早期病害防治

早期病害防治（通用11篇）

早期病害防治 篇1

随着我国城市经济的发展, 城市交通量日益增大, 城市道路路面面临着严峻的考验。很多城市道路的沥青路面均呈现出一定的早期破坏现象, 如裂缝、沉陷、推移、坑槽、泛油等。为了确保车辆在公路上快速、安全、舒适地行驶, 对此, 现就其产生的原因及养护对策作出分析。

一、城市道路沥青路面早期病害的表现形式及其原因

城市道路沥青路面早期病害主要表现为:局部沉陷、裂缝、车辙、坑槽、面层松散等。

1、裂缝

裂缝是路面早期病害较普遍的现象之一, 它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化, 导致路面承载力下降, 加速路面破坏。常表现为纵向裂缝、横向裂缝、纵横交错的龟裂等形态, 有时还伴随其它现象同时出现。

(1) 横向裂缝

横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣, 或由于车辆严重超载, 致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而开裂。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式, 它有两种情况。沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。

(2) 纵向裂缝

纵向裂缝有两种情况:一种情况是由于路基压实度不均匀, 路面不均匀沉陷而引起的。另一种情况是沥青面层分幅摊铺时, 两幅接茬未处理好, 在行车荷载作用下, 易行成纵缝。纵向裂缝多发于半填半挖路基处, 主要由路基的不均匀沉降造成。

(3) 龟裂

通常是沿轨迹带出现单条或多条平行纵缝, 逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝, 主要是由路面结构强度不足引起。

2、车辙

车辙是在行车荷载重复作用下, 路面产生累积永久性的带状凹槽。主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足, 使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起。

3、推移

主要是由于路面组成材料设计不合理或施工质量差, 导致路面材料不足以抵抗车轮水平压力的作用。

4、松散

主要是采用的沥青粘结力差, 沥青用量偏少, 或所用的矿料过湿, 铺撒不匀, 或所用的嵌缝料不合格而未能被沥青粘牢。

5、坑槽

主要是因为面层的网裂、龟裂后不及时养护而逐渐形成的。另外基层局部强度不足, 在行车作用下也易产生坑槽。它是由龟裂和松散等其它损坏进一步发展的结果。

6、沉陷

一般是由基层局部成形不足, 强度不够, 在行车载荷和自然因素等作用下形成的。对于大面积沉陷往往是由于路基 (高填方地段) 不均匀沉降或局部滑移面引起的, 主要原因是路基压实度不足。

7、泛油

泛油时面层材料粘结力降低, 易被车轮粘着带走而出现坑槽;被带走的面层材料落下处则形成油包。其原因是沥青材料热稳定性不良;面层材料组成不当, 如沥青用量过大等。

二、我国城市道路沥青路面发生早期病害的原因分析

1、车辆超载的影响

随着经济的发展, 严重超载现象已经是造成路面早期破坏的主要原因之一。我国经济的迅速发展, 使城市道路上的交通量增长非常快, 一些企业从自身利益出发, 货车严重超载行驶, 使路面加速破坏。

2、施工与养护的影响

(1) 沥青混合料的拌和、摊铺和压实。摊铺和压实两项工作是路面施工的重要环节。摊铺质量不好往往伴随着裂缝、车辙等病害的发生。摊铺过程中除严格按《规范》的要求施工外, 还应着重控制摊铺温度、供料速度与前进速度相协调、防止大料滚动离析等环节。

(2) 养护与管理。路面早期养护措施不及时、不完善等也是城市道路沥青

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路面产生早期病害的原因。允许超载车辆进入城市道路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。

三、防止城市道路沥青路面发生早期病害应该采取的措施

1、根据实际情况确定并严格控制城市道路沥青路面设计、施工各项指标, 严把质量关, 科学合理地安排工期。

2、强化施工管理, 提高工序控制的科学性。

3、保证现场试验数据的完整和准确, 杜绝弄虚作假。

特别是沥青材料、砂石料的试验数据, 必须做到抽样合理, 数据真实保证沥青路面材料的路用性能。对高路堤、软基处理、填挖结合处、结构物两端填土等重点部位的施工重点监控, 防止不均匀沉降影响沥青路面的使用性能。

4、重视并协调城市道路沥青路面的

压实度、均匀度、平整度和构造深度等指标, 特别处理好平整度与压实度的关系。

5、优化城市道路的排水设计, 防止水损坏。

6、重视半刚性基层的养护, 防止反射裂缝的出现。

7、交通执法部门与其它行业主管部门联合执法, 大力打击超载运输, 保证城市道路的正常使用。

8、加强养护管理。

提高养护管理水平。经验表明, 科学有效的养护不但保证了城市道路沥青路面的服务性能, 也是防止早期病害的进一步发展、节省养护资金的有效手段。

四、结语

路面早期病害现象已成为沥青路面破坏的主要原因, 各级交通管理部门早已认识到这一严重问题, 并根据其原因从路面设计、原材料进场到具体施工, 有针对性采取一系列预防和改善措施。同时, 建立健全质量保证体系, 从管理、设计到施工, 层层重视、层层控制、层层落实, 从根本上减少沥青路面的早期病害现象, 使沥青路面养护管理水平更上一个新台阶。

摘要：根据我国的城市道路普遍出现的早期病害现象, 论述了沥青路面早期病害的原因, 介绍了沥青路面病害因素的分析及预防措施的问题。

关键词：沥青路面,早期病害,防治技术

早期病害防治 篇2

关键词：沥青混凝土路面；早期病害；成因；防治措施

近些年来，随着我国经济的快速发展和人们出行需求的不断增加，促进了公路建设迅猛发展，大批的公路工程被不断建设并投入使用之中。但是，沥青混凝土路面的早期病害严重阻碍了公路正常功能的发挥，甚至还会引起安全事故，因此，对沥青混凝土路面早期病害进行分析，探究合理的防治措施，具有十分重要的现实意义。

一、沥青混凝土路面早期病害及其成因

（一）路面裂缝

路面裂缝按照其开裂方向不同，可以分为横向裂缝和纵向裂缝两种，其成因也有所不同。首先，横向裂缝主要是由于温度应力因素引起的，当路面长时间处于温度变化较为频繁和剧烈的环境中时，其表面与下层的沥青都会出现老化问题，从而削弱了其抗裂能力，引起疲劳裂缝。其次，纵向裂缝主要与地基和填土因素有关，它是由施工过程中横向的地基与填土均匀性处理不到位而导致的，尤其是在对旧路基拓展时，更容易出现纵向裂缝问题。

（二）路面水破坏

路面水破坏按照其表现形式的不同，主要有坑洞、撤槽、网裂等几种，其成因多有以下几方面：（1）沥青混凝土的配合比控制不到位；（2）搅拌过程时间过短或过长；（3）碾压过程没达到相应的压实度等。以上这些因素都会导致完成的沥青混凝土路面存在较多的空隙，从而使大量的水渗入其中，在长时间行车和灾后，使其沥青层出现破损，进而引起混凝土中的石料、灰浆等被甩出或挤压，形成网列、坑洞、撤槽等问题。

（三）路面松散

路面松散是指沥青混凝土表面层中集料颗粒脱落现象，其原因有以下三点。

首先，集料颗粒含泥量过高：集料颗粒周边的粉尘过多，将其与沥青膜相隔离，削弱了沥青膜对颗粒的粘结力，从而使得集料颗粒在行车摩擦力作用下脱落。

其次，细集料含量不足，在表面离析位置缺少相应的细集料，导致其上的粗集料之间直接接触，从而使得集料与沥青膜之间的相连点严重不足，在沥青长时间使用老化剥落后，集料与沥青间的粘结力就会降低，在行车摩擦力或水冻结作用下，造成离析面上集料颗粒脱落。

第三，密实度不达标，在沥青混凝土路面的碾压过程中，路面的密实度没有达到相应标准要求，从而引起混合料中集料脱落问题，导致路面出现松散。

（四）路面推移

路面推移是指在行车荷载作用下，路面出现向前后的推移、拥包或波浪等现象。推移是主要是由于路面基层没做好清洁工作或透油层撒布均匀性较差，影响了基层与沥青面层之间的粘结性，从而使路面接缝处在行车作用下出现推移、拥包等问题。

（五）路面泛油

路面泛油是指沥青混凝土路面中的沥青从下部或内部移动到上部，导致表面沥青过多的问题，其主要是由于混合料中沥青含量过高而引起的。当沥青混凝土路面完工投入后，在首次遇到夏季时，连续高温天气使路面中的沥青出现一定程度的软化，再加上大量的车辆荷载，比较容易引起路面内部沥青上移形成泛油。

二、沥青混凝土路面早期病害的防治措施

沥青混凝土路面早期病害其成因各有不同，因此，在防治上，需要根据病害成因分别采取有针对性的措施。

（一）裂缝防治

针对横向裂缝，可以通过采用性能较为优异的沥青材料，来提高沥青面层抗裂缝和抗老化能力；同时，在确定了材料后，还可以在允许范围内降低沥青浓度的方式来削弱其内的温度应力；另外，提高沥青混凝土路面的压实度，降低其孔隙率，都能够在一定程度上减少横向裂缝发生的概率。

针对纵向裂缝，防治措施主要有控制路基填土厚度、填料均匀度以及做好纵向冷接缝的处理等。

（二）水破坏防治

根据水破坏形成的原因，防治主要可以从以下几方面着手：（1）加强对沥青混凝土配料比的控制，以提高其整体性；（2）在混合料中添加抗剥落剂，从而提升沥青的粘附性，保证其与碎石之间的强力粘结；（3）加强对路面碾压等工序的控制，保证路面密实度等达到相关标准要求；（4）做好路面行车控制，尽量避免超载车辆通过。

