淺談城市瀝青路面壽命的影響因素及防治措施
梁小波
【摘 要】本文分析了影響城市道路瀝青路面使用壽命的各種因素,提出了延長城市道路瀝青路面使用壽命的具體措施。 【關鍵詞】城市瀝青路面;壽命;工程質量;措施
1. 概述 由于瀝青路面具有表面平整、無接縫、振動小、噪音低、行車平穩舒適、養護維修簡便等優點,我國近年來建設的城市道路大多采用半剛性基層瀝青路面。但是,隨著城市人口和各種客運車輛的日益增長,城市道路所承受的交通壓力不斷加大,許多新修的瀝青路面使用時間不長就出現了各種病害。這一方面是由瀝青路面抗彎拉強度底、面層的溫度穩定性較差,另一方面則與城市道路的特點、施工質量、組織管理等有密切的關系。因此,深入分析影響城市道路瀝青路面質量的各種因素,尋求提高城市道路瀝青路面質量的各種對策,對延長城市道路瀝青路面的使用壽命、降低城市道路建設成本、方便城市居民的出行等都具有重要的意義。 2. 影響城市道路瀝青路面使用壽命的因素 城市道路的特點決定了城市道路瀝青路面的使用壽命受多種因素的影響,這些因素既有構造因素、施工因素,又有材料因素。具體說來,包括如下幾個方面: 2.1 路基。 城市道路的路基與公路的路基有很大區別。公路的路基給排水、通訊等地下設施很少,因此有利于大型機械設備的施工,施工質量有保證。而城市道路路下給水排水管線和構筑物縱橫交錯,給施工造成了很大困難,路基質量也受到影響。同時各種窖井往往造成地表水下滲,引起路基塌陷,造成路面損壞。 2.2 路面。 由于各種地下設施都必須在路面上留有出口,因此城市道路的路面上到處都是豎井的井蓋,嚴重影響了城市道路路面的平整度,在交通量日益增大的情況下,路面破壞的機率大大提高。同時城市道路路面的排水遠不如公路的排水順暢,很容易造成雨水下滲,引發路面的水侵害,影響路面的使用壽命。 2.3 路面交通。 為不影響市民出行,城市道路路面施工往往不中斷交通,邊通行邊施工。為給行人提供方便,還往往在夜間施工。這在方便人們出行的同時,卻給路面的施工質量留下了許多隱患。 2.4 施工。 不論是在路基中,還是在路面上,城市道路的施工都要受到許多地下設施的影響,機械化施工程度相對較低,人工操作的比重較大,其施工質量難以與高度機械化施工的公路相比。同時,施工過程中施工單位不按要求施工,如路基施工臨時排水系統不暢通,遇雨后大量的積水滲入下層路基,嚴重影響路基質量;在溝槽回填時,溝內積水未排除,或溝底淤泥未清除干凈而直接帶泥水回填土,結果造成回填土含水量飽和,不能夯實,待飽和水下滲后,將造成填土下陷,危及路基安全;有時在填土中帶有大石塊、大磚塊、大混凝土塊、大硬土塊等,妨礙土顆粒間相互擠緊,達不到整體密實效果,日后發生沉陷。這些現象都會對路基的穩定性造成影響,直到影響面層。 2.5 管理。 在城市道路的施工中,有許多項目屬于“獻禮工程”,為了在規定的時間內完成任務,不按規范要求進行施工,加上相關部門管理監督不到位,施工質量難以保證。 3. 延長城市道路瀝青路面使用壽命的措施 如上所述,影響城市道路瀝青路面使用壽命的因素是多方面的。因此,要延長城市道路瀝青路面使用壽命,必須相應地從多個方面采取措施。