关键词:病害、成因剖析、防治策略
当沥青路面在历经竣工通车,并投入运营一段时间后,不少路段仿佛被岁月刻下了“伤痕”,会陆续出现各式各样的病害。在原养护规范里,沥青路面病害主要被划分为结构性破坏类和表现破坏这两大类别。然而,现行且更为细致的《公路沥青路面养护技术规范》(JrJ073.2 - 2001)则对其进行了更为精准的分类,将其细分为裂缝类、松散类、变形类以及其他类。其中,裂缝类又进一步细分为龟裂、不规则裂缝、纵缝、横缝;松散类包含坑槽和松散;变形类涵盖沉陷、车辙、波浪拥包;其他类则有泛油和修补损坏。接下来,让我们一同深入探究这些病害的成因,并探寻有效的防治措施。

一、龟裂:路面“衰老”的显著标志
龟裂,就如同路面肌肤上逐渐蔓延的皱纹,根据其严重程度可分为轻、中、重三个等级。轻度龟裂时,路面上的裂缝细如发丝,既没有散落的碎块,也没有明显的变形,仿佛只是路面在轻轻诉说着岁月的小烦恼;中度龟裂时,裂块变得清晰可见,裂缝也明显变宽,还伴随着轻度的变形,就像皱纹逐渐加深,开始影响路面的平整;重度龟裂则更为严重,裂块破碎不堪,裂缝宽得如同沟壑,变形也十分显著,此时的路面仿佛一位饱经沧桑的老人,满目疮痍。龟裂的发展通常是一个循序渐进的过程,从最初的轻度逐渐向重度演变。
产生原因
龟裂的产生并非偶然,而是多种因素共同作用的结果。首先,路基强度不足是导致龟裂的重要原因之一。当路基出现变形、下沉等情况时,就如同房屋的地基不稳,路面自然难以保持平整,从而引发龟裂。其次,基层局部强度不够也是罪魁祸首之一。例如,胶结料偏少,就像混凝土中的水泥不足,无法将集料紧密粘结在一起;集料离析,使得基层材料分布不均匀;压实度不足,导致基层不够密实,这些都会影响基层的强度和稳定性,进而引发龟裂。此外,面层强度欠缺同样不可忽视。如果面层空隙率过大,就像筛子的孔洞太大,雨水很容易渗入基层和面层,形成滞留水。同时,渗水还会引发唧浆现象,即水携带基层中的细料从裂缝中喷出,进一步破坏路面结构。矿料离析也会使面层模量变小,在重车的反复碾压下,面层就像被拉扯的橡皮筋,最终被拉断形成裂缝,进而演变成龟裂。
龟裂的危害
龟裂对路面的危害犹如一场悄无声息的“灾难”。当雨水渗入路面后,会在基层和面层之间形成滞留水,这就像在路面内部埋下了一颗“定时炸弹”。滞留水会引发基层唧浆,使面层产生动水压力。动水压力就像无数把小锤子,不断冲刷油石界面,久而久之,油石分离,路面变得松散。此外,在寒冷地区,滞留水还会对基层和面层造成冻融破坏。在冬季,水结冰后体积膨胀,会对基层和面层产生巨大的压力,使裂缝进一步发展。随着裂缝的不断扩大,基层和面层会遭受严重损坏,路面的使用寿命也会大大缩短。
二、不规则裂缝:路面的“不规则伤痕”
产生原因
不规则裂缝的出现,同样是多种因素交织的结果。路基不均匀下沉和变形会使路面发生扭曲,就像一张不平整的纸,从而出现不规则裂缝。基层施工时含水量偏大,施工后水分逐渐蒸发,基层会发生干缩。再加上冬季低温时的温缩作用,两者叠加效应更大。在超载车的反复碾压下,基层就像一块承受不住压力的木板,最终产生不规则裂缝。基层的集料组成设计不合理也是导致不规则裂缝的重要原因之一。如果细料和粉料过多,拉力不足,在干缩和温缩作用下,基层就像一块松软的蛋糕,容易产生裂缝。特别是局部胶结料偏少时,强度不足,在超载车的作用下,基层会发生变形,进而造成面层出现不规则裂缝。此外,沥青路面中沥青老化或沥青质量不佳,在冬季低温时,沥青会变得脆硬,就像玻璃一样,容易引发不规则裂缝。