（三）松散防治

在对路面松散问题的防治上，主要需要从材料选择和施工环境控制两个方面着手。首先，在材料选择上，需要严格的控制材料中细集料的总量、含泥量以及矿粉含量，以保证其粘结力能够使路面中的集料充分与沥青膜结合；同时，控制混合料的搅拌程度，保证其均匀，以避免离析问题的产生。其次，尽量避免在高温条件下施工，以防止出现沥青老化问题，给沥青的粘附性造成负面影响；同时，施工温度也不易过低，否则会给路面碾压过程造成阻碍，导致路面的压实度不足，从而造成路面孔隙率超出标准要求。

（四）推移防治

推移问题的产生主要与路面基层和透油层有关，因此，在防治时，也需要从这两方面入手。首先，做好路面基层的清洁工作，加强对其平整度的控制，为路面施工创造良好条件；其次，在透油层撒布时，要合理控制用量，并做到撒布均匀，从而增强基层与面层间的作用力。

（五）泛油防治

针对路面泛油问题，在防治上，主要通过控制混合料中沥青含量来实现。在施工前，根据工程实际与相关规范要求，计算出最佳沥青用量，并做好混合料的配合比控制，在施工中，需要加强对施工质量的检测，以提高其对车辆水平荷载的抵抗能力。

三、结语

沥青混凝土路面的早期病害对于公路安全有着严重威胁，因此，必须加强对其防治。在防治措施上，主要根据病害形成原因的不同，采取针对性的处理方法，来有效降低早期病害发生的概率，提高沥青混凝土路面的安全性。

参考文献：

[1] 黄松.沥青路面早期病害成因与对策[J].工程与建设.2008（03）

[2] 丁丽.浅谈高等级公路沥青路面病害与养护[J].价值工程. 2010（09）

水泥混凝土面板早期病害防治探讨 篇3

水泥混凝土路面施工, 采用滑模摊铺机作业, 机械化程度高、施工连续且速度快, 质量有保证。但由于施工速度快, 必须连续作业, 在混合料供应、拌和设备和运输能力与摊铺机保持一定速度上, 对用料相匹配、下承层准备、施工环境条件、现场施工管理提出更高的要求。在参与施工管理的某城市Ⅱ级主干道, 建设中的小城镇主要配套道路, 全长5.0Km。水泥混凝土路面双向四车道2×7.5m。滑模施工作业, 为保证质量达到《公路工程质量检验评定标准》 (JTG F80/1-2004) 的要求。外观坚定指出:“ (1) 混凝土板的断裂块数:高速公路和一级公路不得超过评定路段混凝土板的0.2%, 对于裂板断板应采用适当措施予以处理; (2) 混凝土板表面的脱皮、印痕、裂缝和缺边掉脚现象, 对于高速和一级公路, 有上述缺陷的面积不得超过受检面积的0.2%”。条文说明指出:“ (1) 混凝土板的断裂层路面质量不合格问题, 是不允许出现的, 多数施工单位均做返工处理。但据国外资料显示, 个别断板尚难以避免, 故列为允许0.2%和0.4%板块断裂, 超过则要扣分”。据上述要求, 针对工程施工中可能导致早期产生的裂纹、裂缝和断板的多种因素, 本文就预防措施和处置方法进行探讨。

2 滑模摊铺早期病害现象和原因

早期病害主要有裂纹、裂缝和断板:

2.1 早期病害现象

2.1.1 裂纹 (龟裂)

混凝土路面表面产生网状、浅且细的发丝裂纹, 呈类似六角形裂纹, 深度5~10mm。

2.1.2 裂缝

沿着与道路中线大致相垂直或平行或斜交的方向产生裂缝, 在行车荷载与温度应力的作用下, 逐渐扩展, 最终贯穿板厚。

2.1.3 断板

由裂缝发展而折断两块以上的水泥混凝土面板, 特征是裂缝贯通全板面。斜向裂缝虽垂直通底, 从角偶到断裂两端的距离等于或小于板长度的一半为板角断裂。水泥混凝土面板浇筑完成后, 未完全硬化和开放交通就出现的断板称为早期断板或施工断板。

本工程出现的早期病害主要出现在未开放交通前, 据此分析原因。

2.2 产生早期病害原因

2.2.1 原材料与配合比原因

⑴原材料不合格。水泥安定性差, 水泥的水化热高、收缩大;集料含泥量及有机质含量超标等。

⑵配合比不当, 拌和物和易性差, 单位水泥用量和砂率偏大, 水灰比偏大, 雨后未及时调整施工配合比, 用水量偏多;高温天气集料未做降温处理, 水分蒸发。

2.2.2 施工工艺原因

⑴拌和时间不足, 致混凝土强度降低, 由拌和能力不满足摊铺施工能力, 减少拌和时间所引起。

⑵混凝土浇筑不连续、间断。停电、机械故障、运输不畅、气候突变、停料等, 使浇筑作业中断。再浇筑时未按施工缝处理。新旧砼结合不良和收缩不一致, 形成一条不规则接缝。

⑶高温和风大时段浇筑, 砼表面未及时覆盖土工膜, 表面游离水分过快蒸发, 体积急剧收缩, 导致开裂。

⑷切缝不及时, 高温风大浇筑, 铺筑长度长, 温缩和干缩产生开裂;切缝过浅, 缩缝处应力没释放, 在临近缩缝处产生新的收缩缝。

⑸设备配套原因。混合料供应和摊铺分层管理, 协调配合不够, 供料不能满足连续作业。拌和设备多台, 时有因故未全投入使用, 不正常停机待料 (几分钟至个把小时) , 后又继续施工, 待料处砼水分不渗或被基层吸收, 砼强度降低成薄弱处, 易因温缩和平缩拉裂。

3 早期病害预防措施

针对工程主要存在因素:工期确定、施工气候不当, 设备不匹配, 施工管理工艺问题, 采取预防措施。

3.1 原材料和配合比

⑴使用合格的水泥、粗细集料、外渗物等。

⑵选择合适的配合比, 严格按配合比准确配料, 称量精准。控制好水灰比, 雨后及时调整用水量, 高温粗细集料洒水降温。

3.2 施工管理和工艺

⑴做好施工前准备, 浇注前基层表面湿润, 特别是高温和风大天气, 施工过程基层干燥时应及时洒水。

⑵铺筑因故中断, 再浇筑前按施工缝处理, 使新旧混凝土结合良好。

⑶根据水泥品种、气温确定最早和合适的切缝时间, 及时切缝, 缝深应符合要求。

3.3 气候条件

原则上气温30℃以上, 避开高温时段 (12:00-15:00) 。非施工时应有足够的遮阳棚, 及时覆盖, 保持表面湿润。

3.4 设备匹配

⑴确定最佳的摊铺速度, 据此配套有富余能力的拌和设备和运输车辆, 确保连续铺筑作业供料。

⑵混凝土供应单位派员到铺筑现场, 了解砼和易性和供料情况, 与铺筑方协调配合。

4 早起病害处置

按病害的不同程度, 采用不同的处理方式。

4.1 裂纹 (龟裂) 处置

⑴混凝土初凝前出现龟裂, 采用镘刀反复压抹来消除, 或用磨光机重新做面, 同时加强湿润养生。

⑵细微裂纹对结构强度无甚影响, 不必进行处置。

⑶裂纹深点用注浆法, 将表面层封闭, 具体按裂缝处置方法。

4.2 裂缝和断板的处置

处置方法:裂缝修补、局部修补、整板更换三种。

⑴裂缝修补。对于裂缝无剥落, 缝宽小于3mm, 采用灌入粘结剂方法。粘结剂材料为树脂工程材料。修补工艺:直接灌入法、喷嘴灌入法、钻孔灌浆法。具体视缝的深度和宽度确定采用何种办法。

⑵局部修补。沿裂缝两侧一定范围划出标线, 宽度不小于1.0m, 标线与中线垂直, 沿标线锯齐凿去混凝土。在两侧板厚中间, 间距30~40cm进行植筋, 布设间距15~20cm的钢筋网, 钢筋直径14~16mm, 使修补混凝土与旧混凝土成整体。

⑶整板更换。裂缝处严重剥落, 板被分割成3块以上、有错台或裂块已开始活动的板块, 将整块板挖除, 重新铺筑混凝土。

5 结束语

早期病害防治 篇4

桥面铺装层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用,其变形和应力特征与主梁及桥面板结构型式密切相关,一方面可分散荷载并参与桥面板的受力,另一方面起联结各主梁共同受力的作用;既是桥面保护层又是桥面结构的共同受力层,所以具有足够的强度和良好的整体性,并具有足够的抗裂、抗冲击、耐磨性能。

近年来我国公路桥梁建设快速发展,桥梁结构不断创新,大跨桥梁已很普遍,但桥面铺装的设计与施工仍沿用传统的习惯做法,在进行桥梁结构设计时,对桥面铺装层一般不作专门的计算分析。随着交通量和重型车辆的增加,桥面铺装问题普遍[1-6]。这不仅妨碍了正常交通,影响了桥面的美观,更易造成交通事故,也给维修工作带来了很大困难。近年来,人们对于因桥面铺装问题造成的直接和间接的经济损失给予了足够的重视。桥面铺装的早期损坏已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。

桥面柔性铺装能大大缓和行车对桥面板的冲击,较易达到运营中平稳舒适的要求,随着沥青材料性能的改进,应用将更加广泛。但现行规范[7]对沥青铺装结构的设计主要从所用材料、做法及厚度等方面作了指导性的说明,关于具体的设计理论与方法还是空白,铺装层的设计无章可循。这就造成了在实际设计中,桥面铺装层只作为桥梁工程的附属结构,设计者对其甚少花费精力,从而为桥面铺装的早期损坏埋下了隐患。因此,应加快对桥面铺装,特别是结构破坏机理和设计理论方面的研究。

2破坏形式

沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比,损坏形式有所不同[8,9]。主要有:①铺装层内部产生较大的剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差,抗水平剪切能力较弱,在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,产生推移、拥包等病害;②因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙,在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。

