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第三講瀝青路面質(zhì)量問(wèn)題分析第1頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一1常見損壞類型及其表現(xiàn)形式路面的破壞大體上分為兩類:一類是結(jié)構(gòu)性破壞,它是路面結(jié)構(gòu)的整體或其某一個(gè)或幾個(gè)組成部分的破壞,嚴(yán)重時(shí)可能達(dá)到不能支承車輛的荷載。結(jié)構(gòu)性破損的結(jié)果反映到路面上就是各種形狀的裂縫,如龜裂、塊裂、縱裂和橫裂。但有些結(jié)構(gòu)性損壞,如基層的開裂在擴(kuò)展道路表面之前是不可見的。正常的路面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性損壞是在汽車荷載和溫度應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的,可以是疲勞損壞、一次性損壞等。但裂縫也可能是由于路基下沉、路面材料品質(zhì)不良、施工控制不合格、滲水引起。第2頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第3頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一另一類是功能性破壞,即由于路面的不平整,使其不再具有預(yù)期的功能。這兩類破壞不一定同時(shí)發(fā)生,但都是逐漸積累起來(lái)的。瀝青路面應(yīng)能為行車提供安全舒適的行駛表面,具有一定的服務(wù)功能。路面功能性損壞主要表現(xiàn)在路面表面上,只影響路面的服務(wù)性能,對(duì)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重影響,其產(chǎn)生的原因往往可以從其表現(xiàn)形式判斷出來(lái)。由于功能性損壞主要影響行駛質(zhì)量和安全特性,一般用平整度、抗滑阻力、紋理深度、反光、噪聲等指標(biāo)評(píng)價(jià)。路面的多種損壞形式又影響到路面表面性能,如局部沉陷、車轍、波浪、修補(bǔ)、橋頭跳車等。
第4頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一推擠皺褶第5頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第6頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第7頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一路面破壞、破損具體分以下幾類:(l)縫類:龜裂、不規(guī)則裂、縱裂、橫裂;(2)松散類:坑槽、松散、麻面、脫皮;(3)變形類:沉陷、車轍、波浪、擁包;(4)其他類:泛油、修補(bǔ)損壞。從外觀表現(xiàn)形式上,瀝青路面的損壞可分為裂縫、變形、表面損壞和修補(bǔ)等四大類。第8頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一路面常見病害及原因分析確定路面破壞的原因是制定路面養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策的基礎(chǔ)。瀝青路面的任何一種損壞可能是由多種原因及其綜合作用引起的,因此必須從損壞的機(jī)理分析,通過(guò)細(xì)致的觀測(cè)和必要的室內(nèi)外試驗(yàn)分析確定。(1)裂縫瀝青路面開裂的主要原因,可分為兩大類:一種是由于行車荷載的作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)破壞裂縫。在車輪荷載的作用下,當(dāng)路面結(jié)構(gòu)層底部產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于其材料的抗拉強(qiáng)度時(shí),產(chǎn)生的開裂稱之為荷載裂縫。在車輪荷載作用下,半剛性基層底部產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力大于基層材料的抗拉強(qiáng)度,底部就會(huì)很快開裂,在行車荷載反復(fù)作用下,底部裂縫會(huì)逐漸擴(kuò)展到上部,并使瀝青面層產(chǎn)生開裂破壞。
第9頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第10頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第11頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一另一種主要是瀝青面層溫度變化而產(chǎn)生的溫度裂縫:包括低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫,稱之為非荷載裂縫。瀝青面層的非荷載裂縫主要是溫度裂縫。溫度裂縫主要是橫向裂縫,也有縱向裂縫。在寒冷地區(qū),一旦氣溫大幅度下降,在瀝青面層中產(chǎn)生較大溫度梯度,直接與大氣接觸的瀝青面層表面溫度迅速下降,而溫度向?yàn)r青面層底部傳遞需要一定的時(shí)間,瀝青面層內(nèi)部和底部與表面始終有溫差。