從路面材料的選用、路面結構的設計,到路基路面的施工等各個環節,都采取必要的措施,消除每個環節存在的隱患,從總體上提高路面質量,延長路面使用壽命。 3.1 保證集料質量。 在瀝青混合料中,集料重量一般占總重量的92%~96%,其體積一般占總體積的75%~85%。保證各種材料的質量對延長瀝青路面的壽命具有重要的意義。在城市道路的瀝青路面中,集料必須具有如下特性: 3.1.1 堅韌性。在瀝青混合料的生產、拌和、攤鋪、壓實等過程中,集料必須具有一定的抗壓碎、抗磨耗強度,能夠長期抵抗行車荷載的磨損作用,始終保持路面粗糙而不光滑。 3.1.2 堅固性。在大氣作用下,集料要具有抗風化或抗分解能力。 3.1.3 顆粒形狀。顆粒形狀會直接影響到混合料的施工和易性和壓實的難易程度,同樣會影響混合料的強度。不規則的、多棱角的顆粒,如軋碎石料,壓實后具有較好的嵌鎖和抗變形能力。 3.1.4 表面構造。具有粗糙表面的集料比具有光滑表面的集料同瀝青能夠更好地粘結,從而提高顆粒間的抗滑能力,使混合料具有較高強度。 3.1.5 礦粉。路面混合料集料中必須含有足夠的礦粉以提高混合料的穩定性和抗離析能力。但是,礦粉含量過高會使混合料中瀝青膜的厚度變薄,礦粉結團,影響施工和易性。 3.2 做好瀝青混合料級配設計。 混合料設計的目的是充分利用現有材料達到一個滿意的結果。一個完善的設計,即要考慮各種因素,又要考慮到經濟。級配類型的選擇很重要,如AC、AK結構都具有很強的優缺點:AC結構具有良好的密實性,但表面較細,抗滑指標難以保證,而且礦料組成中往往是粗骨料懸浮于細集料之中,在行車荷載作用下,容易出現車轍現象;AK結構具有很好的骨架,抗車轍能力強,粗糙的表面滿足了抗滑要求,但空隙率偏大,透水嚴重,容易出現水損破壞。實踐證明當瀝青混凝土空隙率在8%~13%時,瀝青混合料容易產生水損壞。 在進行級配設計時,應注意如下幾點: 3.2.1 穩定性。瀝青路面的穩定性是指其抵抗受力變形的能力。路面穩定性差的表現有車轍、搓板等。瀝青路面的穩定性取決于混合料的內摩阻力和粘結力。內摩阻力取決于顆粒形狀、表面構造、集料級配及混合料中的瀝青含量;粘結力是指混合料的內部固有結合力。瀝青粘結料主要用于保持集料顆粒間的接觸壓力。為了提高瀝青路面的高溫穩定性,可適當提高瀝青的某些技術指標,如含蠟量,規范GB50092-96中規定含蠟量要求不大于3%,由于蠟的熔點低(<60℃),如果蠟含量偏高,則其高溫穩定性就會降低,結構層易出現車轍。因此,建議含蠟量要求不大于2%。為了提高瀝青混合料的高溫穩定性,可采用提高粘結力和內磨擦阻力的方法。在混合料中增加粗礦料的含量,使瀝青混合料中具有殘留3%以上的空隙,就能提高混合料的內磨擦阻力。 3.2.2 耐久性。耐久性是指瀝青路面在大氣和交通荷載作用下抗離散的能力。大氣的作用會引起瀝青的氧化和揮發,水的凍融作用會引起集料的變化。一般說來,較高的瀝青含量、集料密級配及密實不透水的混合料可以提高瀝青路面的穩定性。較厚的瀝青膜抗老化能力相應增強。通過提高混合料的密實度、減少空隙率來提高瀝青路面的耐久性。混合料中使用堅韌的集料可提高穩定性、加強路面在行車荷載作用下的抗磨耗性能。堅固的集料能提高抗凍融能力和穩定性。良好的壓實不僅可以推遲裂縫的擴展,而且可以減輕瀝青在路面使用期限內的硬化。