欧美自20世纪70年代以来在桥面铺装中广泛使用防水层,随着交通量的增加,出现了一些新问题,如面层的早期破损、开裂、坑槽、防水层与面层和桥面粘结强度不足而产生推移等病害。近年来,在我国的部分地区如北京、天津等地的桥面防水层也出现了相应的病害。

设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏,常表现为拥包和推移现象。剪切破坏有两种情况:一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量,加之沥青混凝土层厚度较薄,沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。因此,剪切破坏是设防水层的水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装损坏的主要原因,故在实际设计中应基于两种形式的剪切破坏分别加以计算分析。

3病害分析

3.1结构理论与设计

(1)桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零,现行规范中只给定了厚度的推荐值[7],工程界一直在各等级的公路中运用了几十年。随着交通量的增大,现行铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相适应。桥面铺装层直接承受车轮荷载的冲击,桥面铺装部分或全部参与了主梁结构的变形,因此桥面铺装是一个受力复杂的动力体系,各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。

(2)现行桥规第3.2.2条规定:……如无精确的计算方法,箱形梁也可参照T形梁的规定处理[9]。从众多箱梁的设计来看,大部分设计者对箱梁构件是按T形梁进行处理的。而箱梁的实际受力虽有近于T梁的一面,又有异于T梁的一面,对于连续箱梁差别更大。尤其是近年来箱梁的桥面越来越宽,桥跨与桥宽之比越来越小,箱梁仍按T梁那种长细杆件设计配筋,就越来越不适宜了,导致按梁设计的箱梁骨架钢筋在实际受力状态下难以像T梁主筋那样发挥应有的作用。所以,设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。

(3)随着材料工业的发展,桥梁承重结构的改进,使桥梁主梁能以较柔的`结构达到受力的要求,高等级公路大跨桥梁的横向越来越宽。特别在设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析,对桥梁横向刚度重视不足,横向构造措施不利使桥面铺装分担了过多的次内力。

(4)对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构,由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力,使桥面铺装层受到拉力的作用而产生负弯矩区裂缝,从而造成桥面铺装的损坏。

(5)在对高速公路进行交通组织管理中,由于车道功能的不同,人为强制地使桥梁结构运营始终处于偏载状态,使主车道的铺装承担了比超车道高得多(量值可达三至四倍)的运营应力水平,因此加快了主车道铺装层的疲劳。特别是随着私营运输业的发展,货运业主为追求短期经济利益,通过改变车厢结构如加长车厢和加高车轴弹簧等使汽车的载重、轴重及轮载成倍增加。这些车辆对铺装层具有严重的毁坏作用,并使桥梁结构局部超载,加快了主车道铺装层的病害发展。因此,在设计中应根据运营中车辆荷载的实际分布情况,在明确了桥梁结构受力的基础上,对桥面铺装层进行受力计算。

3.2施工工艺

(1)铺装层厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及预应力反拱无法十分准确地预测,或由于施工工艺控制欠佳,施工中主梁顶面标高与设计值相符是比较困难的,一般在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保证桥面的厚度。如果调整不好,就会造成铺装层厚度不均,使有的地方厚度偏小。

(2)梁顶清理不利,造成铺装层与主梁结合欠佳。

3.3桥面防水层的影响

由于柔性防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异,它的存在使上部结构按模量形成刚―柔―刚的板体受力体系,中间柔性夹层会增大桥面板板中部的板底拉应力。处于防水层上的铺装层一经开裂,在车轮的动力荷载作用下,彼此间的缝隙越来越大,直到松散脱落。另外,防水层的使用使铺装层发生剪切破坏的机率大大提高。

3.4桥面铺装的约束条件

桥面铺装受桥梁结构的约束,受荷后其边界条件与一般路面相差甚大,加之梁体的挠度、扭曲等形变的耦合作用,给铺装层的工作性能造成不利影响。

4桥面铺装设计方法的讨论

目前关于桥面铺装的研究还很不成熟,并且现有研究主要集中在材料设计和铺装技术等方面,而关于理论分析和结构计算的研究很少。

罗立峰[5]等人将桥面板简化为正交异性的弹性小挠度薄板,将铺装层简化为各向同性的大挠度薄板,并假定两板之间相对滑动,完全没有摩阻力且没有脱空现象。在此基础上提出了桥面铺装的平衡微分方程,并以竖向变形为主要控制指

标。张占军[8,10]等人以弹性层状体系为理论基础,用三维有限元的方法对水泥混凝土桥面柔性铺装的层间剪应力进行了计算和分析。并通过对沥青类桥面铺装层的破坏现象的分析,发现使用摩尔___库仑理论来确定铺装厚度是比较合适的,即以桥面板与沥青铺装层之间的层间剪应力为控制指标,要求其不超过层间抗剪强度。另外,还结合防水层、平整度、施工工艺和车辙指标的要求,提出了桥面沥青铺装层厚度的计算方法。张占军[11]等人用有限元的方法对设防水层的水泥混凝土桥沥青铺装结构的层间剪应力的计算进行了分析,讨论了防水层的厚度、模量、泊松比、沥青混凝土铺装层厚度和模量等参数对结构层层间剪应力的影响。认为层间最大剪应力主要取决于面层厚度和防水层模量;在防水层模量相同的情况下，增加面层厚度是降低层间剪应力的最有效手段。合理的控制指标是进行结构设计的重要依据,也是此课题今后要重点研究的一个方面。

从现有的结构分析方法看,主要是用三维等参元模型进行分析,目前较多采用的是三维八结点和二十结点单元。

合理的有限元模型是计算分析的前提,从目前的研究状况来看,主要有如下几个方面急需探讨。

对于桥面铺装,如何假设及模拟层间接触状况是有限元建模一个很重要的问题。对于不设防水层的情况,可以借鉴复合路面的处理方式。胡长顺[12]等人在进行复合路面结构分析时,利用各向异性线弹性理论和三维有限元的方法,构造了一种正交各向异性接触模型,模拟板与地基之间的接触情况。黄晓明[13]和刘玉荣[14]等人分别在对旧水泥混凝土路面混凝土加铺层和水泥混凝土沥青混凝土复合路面进行力学计算时,接触面采用了Goodman夹层单元模型模拟既非完全连续又非完全光滑的接触状态。Goodman模型是由Goodman等人最先提出的用于模拟岩体节理的一种特殊单元,将它运用于夹层即为夹层单元。夹层单元由两个面组成,两个面之间假想由无数微小弹簧连接,单元厚度假定为0,每片接触面有4个结点,一个单元共有八个结点,是一种二维单元。对于设防水层的情况,实际施工中防水层的厚度在2～5mm之间,一般约为3mm。由于防水层的厚度很薄,有的学者将其简化为一种接触条件来处理,黄晓明[15]和黄卫[16]等人在对设有防水层的钢桥桥面铺装层进行力学分析时,同样采用了无厚度的Goodman夹层单元来模拟防水层的作用,夹层单元与相邻的夹层单元或铺装体单元之间,只有结点处有力的联系。张占军等人在文献[11] 里在计算水泥混凝土桥沥青混凝土铺装结构的层间剪应力时考虑了防水层厚度。胡长顺[17]等人在利用有限元法对有裂缝夹层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层进行力学计算时,对有一定厚度的夹层直接使用三维等参元划分单元,而对于土工织物这一类的无厚度夹层,则根据薄膜问题的物理方程与几何方程推导4结点矩形单元,建立单元刚度矩阵,进行力学分析。

总之,如何模拟层间接触状况,特别是如何考虑防水层的影响,是建立合理有限元模型的一个关键问题,是研究铺装层结构设计理论的一个重点。要采取理论计算与试验分析相结合的方法,将计算结果与试验和实测结果相对比,寻找一种与结构实际受力吻合的模型。

桥面铺装层是一种特殊的路面结构,如何合理简化荷载模型,以及如何进行横向和纵向布载,也直接关系到计算结果的精确程度。文献[8,10,11]中在计算剪应力时参照路面设计中的荷载模型,荷载参数为BZZ-100,p=0.7MP,δ=10.65cm,水平荷载与垂直荷载同时考虑。黄晓明在文献[15]中,则对不同的桥跨截面在横向不同位置进行布载,找出最不利的荷位。只有将桥梁结构分析和路面理论结合起来,才能较好的解决这一问题。

另外需要研究的一个重要问题是,桥梁在荷载作用下产生挠度及其它形变,这些因素对铺装层的力学特性有何影响,如何考虑这些影响,这也是桥面铺装不同于一般复合路面的一个方面。目前,国内还没有专门针对这方面的讨论。

合理解决桥面铺装问题需要从理论分析和结构计算两方面入手,正确的理论基础是根本,合理的力学模型是关键。通过计算分析与实测对比,较好的解决如上述的接触模型、荷载简化等问题,搞清其它因素的影响;还要加强对模型尺寸及收敛条件的研究;在条件允许的情况下,加强对其动力性能的研究。在分析铺装层破坏形式的基础上,确定关键因素,提出控制指标并建立相应的破坏准则,为设计提供依据,要达到这一目标需要做大量的基础性研究工作。

5小结

本文对钢筋混凝土桥柔性桥面铺装的早期病害及其原因进行了分析与研究,总结了当前国内桥面铺装结构分析的主要方法,提出了用有限元分析需要注意的一些问题,指出了今后主要的研究方向。

当务之急是加快对沥青混凝土桥面铺装的进一步研究,以明确桥面铺装层各结构层计算模型、力学特性及相关参数,为桥面铺装的设计提供指导;同时,加强对各铺装层材料的材料性能指标和测试技术的研究,开发适应桥面破坏机理的新材料;另外,还要改进铺装技术及提高施工质量,保证设计模型的准确性,从根本上解决桥面铺装早期损坏问题。

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[16]黄卫,钱振东.高等沥青路面设计原理与方法[M].北京:科学出版社,2001.