施工控制措施
材料选择
材料选择是防治不规则裂缝的关键环节。材料的选择必须严格符合规范要求。例如,沥青的标号和品种需根据当地的气候条件进行选择。沥青在沥青路面抗冻稳定度方面的贡献率最大,可达89%。因此,沥青质量不仅要达标,数量也不能短缺。若按设计要求减少0.5%的沥青,路面寿命就会减少一半,原因就是沥青提前老化导致路面损坏。所以,沥青数量不仅要满足形成沥青膜与矿料进行物理吸附和化学吸附,还应在矿料和缝隙中留存一定数量的自由沥青,以抵抗过早老化。基层材料的规格和质量也应符合规范要求,在组成设计时要综合考虑各种因素,在满足强度要求的前提下,尽量少用细料、粉料和胶结材料,以减少干缩和温缩。
粒料基层含水量控制
在水泥稳定级配碎石施工时,含水量的控制至关重要。不少人在施工过程中控制含水量比最佳含水量高1% - 2%,甚至有人主张提高3%。水稳碎石试验室的含水量一般为5% - 6%,若提高2%或3%,必然导致含水量过大。含水量过大会带来诸多弊端。例如,在拌和机内一次加水过多,会使粉料和水泥成团,导致拌合不均匀、产生离析。压实时水膜过厚,会产生滑动,集料无法形成嵌挤,影响压实度,同时碾压中产生推移,影响平整度。危害最大的是会加大基层裂缝,尤其是干缩裂缝。因为水泥在硬化过程中只吸收水泥重量20%左右的水分,虽然硬化时体积会增加,但远小于失去水分的体积,这是产生干缩裂缝的主要原因。为防止上述弊端,施工时最好将含水量控制在最佳含水量范围内,并设法减少施工中的水分消耗。例如,采用翻斗运料车盖贴布、根据天气情况适当缩短施工路段长度、在下承层上洒水等措施。含水量最多不要超过1%,天气干燥时可在水分消失快的表面适量洒水,以保证表面湿润,便于成型。
养生
养生是保证基层质量的重要环节。养生不仅要及时,还要全面、无死角地进行。无论是下基层的二灰碎石,还是上基层的水稳碎石,都要保证表面湿润。就像给植物浇水一样,只有保持充足的水分,植物才能茁壮成长,基层材料也需要足够的水分来进行水化反应,提高强度和稳定性。
增加主骨料粒径和数量
适当提高粒料基层主骨料的粒径和数量,可增加基层的抗拉强度,减小温缩和干缩变形。在摊铺过程中要跟机检查,对于细料过多的路块要挖掉,更换标准混合料。就像给路面穿上了一层坚固的铠甲,使其能够更好地抵抗外界因素的影响。
三、纵裂:路面的“纵向裂痕”
产生的原因
纵裂的出现,主要有以下几个原因。在旧路加宽时,如果路基连接不牢固,压实度不足,就像两个拼接的积木没有拼好,容易出现松动,也可能是路基局部路段沉陷,导致路面出现纵向裂缝。此外,基层施工和面层施工时纵向接缝处理不佳,也是引发纵裂的重要原因。就像衣服的缝线不整齐,容易开裂一样,路面的纵向接缝处理不好,也容易出现裂缝。
施工预防措施
为了预防纵裂的发生,在路基加宽施工时,可在新旧路基之间铺上一层塑料格栅。塑料格栅就像一层坚韧的纽带,能够加强新旧路基的连接,防止产生纵向裂缝。无论是基层还是面层分两次以上摊铺,且采用两台摊铺机梯形作业时,中间接缝要错开50cm - 100cm,两台摊铺机距离错开10m - 20m。前幅混合料压实时不要到边,留15cm左右,待第二台摊铺机摊铺过后一起碾压。碾压时从未压实部分逐渐以15cm的错动碾压到新铺层,使纵向接缝连接牢固。若上面层路幅不太宽,尽量用一台摊铺机摊铺,以避免纵缝。就像拼接一幅完整的画卷,只有精心处理每一个细节,才能保证画卷的完整和美观。