瀝青層愈厚,表面與底面溫度差愈大。同時(shí)表面溫度變化率大于瀝青面層的溫度變化率,更大于瀝青層底部溫度變化率。瀝青面層表面產(chǎn)生的溫度收縮應(yīng)力一旦超過(guò)瀝青面層某一薄弱部位的抗拉強(qiáng)度,面層表面首先要開裂。這種反復(fù)作用下的溫度應(yīng)力使瀝青面層從表面開始產(chǎn)生溫度疲勞裂縫。第12頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一溫度疲勞開裂第13頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一盡管瀝青路面開裂的原因和裂縫的形式多種多樣,但行車荷載作用、瀝青面層溫度變化,是產(chǎn)生裂縫的主要原因。國(guó)內(nèi)外的調(diào)查研究表明,半剛性基層瀝青路面的反射裂縫是非荷載型,但有些情況下可能有溫度和荷載共同作用產(chǎn)生的?;旌狭蠑備仌r(shí)間過(guò)長(zhǎng),或接逢處理不當(dāng),接縫處壓實(shí)未達(dá)到要求,在行車作用下形成縱向裂縫;冬季氣溫下降,瀝青路面或基層收縮而成的裂縫,一般為與道路中線垂直的橫縫,土基干縮或凍縮產(chǎn)生的裂縫,亦以橫縫居多;路面整體強(qiáng)度不足,瀝青面層老化,形成閉合型的龜裂、網(wǎng)裂。影響裂縫破損的主要因素:瀝青及瀝青混合料的性質(zhì)、基層材料的性質(zhì)、氣候條件,特別是冬季氣溫及其變化、交通量和車輛的類型及施工因素等。第14頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第15頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一(2)坑槽瀝青路面的坑槽往往都有一個(gè)形成的過(guò)程,開始時(shí)是局部龜裂松散,在行車荷載和雨水等自然因素作用下逐步形成坑槽。①路面厚度不夠性坑槽路面下基層局部標(biāo)高控制不嚴(yán),導(dǎo)致瀝青上面層個(gè)別地方厚度不夠,在行車作用下,該處首先破損,形成坑槽。②粘結(jié)層不牢坑槽混合料拌和攤鋪時(shí),下層表面含有泥、灰等雜物,使上下層不能有效粘結(jié),而形成坑槽,如橋面上形成的坑。第16頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一水損害第17頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第18頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一③水損害性坑槽這種坑槽是瀝青混凝土路面早期破壞中最常見的坑槽,水損害破壞往往是從瀝青面層的中面層開始的。水分進(jìn)人瀝青路面,滯留在中面層,當(dāng)集料與瀝青膜剝離后,瀝青混合料不再是一個(gè)整體,集料在荷載的作用下,對(duì)基層產(chǎn)生了力的作用,使基層的局部松落形成灰漿,從路面的縫隙向上擠出來(lái),在瀝青路面上形成白色的卿漿。如此循環(huán)不斷,形成了水損害性坑槽。④運(yùn)營(yíng)期間車輛運(yùn)輸重物刮撞形成的坑槽一種情況為柴油、機(jī)油滴漏在路表面上,瀝青被稀釋后,粘結(jié)力降低,集料散失形成坑槽;鋼圈或車輛運(yùn)輸?shù)闹匚?,刮撞形成的坑槽;千斤頂頂出的坑槽;火燒形成的坑槽。⑤基層、底基層損壞產(chǎn)生翻漿形成的坑槽。第19頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一松散第20頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第21頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一(3)松散瀝青路面松散產(chǎn)生的原因主要有:①常溫季節(jié)由于瀝青混合料在運(yùn)輸途中時(shí)間過(guò)長(zhǎng),未加保溫,或到工地后堆放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)油溫低于攤鋪和碾壓溫度,或找補(bǔ)過(guò)晚,找補(bǔ)的瀝青混合料粘結(jié)不牢。②瀝青混合料炒制過(guò)火,瀝青結(jié)合料失去粘結(jié)力。③瀝青混合料的集料潮濕,或含泥量大,使礦料與瀝青粘結(jié)不牢;或冒雨攤鋪,瀝青粘結(jié)力下降,造成松散。④瀝青混合料油石比偏低,細(xì)料少,人工攤鋪摟平時(shí)粗料集中,表面不均勻,呈“睜眼”狀態(tài);或跟碾刷油滴灑路面,破壞瀝青粘聚礦料作用,而掉渣、脫落。⑤低溫季節(jié)施工,路面成型較慢或成型不好,在行車作用下,嵌縫料脫落,輕則掉渣,重則松散、脫落。第22頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一車轍第23頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第24頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一(4)車轍瀝青路面的車轍,被定義為在道路延長(zhǎng)方向車輪集中通過(guò)位置上所生成的連續(xù)的縱向變形。即在行車荷載重復(fù)作用下,路面產(chǎn)生累積永久性的帶狀凹槽。在高速公路路面損害中,車轍已成為一種較為普遍的病害。瀝青路面出現(xiàn)車轍主要原因如下:①瀝青混合料熱穩(wěn)定性不足。礦料級(jí)配不好,細(xì)集料偏多,集料未形成嵌鎖結(jié)構(gòu);瀝青用量偏高;瀝青針入度偏大或?yàn)r青質(zhì)量不好。