沥青混凝土路面早期病害成因分析 篇5

【關键词】沥青混凝土路面;早期病害;成因分析;预防措施

1.沥青混凝土路面早期病害成因分析

造成沥青混凝土路面早期病害的因素很多，但综合起来主要有路面结构设计不合理、现场施工质量控制不严、投入运营后超载车辆管理不严、气候条件影响等四个方面。下面就以上几种最常见的沥青混凝土路面早期病害成因逐一进行分析：

1.1裂缝

高速公路沥青混凝土路面裂缝主要有纵向裂缝和横向裂缝两种。纵向裂缝的产生主要是由于地基和填土在横向不可避免的不均匀性所造成的。

和纵向裂缝一样，横向裂缝也是不可避免的。横向裂缝的产生往往是由于温度应力的作用而产生的疲劳裂缝。面层裂缝一旦发生冲刷、唧浆就会产生以缝为中心的下陷形变，同时引起裂缝两侧产生新裂缝甚至碎裂破坏。

1.2水破坏

所谓水破坏即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象，它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水破坏的主要破坏形式有：网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。水破坏的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等导致的沥青路面空隙率过大所造成的。

形成水破坏的原因除沥青混合料不均匀、空隙率过大有关外，还与沥青和碎石间的粘结性能或有无抗剥落剂、交通量大小、重载车比重及公路沿线降雨量等因素有关。

1.3松散

松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落，从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的主要原因。可能导致松散的情况还有：

1.3.1集料颗粒被足够厚的粉尘包裹，使沥青膜粘结在粉尘上，而不是粘结在集料颗粒上，表面的摩擦力磨掉沥青膜，并使集料颗粒脱落。这种情况的产生主要是由于集料含泥量超标所造成的。

1.3.2表面离析处往往缺少大部分细集料,离析面上粗集料与粗集料相接触，但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。随时间增长，沥青会老化，沥青膜剥落会使沥青与集料的粘结力减弱，孔隙中的水冻结会破坏粘结力，或足够大的摩擦力会破坏离析面上的集料颗粒而产生松散。

1.3.3沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力，如果混合料密实度不够，集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。

1.4泛油

沥青用量过大是产生沥青面层泛油的最主要原因。而沥青用量过大的主要原因有：

1.4.1沥青混合料配合比设计的击实功不够

我国在设计沥青混合料配合比时通常采用马歇尔试验方法。当初在开发和确定马歇尔试验方法时，选定室内试验的压实功是要使室内产生的密度等于路面在行车荷载作用下最终达到的密度。如果室内所用击实功产生的密度小于使用过程中所达到的最终密度，所选定的沥青用量就会偏多。

1.4.2施工控制不严和管理不善

有些施工单位在生产过程中私自改变配合比、沥青混合料拌合不均都是造成沥青混凝土路面局部沥青用量偏大的主观原因。

1.4.3少数施工单位习惯于使用沥青用量过大的混合料

有些人认为沥青用量越大，裹覆矿料的沥青膜越厚，沥青混合料的粘结力就越大。但实际情况恰恰相反，包覆矿料的沥青膜越薄，沥青混合料的粘结力就越大。

1.5推移

推移的产生一般与基层施工质量、透油层洒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。在沥青混凝土路面铺筑前，由于基层表面清扫不干净、透层油洒布不均等都会容易造成沥青面层和基层粘结不良。沥青面层建成运营后在大量行车荷载（超载车辆）作用下，由于与基层粘结不良特别在沥青面层施工接缝处开始产生推移，随着时间增长，轮迹带两侧会产生壅包，甚至会出现由于推移而造成的严重裂缝。

2.沥青混凝土路面早期病害预防措施

沥青混凝土路面早期病害很难彻底消除，但是可以通过优化设计、加强施工管理、提高现场施工质量等措施去预防，将其危害降到最低，从而延长沥青混凝土路面的使用寿命。

2.1裂缝

2.1.1根据纵向裂缝形成原因，在路基施工过程中特别在路基拓宽地段、路桥（涵）衔接处严格控制填土厚度及填料的均匀性，并保证达到规范要求的压实度。沥青路面进行半幅摊铺时，采取合理措施处理纵向冷接缝。

2.1.2在其它条件相同的情况下，采用较稀（针入度大）的沥青有利于减少温度裂缝。混凝土均匀、压实度高、空隙率小，混凝土强度高且比较均匀，面层表面的薄弱处也就越少。

2.1.3在基层施工中，及时的养护、良好的接头处理及整体强度是有效防治沥青面层反射裂缝的有效方法之一。

2.2水破坏

2.2.1选择合适的混凝土类型

沥青面层各层应尽量使用空隙率≯5%的密实型沥青混凝土。从当前的技术水平看，密实式粗集料断级配沥青混凝土既具有良好的不透水性，又具有明显优于连续级配沥青混凝土的高温抗永久形变能力，用前者作为表面层时，还具有良好的抗滑性能。SMA路面的广泛应用是最好的例证。

2.2.2使用优质沥青及抗剥落剂以增强沥青与碎石的粘附性

一般情况下，酸性石料（花岗岩、玄武岩等）与沥青的粘附性较差，所以在高等级公路中，宜使用针入度较小的沥青并采用抗剥落剂。严格控制细集料含泥量也是提高沥青与碎石的粘附性的有力措施。

2.2.3提高施工质量

施工前原材料的选用必须规格、均匀、合理，配合比设计必须严密。在施工过程中必须注意沥青混凝土拌合的均匀性，防止粗细集料离析。严格控制沥青混合料拌合温度、出场温度及碾压温度，混合料拌合温度过高会容易造成沥青老化，与集料的粘附性也会明显降低，严重时会造成面层局部色泽不一致等现象。

2.2.4严格控制超载车辆

公路管理部门应该按照《公路法》及交通部《超限运输车辆行驶公路规定》的要求对超载车辆进行强制卸载，并在入口处设卡不得让超载车辆进入高速公路。

2.2.5优化设计

沥青面层层间应使用防水材料，无论是何种沥青混合料，必然有一定的空隙率存在，就会遭受一定的水破坏。在沥青面层表面涂上防水材料，形成一种不透水的薄膜封层，能使沥青面层中因降雨而聚集的水大大减少。

2.3松散

2.3.1选用合格的原材料，特别严格控制细集料含泥量及矿粉掺量以增强沥青混合料的粘结力。

2.3.2严格控制施工温度及压实效果。沥青混合料施工温度过高会导致沥青老化，降低与矿料的粘附性；温度过低会导致混合料压实困难，造成混合料内部空隙率过大。

2.3.3严格控制沥青混合料均匀性，防止混合料离析。

2.4泛油

由于泛油往往是沥青用量过大造成的，所以在配合比设计阶段必须严格按照试验规程进行最佳油石比的选定；在施工过程中严格按照工程师批准的配合比进行施工，任何人不得随意改变生产配合比。

2.5推移、壅包、波浪

2.5.1加强路面基层施工质量，提高基层平整度（下转第161页）（上接第293页）是有效防治病害的条件之一

再者，沥青面层铺筑前透层油的洒布尤为重要，透层油洒布前首先必须认真清扫基层表面浮土及杂物并且保证透层油洒布的均匀性和设计用量，提高基层与面层的粘结力。

2.5.2有效阻止超载车辆

随着油价上涨等原因，近年来超载车辆越来越多，与设计荷载相比超载十分严重。在重荷载重复作用下，特别在车辆启动或刹车频繁的叉路口及转弯处沥青路面很快产生破坏， 推移、裂缝尤为常见。

3.结束语

早期病害防治 篇6

1 公路沥青混凝土路面的早期病害种类和原因

根据现行《公路沥青路面养护技术规范》 (JTJ-2001) 规定分成裂缝类、松散类、变形类和其他类。其中裂缝类分为龟裂、不规则裂缝、纵缝、横缝;松散类分为坑槽和松散;变形类分为沉陷、车辙、波浪、拥包;其他类分为泛油和修补损坏。这些病害如在通车1-3年内就大面积发生了, 我们将其称之为早期病害。

1.1 裂缝类

1.1.1 龟裂

龟裂有轻、中、重3种程度, 轻的缝细、无散落、无变形;中的裂缝明显、缝隙较宽, 有轻度变形;重的缝隙宽、裂块破碎、变形明显。

1.1.1. 1 产生的原因。

产生的原因是多方面的, 晚期产生的主要原因是沥青的老化和疲劳引起的, 早期产生的原因主要有:a.路基强度不够, 如高填方路段, 在填筑完成后, 没有经过足够时间的自然沉降, 就填筑路面。b.面层强度不足, 施工控制不当, 致使路面压实度不足, 矿料离析, 在车载作用下, 路面面层形成裂缝。c.水损坏, 由于第二条原因, 使雨水透过面层, 渗入到路基, 使路基的强度下降, 最终反映到路面上形成裂缝, 变形成龟裂。

1.1.1. 2 预防措施。

a.路基施工质量控制, 要合理的安排路面、路基的施工周期, 使路基在碾压成型后, 要经过一段时间的自然沉降后, 方可进行路面的施工。b.基层施工质量控制、一定要做好材料配比的试验, 在可能的情况下, 尽可能提高集料中粗集料的含量, 降低细集料的用量, 使粗集料形成嵌挤, 增大抗拉强度, 同时, 低的水泥、石灰用量还可减少干缩, 基层碾压完成后尚未干燥时喷洒透层油, 以保证基层有充分的水分起到养生作用, 并且达到均匀的缓慢的干缩。c.路面施工控制。施工时除了要严格控制压实度外。还要严格控制沥青混合料的拌合质量, 从源头上控制矿料的离析, 避免路面强度的不足。

