。5年內(nèi)每延米工程總造價(jià)為l5元左右。 (2)對(duì)于開槽式修補(bǔ)法，雖然初期施工設(shè)備費(fèi)用投入較高，初期施工造價(jià)較高，但其使用壽命大為延長(zhǎng)，裂縫密封的效果好，有效率大為提高，使用5年后，開槽式修補(bǔ)處理裂縫的有效率為85，5年內(nèi)每延米工程總造價(jià)為ll元左右。 (3)傳統(tǒng)修補(bǔ)法適合處理微裂縫和對(duì)中小裂縫進(jìn)行臨時(shí)應(yīng)急處理；開槽式修補(bǔ)對(duì)中小裂縫進(jìn)行一次修補(bǔ)可以保持5年以上，一次修補(bǔ)多年受益。 23 稀

11、漿封層稀漿封層技術(shù)對(duì)于新、舊路面的老化、裂縫、光滑、松散、坑槽等病害能起到預(yù)防和維修的作用，使路面的防水、抗滑、平整、耐磨性能迅速提高。近年來(lái)。由于稀漿封層施工的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，施工質(zhì)量提高和成本的降低，稀漿封層已廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路的早期維修養(yǎng)護(hù)上。24 改性乳化瀝青稀漿封層 該性乳化瀝青是一種高溫抗流變、低溫抗脆裂，耐候性、抗磨性、抗老化性優(yōu)良的路面鋪筑材料，對(duì)于降低路面的透水系數(shù)，治理路面的初期病害，增大路面的平整度和摩擦系數(shù)，起到很好的作用。改性乳化瀝青稀漿封層是一種由水質(zhì)高分子改性乳化瀝青與軋碎密集料、礦物填料、水和添加劑組成的表面處治層，特點(diǎn)是可以進(jìn)行薄層攤鋪，凝固快，主要用于路面

12、構(gòu)造修整、龜裂、車轍等病害的處治，也可用于密封和提高路面的抗滑處治。但改性乳化瀝青稀漿和其他薄層處治一樣，只適用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的路段，彎沉值不夠時(shí)必須補(bǔ)強(qiáng)后再施工。 25 與其他道路養(yǎng)護(hù)方法相比教 (1)與熱瀝青混合料鋪筑相比，熱瀝青混合料攤鋪厚度25cm，每平方米造價(jià)l82O元；改性乳化瀝青稀漿封層攤鋪厚度1cm，每平方米造價(jià)l3元左右，平均使用壽命為68年，可節(jié)約瀝青1520，按路面11m寬計(jì)算每公里節(jié)約資金8.811萬(wàn)元。因?yàn)楦男匀榛癁r青稀漿封層在5以上即可施工，因此可以延長(zhǎng)施工時(shí)間12個(gè)月，且減少環(huán)境污染、施工簡(jiǎn)便、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約設(shè)備能源。改善施工條件。  (2)普通乳化瀝

13、青稀漿封層開放交通時(shí)間需要4h，改性乳化瀝青稀漿封層開放時(shí)間只要0.51h，中斷交通時(shí)間大大縮短或半幅施工 ，半幅開放交通 ，使成本直接下降。 (3)改性乳化瀝青自身有較好的彈性和高低溫性能，改性稀漿封層混合料有較好的物理性能，因此，改性乳化瀝青稀漿封層可以修復(fù)或減少路面病害，延長(zhǎng)封層的使用年限，年使用成本比普通乳化瀝青稀漿封層要低 (4)由于改性乳化瀝青稀漿封層具有較好的防水和抗滑性能，而且縮短了開放交通時(shí)間。提高了路面的使用性能和機(jī)械設(shè)備利用率及勞動(dòng)效率。極大地避免了夏季突然暴雨造成的水毀損失，每年可節(jié)約23萬(wàn)元。從縮短車輛停滯方面考慮。節(jié)約運(yùn)輸時(shí)間、減少車輛、商品在途中費(fèi)用。其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)

14、效益不可估量。 3 瀝青混合料預(yù)防措施       （1）嚴(yán)把配制瀝青混凝土原材料的質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)對(duì)石料場(chǎng)生產(chǎn)碎石和石  規(guī)格的控制。在原材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，要按規(guī)定中的質(zhì)量要求進(jìn)行檢驗(yàn)，決不能將不任何不符合規(guī)范要求的原材料用來(lái)配制瀝青混凝土。         （2）選擇合適適宜的瀝青材料，是避免或減輕以上質(zhì)量病害的重要預(yù)防措施。在選擇瀝青材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別注意瀝青品種、瀝青級(jí)別、針入度、延度、溶解度、黏度、蒸發(fā)殘留量和瀝青用量等，一般應(yīng)

15、選用溫度穩(wěn)定性好的道路石油瀝青或改性瀝青，瀝青的用量應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，并要嚴(yán)格控制其摻量。         （3）嚴(yán)格控制瀝青混凝土的生產(chǎn)配和比，加強(qiáng)鋪筑后的施工碾壓，使成型后的瀝青路面符合壓實(shí)度和平整度的要求。當(dāng)采用連續(xù)級(jí)配粗粒式瀝青混凝土?xí)r，應(yīng)控制瀝青含量，加足礦粉，適當(dāng)增加粗集料的比例，使剩余空隙率不宜過(guò)大或過(guò)小，一般控制在3%5%為宜。另外，SMA的級(jí)配采用間斷級(jí)配，也是一種具有優(yōu)良高溫穩(wěn)定性的混合料，目前在使用中出現(xiàn)的車轍、擁包、搓板等質(zhì)量病害很少。          （4）在瀝青混合料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，要進(jìn)行溫度測(cè)量，對(duì)出場(chǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、結(jié)塊、以及不符合設(shè)計(jì)要求的嚴(yán)禁使用。雨天以及攤鋪路面基礎(chǔ)有積水的情況下。嚴(yán)禁施工。 總結(jié)   鑒于目前瀝青混凝土路面病害早期化的特點(diǎn)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，更為重要的是應(yīng)該加強(qiáng)施工管理、提高現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，規(guī)范