②由于雨水滲透侵蝕基層表面的粉料,使其軟化進(jìn)而形成車轍;③瀝青面層、基層施工時(shí)未充分壓實(shí),在車輛反復(fù)荷載的作用下,輪跡處被進(jìn)一步壓密而出現(xiàn)下陷,是車轍形成的主要原因,車轍主要出現(xiàn)在行車道上,超車道無(wú)明顯車轍。第25頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第26頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一(5)波浪、擁包波浪的產(chǎn)生,主要是由于瀝青灑布不均形成油壟;瀝青混合料級(jí)配偏細(xì),高溫季節(jié)經(jīng)過(guò)行車不斷撞擊而造成高低不平,交叉口、停車站、陡坡路段行車水平力作用較大的地方,最易產(chǎn)生波浪。在行車水平力作用下,瀝青面層材料的抗剪強(qiáng)度不足,則易產(chǎn)生推擠擁包。大多數(shù)擁包是由于所使用的瀝青稠度偏低,用量偏多,熱穩(wěn)定性不好;瀝青混凝土面層過(guò)厚;因混合料中礦料級(jí)配不好,細(xì)料偏多而產(chǎn)生;基層或下面層未經(jīng)充分壓實(shí),強(qiáng)度不足,發(fā)生變形位移。
第27頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第28頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一(6)網(wǎng)裂網(wǎng)裂形成的主要原因:路面出現(xiàn)裂縫未及時(shí)封堵,雨水下滲后,在行車輪胎的強(qiáng)力泵吸作用下,基層的灰漿被吸出,導(dǎo)致基層破碎松散、瀝青層破壞而下陷;基層局部成形不好、強(qiáng)度不夠,在行車荷載反復(fù)作用下,發(fā)生路面網(wǎng)裂,雨水下滲后因漿被吸出或擠出而下降,這種形式病害主要發(fā)生在行車道,嚴(yán)重之處基層完全破壞。第29頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一泛油第30頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第31頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第32頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一(7)泛油大多是由于混合料中瀝青用量偏多,瀝青稠度太低等原因引起的,但有時(shí)也可能由于低溫季節(jié)施工,表面嵌縫料散失過(guò)多,待氣溫變暖之后,在行車作用下,礦料下擠,瀝青上泛,表面形成油層而引起泛油。第33頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第34頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一(8)翻漿在行車作用下路面發(fā)生彈簧、裂紋、松散、鼓包、冒泥漿等程度不同的破壞。翻漿是多種因素綜合作用的結(jié)果。①基層用料不當(dāng),或拌和不勻,細(xì)料過(guò)多。由于其水穩(wěn)性差,遇水后軟化,在行車作用下漿水上冒。②低溫季節(jié)施工的半剛性基層,強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢,而路面開放交通過(guò)早,在行車與雨水作用下使基層表面粉化,形成漿水。③冰凍地區(qū)的基層,冬季水分積聚成冰,春天解凍時(shí)翻漿。④瀝青面層厚度較薄,空隙率較大,未設(shè)置下封層和沒(méi)有采取結(jié)構(gòu)層內(nèi)排水設(shè)施,促使雨水下滲,加速翻漿的形成。⑤表面處治和貫人式面層竣工初期,由于行車作用次數(shù)不多,結(jié)構(gòu)層尚未達(dá)到應(yīng)有密實(shí)度就遇到雨季使?jié)B水增多,基層翻漿。第35頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一第36頁(yè),共38頁(yè),2023年,2月20日,星期一(9)沉陷路面沉陷一般是由于基層局部成形不足,強(qiáng)度不夠,在行車荷載和自然因素等作用下形成的。大面積沉陷則往往是由于填方路基的不均勻沉降或局部滑移引起的。橋頭沉陷產(chǎn)生和形成的原因很多,包括地基地質(zhì)條件、填料、施工材料,以及設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、施工方面的諸多因素。其產(chǎn)生的直接原因是剛性橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物與柔性路堤連接處在行車荷載的反復(fù)作用下,填土自身固結(jié)沉降過(guò)程中產(chǎn)生較大的差異沉降變形。影響橋頭差異沉降的因素很多,如路堤填
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