1.1.2 纵缝

1.1.2. 1 产生的原因。

a.旧路拓宽时, 新旧路基连接布牢固, 半填半挖路基的布均匀沉降。b.基层施工与面层施工时, 纵向接缝的接茬未能妥善处理。

1.1.2. 2 预防措施。

a.路基施工时采用开挖台阶等方式, 使新旧路基或半填半挖路基强度的横向过度均匀, 使路基的相对沉降减小:亦可在新旧路基或半填半挖路基之间铺设一层土工格栅, 以加强路基的连接。b.基层的纵缝接茬处理。无论使采用以一台摊铺机分幅作业, 还是采用两台摊铺机梯形作业。前幅的混合料压实时, 不可全部压实, 要留有不小于15cm宽松铺层, 待后幅摊铺过后一起碾压, 碾压要从一压实部分逐步以15cm的错动, 碾压到新摊铺层, 使纵缝连接牢固。当基层分两层或两层以上施工时, 上下层的纵缝应错开20cm～30cm做成台阶式衔接。

1.1.3 横缝

横缝也是沥青混凝土路面最常见的一种病害。

1.1.3. 1 产生的原因。

a.路面设计不当, 过车辆超载严重, 致使基层内产生的拉应力超过了基层的抗拉应力而造成结构性的破坏, 形成裂缝。b.面层温度收缩引起裂缝, 沥青混合料的收缩系数为25×10-6～40×10-6。在冬季气温骤降时。所产生的拉应变可达到300×10-6～500×10-6。此时的应变。c.路面基层的干缩和温缩两种应力叠加形成的基层裂缝, 反映对路面上形成裂缝, 这是路面横裂缝形成的主要原因。

1.1.3. 2 预防措施。

a.社会各道路部们应密切配合做好超载车辆的治理工作, 严禁超载车辆上路, 避免对道路形成结构性的破坏。设计部们应适当考虑可能出现结构性破坏的情况, 做好路面结构设计, 尤其是基层的设计。b.沥青路面施工要根据规范要求, 选择符合本地区道路自然区化的沥青或改性沥青, 尽量采和开级配的骨架型密实结构, 以提高面层的抗变形能力。c.基层要增加粗骨料的数量, 减少细料和粉料的用量, 尽量使水泥的用量不大于5.5%, 以减小基层的干裂和缩裂。d.可在基层与面层之间设置土工织物, 用以分担基层温缩和干缩的应力, 以减小面层所受的反射应力, 减少裂缝的发生。

1.2 松散类

1.2.1 坑槽

根据《公路沥青路面养护技术规范》 (JTJ073.2-2001) 分为轻、重两种, 轻的面积<1m2, 坑深<25mm;重的面积>1m2, 坑深>25mm。

1.2.1. 1 坑槽产生的原因。

主要原因是在面层龟裂形成后未及时养护, 而逐渐形成的;另外基层局部强度不足, 也会产生坑槽。

1.2.1. 2 预防措施。

要加强路面养护, 发现路面出现轻度的龟裂要及时处理, 避免雨水渗入路面后, 行车时产生动水压力冲刷油石界面, 使油石分离, 面层松散, 加快坑槽的发展。

1.2.2 松散

1.2.2. 1 产生的原因。

a.沥青质量不佳, 或是施工中偷工减料, 沥青含量偏少, 使混合料的粘结力不足, 在车载作用下开成松散。b.集料质量差, 使集料与沥青的粘结力不足。c.混合料拌和是温度过高, 拌和时间过长, 使沥青老化, 失去了粘结力。

1.2.2. 2 预防措施。

a.选择符合当地条件的优质沥青, 拌和是控制好沥青含量。b.集料应选择亲沥青的碱性集料, 如果, 当地无碱性集料, 在拌和混合料是要增加抗剥落济。以增加集料与沥青的粘结力。c.拌和是要严格控制拌和的温度和拌和的时间, 普通沥青的老化温度是166.2℃, 加热时, 不得高于该指标。

1.3 变形类

车辙

分轻、重两种, 轻的深度<25mm;重的深度>25mm。

1.3.1 产生原因。

a.施工时, 沥青混合料复压时碾压不到位, 致使沥青面层的压实度不足, 在车载作用下, 沥青面层被压实, 形成车辙。b.沥青路面在高温下软化, 抗剪强度不降低, 在车载作用下形成车辙。

1.3.2 预防措施。

a.控制好沥青混合料的碾压, 尤其控制好复压阶段, 该阶段是整个压实过程中的关键。该阶段施工质量的好坏直接关系到, 路面的压实度是否能达到规范要求。b.根据当地的气候条件选择适当的沥青标号, 经济条件允许时。尽可能的选用改性沥青担高沥青路面的高温稳定性。

1.4 其他类

泛油和修补损坏, 在我县较少出现, 在此不做过多分析。

2 结论

早期病害防治 篇7

一、设计方面的原因

由于受当时的设计水平所限, 对雨水可能造成的损坏重视程度不够, 对交通量的增长尤其是重车及超重车的影响估计不够, 在路面结构设计时, 未设置完整的路面内部排水系统, 路面表面排水及边缘排水系统不完善;由于路基的不均匀沉降造成的脱空板未及时给予补强处治, 在超重车作用下, 脱空板可能出现的极限应力破坏没有从设计上予以防范, 路面板及基层厚度偏薄, 基层材料选择不当, 接缝材料性能达不到规定的要求, 这些因素对水泥混凝土路面的早期损坏带来了一定的影响。

二、重车及超重车的影响

随着我国经济的快速发展, 车流量不断增加, 重车及超重车日益增多, 超载现象随处可见。沪宁高速公路养护部门的资料表明:上海———南京高速公路超载车比例高达58%, 实际载重量为额定载重量的1倍～3倍, 单轴超过130kN的车辆普遍存在, 有的单轴甚至超过了200kN。根据对水泥混凝土路面的应力分析可知, 常规水泥混凝土路面结构在一般荷载作用下的应力水平范围在0.2～0.65之间, 对于重载作用下较薄的混凝土路面应力水平超过0.85。水泥混凝土路面刚度高、变形能力小, 对荷载及变形非常敏感, 因此, 超载车辆是水泥混凝土路面断裂破坏的一个重要原因。

三、路基施工方面的原因

1. 路基修筑时使用了不适宜的材料。

公路路基施工规范规定, 在通常情况下, 不能被压实到规定的密实度和不能形成稳定填方的材料不能用于路基修筑。如:沼泽土、泥炭、含有树根杂草和易腐朽物质等材料;液限指数大于50%, 塑限指数大于25%的材料;有机质含量大于3%的材料;压实含水量和最佳含水量之差大于2%的材料等等。但是, 由于施工单位在路基填筑材料方面控制不严, 使用了不适宜材料从而造成路基下沉或塌方, 以致影响路面直到路面混凝土板破坏。

2. 软基处理不当。

在软土地段路基填筑前, 应该首先探明地基承载力, 然后采取合理的软基处理方案和施工工艺。软基处理方案一般有:淤回填土方、石方、土石混合料或砂砾, 袋装砂井, 塑料排水板, 土工布, 土工格栅, 或以上两种方案的组合等。但是施工时, 往往是由于所采取的软基处理方案或施工工艺不合理, 施工时未认真按要求处理或处理不完善, 这样给路基的稳定性造成了隐患, 使成型的路基沉陷或滑移, 最终影响路面混凝土板。

3. 路基土石方填筑方面的问题。

在施工过程中: (1) 施工单位未严格按规范要求的每层填料松铺厚度控制, 有时填料的松铺厚度达60cm～80cm, 这样路基填方的密实度很难达到规范要求的低限值; (2) 路基填筑的有效宽度和超宽填筑不够, 有的部分在路基填筑完成时, 才发现填筑宽度不够, 为达到路基的有效宽度, 施工单位往往没有按规范要求挖台阶分层填筑压实至路基要求的宽度, 而是将一些松散的土倾倒在边坡上, 用人工摊铺拍实, 这样补上来的路基部分远未达到密实度的要求, 造成路基滑坡、层层冲刷; (3) 路基填筑每层的填料未用平地机或其他平整机械进行整平或整平效果不好, 使低洼的地方达不到密实度要求且大量积水; (4) 路基施工过程中没有按照要求做成一定的横坡度, 路基施工时临时排水系统未做或不畅通, 从而使大量的积水渗入下层路基, 严重影响了路基质量; (5) 路基石方或土石混合料填筑时, 石头块径过大, 使填石路堤或土石混填路堤密实度达不到规范的要求。

4. 构造物台背的回填不符合要求。

目前, 从建成通车的公路来看, 构造物台背跳车是通病。然而最明显的是台背沉陷或错台, 主要原因是台背回填质量差。台背回填要求每层松铺厚度不得大于20cm, 压实度必须达到95%, 回填材料最大粒径不大于5cm, 且应具有良好的级配和透水性。然而, 施工单位在进行台背回填时, 松铺厚度未严格控制, 回填材料没有认真选取, 压实仅用人工夯实, 有时即使用小型机具进行压实, 也只不过是个形式, 敷衍了事, 台背回填尺寸未按规范要求开挖, 使得回填材料无法压实达到规定的密实度, 边缘为不透水性填料, 没有进行更换, 所以路面渗入的水积存在台背, 这样时间一长便影响了路基的稳定性, 造成台背沉陷, 以致路面板遭破坏。