四、横缝:路面的“横向伤痛”
横缝是沥青路面中最普遍、最严重的一种病害,无论是水稳碎石还是二灰碎石都难以幸免。水稳碎石有局部横缝和全幅长的横缝,一般在第二年就会出现;二灰碎石大部分有全幅横缝,也有半幅或局部横缝,大多在二年或三年以后出现。相比之下,二灰碎石的横缝较轻。
产生的原因
横缝的产生原因较为复杂。无论是二灰碎石还是水稳碎石,按规范要求的细料和粉料大多偏多,都在35% - 40%以上。细料和粉料过多会使主骨料无法形成嵌挤,而呈悬浮结构,导致抗拉强度很低。就像一堆散沙,没有凝聚力,容易分散。而且细料和粉料过多还会增加含水量和水泥用量,进一步加剧干缩裂缝。规范要求的7天水稳碎石强度偏高(3 - 5MPa),28天强度达到8 - 9MPa。如果胶结料水泥出现偏差,水泥偏高的路块强度将接近10MPa。强度越高,温缩和干缩系数越大,裂缝也就越多。就像一根绷紧的弦,拉得越紧,越容易断裂。路基低且含水量较高,再加上冬季温度很低时,路基的收缩裂缝会影响到路面的收缩裂缝。面层收缩,尤其是温缩会引起面层裂缝。例如,沥青混合料的收缩系数是25×10⁻⁶ - 40×10⁻⁶,而冬季气温骤降时所产生的抗应变能在300×10⁻⁶ - 500×10⁻⁶,远远超过了沥青混合料的极限抗拉应变能力,因此在比较薄弱的位置就会拉断形成裂缝。路面基层和面层施工时横向接缝处理不当也容易引起横向裂缝。沥青路面的横向裂缝主要是由基层裂缝引起的,其中干缩和温缩两种应力叠加后最容易引发横向裂缝。
横缝的预防
为了预防横缝的出现,粒料基层要增加粗骨料数量,适量减少细料和粉料数量。7天的无侧限抗压强度不要超过3MPa,28天强度不超过6MPa。当强度达不到要求时,要改变组成设计,尽量使水泥用量不大于5.5%。探索基层粒料结构也是一种有效的方法。就像沥青混合料中的矿料进行断级配设计一样,将最大料径加大到40mm后,相应增加骨料数量。二灰碎石用二灰和细料填充空隙,水稳碎石用水泥和细料填充空隙,使粗骨料形成完整的骨架结构,再用大吨位的压路机碾压使其紧密嵌锁,这样干缩和温缩自然会大大减小。路基低时,要加深边沟,加强排水设施,防止冬季路基含水量过高。就像给房屋做好排水系统,避免雨水积聚,损坏房屋基础。沥青路面施工要选用合适的沥青或改性沥青,尽量采用断级配的骨架型密实结构,提高抗变形能力。施工中要加强矿料级配和沥青含量均匀性的检测,确保受力均匀。为全面满足矿料级配均匀性要求,要加强检测,每台拌台站每半天至少检测一次,取样可在未碾压的铺层上,进行马歇尔试验和抽提试验,油石比不超过±0.3%(高速、一级公路),二级及二级以下公路可适当放宽。
综上分析,深入了解沥青混凝土路面病害产生的原因,关键不在于仅仅知晓这些原因,而在于在知晓原因后,在今后的沥青混凝土路面施工过程中,依据这些原因分析进一步提高施工质量。只有这样才能防止相同病害再次出现,从而不断提高施工人员素质,开拓进取,与时俱进,不断打造出更多优质工程,让我们的道路更加平整、安全、耐用。