四、路面施工方面的原因

1. 路面基层施工质量不合要求。

路面基层一般有底基层和面基层。底基层为级配砂砾集料, 面基层为水泥稳定类集料。路面开始施工前, 要求路槽应清理干净, 标高应严格控制, 否则, 会影响基层的设计厚度。底基层集料细长及扁平的颗粒不得超过20%, 且不得含有粘土块、腐殖质等有害物质;集料必须有良好的级配, 级配曲线应接近圆滑并居中。0.5mm以下的集料其塑性指数应小于4%, 液限指数应小于25%;松铺好的集料在压实时, 其含水量应比最佳含水量稍高。水泥稳定类集料面基层在铺筑前, 应将底基层面上的所有浮土、杂物全部清除, 并严格地整形和压实, 将底基层上的车辙或松软部分和压实不足的地方以及任何不符合规范要求的表面都重新翻松, 清除或用同类材料进行整形, 并压实到符合规范要求的密实度和规定的线型、坡度、标高。水泥稳定类集料的级配要求良好, 有机质含量不得大于2%, 集料中不得含有粘土块、腐殖质等有害物质, 水泥质量要求稳定, 不得使用过期的水泥, 水泥用量应严格按试验配合比加入, 拌和要均匀。而施工单位在施工时, 往往容易忽视的是使用集料的级配, 用含有粘块及有害物质的材料来铺筑基层, 用水量控制不准, 水泥用量不足等等, 这样严重影响了基层的质量, 直至路面板遭受破坏。

2. 路面水泥混凝土板施工方面的问题。

水泥混凝土面层施工, 往往施工的厚度未达到设计要求, 主要是基层施工标高控制不严所引起。粗集料不具有良好的级配, 细长及扁平的颗粒含量太高, 细集料和粗集料中含泥量过高, 降低了混合料的粘结度, 所用水泥质量不稳定或已过期, 水泥混凝土在浇筑过程中未完全振捣密实, 蜂窝麻面较严重, 这样, 势必影响混凝土板本身的质量, 而造成损坏。

五、养护管理方面的原因

由于公路养护管理部门缺乏系统的、连续的养护经验, 经常是哪坏补哪, 不能从诱发病害的主要原因上解决问题, 致使修补的速度甚至赶不上路面破坏的速度。养护部门对于路面及边缘的排水结构的破坏未能引起足够的重视, 经常可以看到路基边坡受到冲刷的现象;公路上超载车是导致水泥混凝土路面过早破坏的重要原因, 但管理部门对超载车引起的混凝土路面破坏的严重性认识不足, 没有采取有效管理措施控制超载车辆的通行, 未及时制定出限制超载车通行或限制一定吨位车辆通行的政策和制度, 往往是一罚了之, 也是造成水泥混凝土路面破坏的原因之一。

六、防治措施

早期病害防治 篇8

建国后, 随着经济的快速发展, 交通行业也在迅猛腾飞, 甘肃省在近几年路业发展尤为迅速, 形成了以兰州为中心的公路运输网络。截止2008年底, 全省通车里程高达100000km。其中二级以上路6539km, 高速公路1316km。根据《甘肃省高速公路网》规划的, 到2030年底, 甘肃省将建成高速公路4750km, 到2020年预计达到4000km高速公路。对外联系周边各省, 协调工矿区和旅游胜地的布局, 为甘肃省高速公路现代化发展打好坚实的基础。

2 甘肃省路面情况调查

根据各地区交通养护主管部门报告, 甘肃省高等级公路沥青路面出现早期病害的有300多公里, 表1为整理调查分析结果:

3 病害成因分析

3.1 裂缝

裂缝主要有横向裂缝和纵向裂缝两种表现形式。横向裂缝主要是温度应力的作用而产生的疲劳裂缝, 这种温度裂缝往往起始于温度变化率最大的表面, 然后极速向下延生, 造成沥青老化, 沥青面层抗裂缝能力下降。纵向裂缝是由于地基和填土在横向上不可避免的不均匀沉降所造成的, 特别是在结构物台背回填、路基拓宽处, 由于土质台阶处理不规范, 分层填筑碾压达不到标准, 表面渗水后很容易发生裂缝。

3.2 水破坏

水破坏是指降水透过路面结构层后使路面发生早期破坏的现象, 在沥青混凝土路面病害中也是破坏力较大的一种病害。降水渗入表层后滞留在表面层的下部和下层交界处, 在行车荷载作用力下, 沥青膜从面层底部开始脱落并延伸至路面, 使得沥青混凝土失去强度发生形变。

3.3 沥青混合料配合比设计不合理

当初在确定马歇尔试验方法时, 选定室内试验的压实力度要使室内产生的密度等于路面在行车荷载下最终达到的密度。如果试验时压实力密度不符合标准, 会出现沥青用量偏多、偏少的情况。施工时经常改变配合比方案, 混合料拌合不均匀的情况都是造成沥青用量的不标准而使路面早期病变发生。

4 沥青混凝土路面早期病害防治措施

4.1 裂缝防治

4.1.1 半刚性基层反射裂缝的防治, 调整矿料级配, 严格控制矿料的泥含量, 减少细粉含量, 控制水泥稳定碎石基层的强度和刚度, 施工时按照一定的距离预切缝, 这种方式之前在连霍国道主干线柳忠项目上采用过, 在基层表面每个10m切一道缝, 宽2cm, 深10cm, 切完后用沥青砂回填, 对预防半刚性基层的开裂问题有一定的作用。

4.1.2 疲劳裂缝的防治, 在选材上选择低温变形能力高的优质沥青, 按照标准进行沥青混合料的拌合, 在摊铺之前认真检查下承层的施工质量, 清理泥灰等杂物, 喷洒0.7-1.11/m的透油层或者洒石屑等, 来保证层层结合紧密。

4.1.3 结构物回填裂缝的防治, 其原理是防治台背沉降, 消除桥头跳车, 多年来, 大家也对这个问题非常关注, 《黄土地区台后跳车的处理对策及防治》科研项目针对黄土地区台背跳车处理所存在的问题, 通过应用楔形柔性搭板处置技术, 解决了台背沉降问题, 在甘肃、青海、宁夏等省份已大量应用。

4.2 水损坏防治

4.2.1设计方面, 应用密实型沥青混凝土, 使得面层的各层之间孔隙不大于5%且满足抗车辙需求, 在沥青拌合期间加入抗剥落剂, 提高粘附性。在面层下面设置排水层, 保护各个部分尽量减少水的侵蚀作用。

4.2.2施工方面, 严格按照JTG F-40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的标准, 做到紧密压实, 拌合时注意均匀性, 防治集料离析。利用强夯法增强压实度:强夯法是现在用的较为广泛的处理方法。一般是采用100-400KN的重锤, 在40米以内的高度自由落下, 对地基产生强大的冲击力, 使得填料更加密实。根据以往经验来看, 当路基填土高小于5m时, 采用此种方法后, 整平表土, 沉降一般都小于0.05m, 用时3个月不到, 也不会影响铺筑后的地基稳定性, 也不会耽误工期。对于天然地基, 采用此种夯实法, 地基承载力会成倍提高。对于粘土地质, 承载力可提高1-3倍;对于沙土及泥灰岩土承载力可提升2-4倍。

5 提高沥青路面质量的措施

5.1 材料设计方面

材料设计方面主要是沥青、碎石、砂砾的选择。沥青主要根据气候环境、交通情况, 选择高、低温性能好的优质沥青, 有条件选择改性沥青, 对于公路上面层, 优先选择改性沥青, 下面层易选择抗疲劳、热稳性好的沥青或者粘稠度高一些的沥青, 中面层适合选用热稳定性好的沥青。碎石是与沥青良好结合的, 碎石的棱角性必须满足要求, 采用卵石破碎时, 严格控制破碎面, 石料的针片状含量必须在10以下。砂砾在选用时根据面层情况不同选择不同的标准, 上面层优先选择优质石屑等, 慎用天然砂砾。

5.2 施工方面

面层与基层连接处是处于分离状态的, 对于水泥稳定类基层顶面, 在摊铺前必须清除表面杂物, 按照技术标准洒透油层, 洒完以后通过钻孔或者挖掘确认透油层渗入基层的深度不小于5mm-10mm, 并能与基层联合为一体。根据地方经验, 半刚性基层铺筑后一般不超过1-2天必须洒透油层, 这样既能保证透油层的渗入, 也能保护基层不开裂, 可以在不洒水保湿的情况下起养生的作用。

6 结束语

沥青混凝土路面的病害导致交通事故发生率提高, 影响行车舒适度、行车速度降低, 造成严重的经济损失和社会影响。所以, 我们鉴于目前沥青混凝土早期病害的一些特点, 找出相应对策, 加强施工管理、提高施工质量、规范施工行为, 尽量在提高沥青路面使用性能的同时, 延长寿命, 提高投资效益, 使得经济利益最大化。

参考文献

[1]陈彦.沥青混凝土路面早期病害成因分析与对策[J].甘肃科技纵横.

[2]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].人民交通出版社.

[3]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].人民交通出版社.

早期病害防治 篇9

1.1 半刚性基层板体断裂导致反射裂缝

由于受优质石油沥青缺乏及经济不发达等因素的限制, 我国长期以来奉行“强基、薄面、稳土基”的设计原则, 具有承载能力强、造价低等特点的半刚性基层在高速公路中得到广泛应用。但是, 由于半刚性基层非常致密、强度高, 与面层和土基层相比, 弹性模量相差很大, 在路基发生不均匀沉降或在超载作用下, 都极易导致模量很高的板体断裂。另外我国路面设计以弯沉作为承载能力设计最主要的指标, 对半刚性基层的强度要求很高, 而过高的强度将使基层开裂及反射裂缝的问题更加严重。同时, 由于半刚性基层材料本身的特性决定了其收缩开裂是不可避免的, 并且往往在铺筑沥青路面前就会因温缩或干缩而出现横向缩缝。随着半刚性基层的开裂, 在裂缝顶部、下面层的底部处形成薄弱区, 在行车荷载和温度应力的作用下, 裂缝逐渐扩展到面层, 并向上发展直至穿透面层, 形成反射裂缝, 再加上渗水等因素的作用, 使该处半刚性基层弹性模量迅速降低, 板体松散, 弯沉增大, 加速了路面的破坏。对裂缝采取的常规养护处理手段是封缝, 但封缝仅起到了防水作用, 对巨大的竖向剪切力作用下的破坏起不到任何保护作用。在温度应力和动载的共同反复作用下, 反射裂缝处逐渐加宽导致封缝失效, 进而发展成网裂、坑槽、沉陷、车辙等病害。从沥青路面早期病害调查情况来看, 半刚性基层破坏是导致沥青路面早期损坏的重要原因之一。

1.2 超载车辆作用下的破坏

近几年, 高速公路上超限运输车辆急剧增加, 尤以大货车为主。根据实验数据, 设计荷载l0t的货车若装载20 t (100%超载) , 每通行一次, 沥青路面受压相当于通行295次, 极大地加速了路面的疲劳破坏, 大大缩短了高速公路的使用寿命。另外, 装载高度大的超载车因路拱坡度形成偏载, 加上路面渗入水在路面结构层间沿横坡向低处汇集, 造成行车道外侧轮迹处的病害普遍比内侧严重。从路面大修过程来看, 超载严重路段, 行车道轮迹处半刚性基层基本碎裂, 形成面层反射纵向裂缝、车辙或局部沉陷。

1.3 水损坏

(1) 由于半刚性基层非常致密, 透水性很差, 大气降水、中央分隔带绿化浇水、挖方路段裂隙水等进入路面后, 不能从基层迅速排走, 在基层与下面层间形成部分滞留水, 浸泡和冲刷二灰碎石混合料, 造成基层强度下降, 形成龟裂、沉陷等病害。

(2) 在行车荷载作用下, 层间水沿层间薄弱处横向渗透, 使基层与沥青面层的层面间逐渐成为不连续的状态, 使路面处于不利的受力状态。

(3) 由于沥青面层空隙率较小, 渗入面层中的水分不能形成径流, 不易排出, 在行车荷载, 尤其是重车荷载作用下, 对沥青混合料进行冲刷, 造成沥青膜剥离, 混合料松散脱落。

(4) 由于半刚性基层收缩裂缝或在重荷载作用下发生破碎, 导致面层形成反射裂缝或局部网裂, 雨水下渗到基层甚至底基层, 冲刷二灰碎石表面的细料, 在动水压力下从路面裂缝中唧出 (唧浆) 。

2 主要防治措施

2.1 结合实际加快理论创新步伐

(1) 《公路沥青路面设计规范》的结构设计以弹性层状理论为基础, 在设计结构厚度和验算沥青层底拉应力时, 假设路面各层面之间的界面处于完全连续状态。而实际上层面间往往处于连续和滑动之间的一种边界条件下, 使设计和验算力学结果失去意义。

(2) 按照《规范》中弹性层状体系理论和完全连续状态的假设进行计算, 沥青面层底部始终处于受压状态, 其弯拉应力验算失去了意义, 弯沉成为路面设计唯一指标, 这不能正确的反映路面的使用状况。

(3) 随着交通量的增长及路基路面各结构层剩余沉降量的变形积累, 一般通车2～3年后, 面层平整度值就会开始明显增大, 此时, 重车及超载车行驶过程中所产生的冲击荷载对路面寿命影响不可忽视, 按照规范的规定计算荷载应力、反算路面寿命已没有实际意义。

(4) 随着土工织物类材料的广泛应用, 为了防止半刚性基层产生反射裂缝, 许多新建工程和大修工程常采用土工格栅等材料进行处理, 这与规范中的层间界面接触条件不完全一致。

(5) Superpave等新的路面结构形式已在国内部分高速公路上得到应用, 并取得较好效果, 但现行规范中却没有相应内容。

对于上面提到的问题, 都应该结合实际, 优化设计, 不断完善设计理论, 探索出符合实际的新的设计理论, 从根本上解决沥青路面的早期病害问题。

2.2 改进沥青路面设计方案分类指导

从工程实践来看, 采用柔性基层结构路面虽然初期投资大, 但可从根本上解决路面早期损坏, 避免了半刚性基层路面使用寿命有限、出现病害需要挖除重修路面的弊端, 节约大量的养护维修费用, 应该说这是路面结构设计的发展方向。但是, 当前我国经济总体来看还不发达, 地区间差异大, 并且半刚性基层路面经过十几年的应用, 形成了一套较完整的理论和技术, 并且其造价低的特点是其他结构形式路面所不能比拟的。因此, 建议在当前阶段应根据地区、路段、工程形式 (大修或新建道路) 、交通量等具体情况, 选择经济、合理的设计方案。鼓励发展使用柔性基层和组合基层路面结构, 并努力完善半刚性路面结构, 以达到减少路面早期损坏的发生。

2.3 解决水损坏问题

(1) 加强表面防渗, 采用密级配沥青混凝土上面层, 或采用SMA或Superpave等结构, 使路面范围内的降水分散或集中排出路面, 在平曲线超高段或纵曲线凹弯段, 应采用集中排水, 并根据具体情况适当加密泄水槽。

(2) 加强路面各结构层间结合处理, 在半刚性基层上表面或中、上面层之间做SBS改性沥青防水层, 各沥青混凝土层间喷洒粘层油, 确保层间结合力。

(3) 做好基层排水设计。从实际调查来看, 进入面层的水在竖向的渗透程度要远大于横向, 水分大多汇集于半刚性基层上表面。故应在做好半刚性基层上表面防水层基础上, 在硬路肩外侧 (若是大修工程, 且仅处理行车道基层时, 应在行车道外侧位置) 设碎石或单一大粒径盲沟, 根据具体排水量, 在横向每隔一定距离用PVC管排出路外。

(4) 设置中央分隔带防渗墙。为防止中央分隔带降雨或浇灌水横向渗入路面层, 可在中央分隔带两侧设置防渗墙。一般在中央分隔带路缘石内约5cm开槽, 成槽宽度约2.5～3.5cm, 深度不小于60cm, 居中插入塑料膜, 沿膜两侧均匀灌注防裂水泥浆密封即可。

2.4 在施工和养护过程中积极采用新技术新工艺新材料

2.4.1 改性沥青的应用

(1) 采用SBS改性沥青材料, 可有效提高路面沥青混凝土的高温稳定性和低温抗裂性, 延长路面的使用寿命。同时, 结合SMA、 Superpave等结构的应用, 提高路面抗车辙能力。目前, SBS改性沥青已广泛应用于新建、大修工程中, 积累了大量经验, 取得了良好效果。

(2) 积极研发并推广应用物理改性沥青。国内外实践证明, 纤维改性沥青具有良好的耐磨性、密水性、耐久性, 特别在薄层沥青面层中具有独到的优势, 是其他改性沥青难以比拟的, 在欧美等国家应用较为广泛。

2.4.2 沥青再生技术的应用

(1) 发展热再生技术。

在路基和基层无大的病害、面层主要是大面积的疲劳损坏情况下, 应用再生技术处理路面病害, 可极大恢复路面技术状况, 有效延缓大修期限, 节约大量养护维修资金 (与传统方法相比, 可节约30%～50%的资金) 。目前一般采用就地热再生或厂拌热再生工艺施工。

(2) 推广应用冷再生技术。

冷再生技术一般应用在大修工程的基层处理中, 通常是将原沥青路面和半刚性或柔性基层铣刨后, 掺入泡沫沥青等稳定剂进行稳定, 重新摊铺作为新的基层, 其上按常规做2～3层沥青路面。此方法特别适合我国当前高速公路中半刚性基层多的现状, 改造后的新基层基本具备柔性基层的特点, 在防止裂缝等方面的性能有较大提高, 是加拿大等国当前常用的方案。

2.4.3 微表处 (Micro-surfacing) 技术的应用

微表处即由改性乳化沥青、集料、矿粉、水和添加剂等按设计配比拌和并摊铺在原有沥青路面上形成的薄层罩面。该技术在欧美国家已得到广泛应用。由于该技术具有成本低 (20元/m2左右, 约是常规4cm罩面成本的一半) 、施工简单、路面性能恢复好、开放交通快、防水性和抗滑性好等明显优点, 且比普通的稀浆封层具有更高的抗磨耗能力和使用寿命, 近年来在国内各高速公路养护中开始得到应用。该技术主要适用于重交通荷载少、半刚性基层基本没有大的病害、整体强度较高、沥青面层主要因疲劳而大面积破坏情况下的路面补强处理, 一般可延长路面使用寿命3～5年。

2.5 建立路面养护动态管理系统

随着计算机智能化技术的发展, 加快了路面管理系统的建设, 建立由计算机管理对各项设施功能的评价与决算系统, 定期采集路面状况原始数据并输入数据库, 通过计算机对路面状况进行综合评价和预测, 从而可以预先采取养护措施, 延长路面使用寿命。应该说:通过路面管理系统实现对路面养护的动态管理、准确预测和科学决策, 将是养护管理发展的主要方向。

另外, 注意收集和总结不同地质情况、路基填土类型、气候、路面基层面层结构类型及厚度、交通量等条件下出现路面病害类型和破坏程度, 逐步建立和完善大中修工程实测病害数据库, 为今后类似条件下病害的预测提供类比资料。在施工过程中, 还要注意及时对发现的新问题、新情况进行技术研讨, 修正和完善原有设计、施工方案, 总结经验, 以使病害维修方案更加切合实际, 更好地保证养护维修工程的质量。

摘要：分析了高速公路半刚性基层沥青路面早期主要病害及原因, 结合实际并借鉴国内外有关先进技术和工艺, 提出在重交通荷载作用下, 半刚性基层沥青路面早期病害的预防和治理措施。

早期病害防治 篇10

中图分类号：U416.217

文献标识码：A

文章编号：1000-8136(2009)20-0027-02

随着国民经济快、协调发展，我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化且严重超载，高速公路路面在车辆荷载的作用下和气候、水文等自然因素的影响下，常常在通车2-3年便出现了较为严重的早期破损现象，降低了公路服务能力，并对交通安全和环境保护等造成有害影响，因此，必须采取预防性、经常性的保养和维修措施，使路面经常保持良好的技术状况，确保高速公路路面的服务水平。研究沥青路面的早期破损原因及防治具有特别重要的现实意义，文章针对新建高速公路沥青砼路面早期出现的损坏，结合所属单位高速公路沥青砼养护路段特点，对沥青路面早期破坏的形成原因、早期病。从路面设计方面引起的原因进行论述。

沥青混凝土路面具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，适合于各种车辆的通行，并具有坚实、耐久、平整、良好的抗滑、防渗、耐疲劳的性能和抗高温开裂的温度稳定性，在高速公路建设中被广泛采用，但由于种种原因，仍存在设计年限内发生的早期破损现象，造成沥青路面早期破坏，影响了公路的使用性能。所以分析病害成因并有效地进行防治是十分必要的。造成沥青混凝土路面早期病害的因素很多，但综合起来主要有路面结构设计不合理、现场施工质量控制不严、投入运营后超载车辆治理不严、气候条件影响、养护松懈等几个方面。下面就沥青路面设计这一关是沥青混凝土路面早期病害的关键之一进行以下分析：

1把好路面设计关

设计质量是工程质量的基础和前提，路面设计中一定要从实际出发，对当地的地质、水文、气侯、材料交通量、载重进行认真调查，应综合各种因素，选择各种路面结构、各种材料、多种配合比、不同结构层厚进行试验、研究、比选、必要时应铺试验路段。影响设计方面的因素主要有：

1.1路面结构组合不合理

若结构组合不合理就会使整个路面结构既不能承受行车荷载和自然因素的作用，又不能发挥各结构层的最大效能，从而引起裂缝的产生。在做路面结构层组合设计时，若将沥青混凝土混合料面层设计为两层或三层式结构，其中至少必须有一层是I型密级配沥青混凝土混合料。当各层均采用沥青碎石混合料时，沥青面层的下面必须设下封层。

另外，在进行沥青混凝土面层与基层的组合设计时，要注意沥青面层不能在铺砌片石基础上直接铺筑，而应在其间加设碎石过渡层，否则会因铺砌片石不平稳或片石可能的松动导致沥青面层不平整甚至沉陷开裂。同理，这类片石基层也不能直接铺筑在路基上，而应在其间铺设粒料层。

1.2路面厚度偏薄

路面太薄也是造成路面产生裂缝的直接原因。结构层厚度应与公路等级、气候、水文、交通量及材料组成相适应，还要根据材料供应、施工工艺和造价等因素进行综合考虑而确定。面层厚度宜自上而下由薄到厚进行组合。

1.3路面结构整体强度不足

整体强度不足也是引起沥青混凝土面层产生早期裂缝的直接原因，要保证整体强度，就必须先保证各结构层的强度。

首先，要保证路基强度。因为路基是路面的依托，路基的强度和稳定是保证路面结构强度和稳定的基础条件，路基压实度达不到标准要求，就导致路面结构层强度不足，致使路面出现沉陷或裂缝等病害。又如，沥青混凝土路面沿纵向裂缝的—个重要原因就是因路基填土未压实，使得路基产生不均匀沉降而造成的。

其次，路面基层强度不足也是路面产生裂缝等病害的原因。路面基层是路面的承重层，基层强度不足出现松散、裂缝、沉陷，致使路面也出现裂缝、沉陷等病害。

再次，路面强度不足也是引起路面裂缝等早期病害的主要原因。例如，路面压实度不符合设计及施工规范要求时，易导致路面通车后在车辆荷载反复作用下继续压密，空隙率不断减小，这个过程会产生压实变形，平整度下降，出现车辙、裂缝等病害。再者，如集料质量不好，针片状含量高，含泥量高，造成沥青混合料级配变化大，也直接影响沥青路面的质量；还有，如沥青材料质量的好坏，沥青路面施工时温度的控制，摊铺时的施工工艺，这些都是直接影响路面强度的重要因素。

为了提高路面结构层的整体强度，除确保各层的强度外，还要注意层间结合问题。为加强路面结构层之间的密切结合。提高路面结构的整体性，应采取相应的技术措施，避免产生层间滑移。具体采取的措施一般为：①在沥青面层与半刚性基层或粒料基层之间浇洒透层沥青；②要保证路基的强度和稳定性；③要保证路面基层有足够的强度；④要保证路面面层有足够的强度；⑤当沥青层由双层或3层组成时，若不能连续施工而可能造成沥青层表面被污染时，或在旧沥青面层或水泥混凝土面层上加铺沥青时，均应在旧面层上浇洒黏层沥青。

由于沥青混凝土面层强度不足、压实度过小、面层内部空隙率过大而造成的松散现象，有效预防松散现象的产生，应该做到：①选用合格的原材料，特别严格控制细集料含泥量及矿粉掺量以增强沥青混合料的黏结力；②严格控制施工温度及压实效果。沥青混合料施工温度过高会导致沥青老化，降低与矿料的黏附性；温度过低会导致混合料压实困难，造成混合料内部空隙率过大；③严格控制沥青混合料均匀性，防止混合料离析。沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的黏聚力，假如混合料密实度不够，集料就轻易从混合料中脱落而形成局部松散。

2结束语

沥青混凝土桥面铺装早期病害 篇11

桥面柔性铺装能大大缓和行车对桥面板的冲击, 较易达到运营中平稳舒适的要求, 随着沥青材料性能改进, 应用将更加广泛。但现行规范对沥青铺装结构的设计主要从所用材料、做法及厚度等方面做了指导性说明, 关于具体的设计理论与方法至今还是空白, 铺装层的设计无章可循。这就造成了在实际设计中, 桥面铺装层只作为桥梁工程附属结构, 设计者对其甚少花费精力, 从而为桥面铺装的早期损坏埋下了隐患。因此, 应尽快对桥面铺装, 特别是结构破坏机理和设计理论方面的研究。

1 破坏形式

沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比, 损坏形式有所不同, 主要有:1) 铺装层内部产生较大的剪应力, 引起不确定破坏面的剪切变形, 或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差, 抗水平剪切能力较弱, 在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏, 产生推移、拥包等病害;2) 因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙, 在车辆荷载及渗入的水作用下产生面层松散和坑槽破坏。设防水层的水泥混凝土桥, 桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏, 常表现为拥包和推移现象, 剪切破坏有两种情况:一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量, 加之沥青混凝土层厚度比较薄, 沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层之间粘结力不足而发生剪切破坏。因此, 剪切破坏是设防水层的水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装损坏的主要原因, 故在实际设计中应基于两种形式的剪切破坏分别加以计算分析。

2 病害分析

2.1 结构理论与设计

(1) 桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零, 现行规范中只给定了厚度的推荐值, 交通工程界一直在各等级的公路中运用了数十年。随着交通量的增大, 现行铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相适应。桥面铺装层直接承受车轮荷载的冲击, 桥面铺装部分或全部参与了主梁结构的变形。因此桥面铺装是一个受力复杂的动力体系, 各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布;

(2) 如设计的箱形梁骨架钢筋在实际受力状态下难以像T形梁主筋那样发挥应用作用。所以, 设计的假设状态与箱形梁的实际受力状态不一致。现行桥规定:如无精确的计算方法, 箱形梁也可参照T形梁的规定进行处理。从众多箱形梁的设计来看, 大部分设计者对箱形梁构件是按照T形梁进行处理的, 而箱形梁的实际受力虽有近于T形梁的一面, 又有异与T形梁的一面, 对于连续箱梁差别更大, 尤其是近年来箱梁的桥面越来越宽, 桥跨与桥宽之比越来越小, 箱形梁仍按照T形梁那种细长杆件设计配筋, 就越来越不适应了;

(3) 随着材料工业的发展, 桥梁承重结构的改进, 使桥梁主梁能以较柔的结构在达到受力的要求, 高等级公路大跨径桥梁的横向构造措施不利使桥面铺装分担了过多的次内力。

(4) 对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构, 由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力, 使桥面铺装层在受到拉力作用下而产生负弯矩区裂缝, 从而造成桥面铺装的损坏;

(5) 在对高速公路进行交通组织管理中, 由于车道功能的不同, 人为强制的使桥梁结构运营始终处于偏激状态, 使主车道的铺装层承担了比超车道高得多 (量值可达三至四倍) 的运营应力水平, 因此加快了主车道铺装层的疲劳。特别是随着私营运输业的发展, 货运业主为追求短期经济利益, 通过改变车箱的结构如加长车箱和加高车轴弹簧等使汽车的载重, 轴重及轮载成倍增加, 这些车辆对铺装层具有严重的毁坏作用, 并使桥梁结构局部超载, 加快了主车道铺装层的病害发展。因此, 在设计中应根据车辆荷载的实际分布情况, 在明确了桥梁结构受力的基础上, 对桥面的铺装层进行受力计算。

2.2 施工工艺

铺装层厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中结构支架的沉降及预应力反拱无法十分准确的预测, 或是由于施工工艺控制欠佳, 施工中主梁项面标高与设计理论计算值100%相符合是比较困难的, 一般是在测量主梁项面标高后对其进行做相应调整, 保证桥面铺装层的厚度。如果调整不好, 就会造成铺装层厚度不均, 使有的地方偏小;梁顶清理不利, 造成铺装层与主梁结合欠佳。

2.3 桥面防水层的影响

由于柔性防水层的强度与主板铺装层强度有差异, 它的存在使上部结构形成刚—柔—刚的板体受力体系, 中间柔性夹层会增大桥面板中部的板底拉应力。处于防水层上的铺装层一经开裂, 在车轮的动力荷载作用下, 彼此间的缝隙越来越大, 直到松散脱落, 另外防水层的使用使铺装层发生剪切破坏的机率大大提高。

2.4 桥面铺装的约束条件

桥铺装受桥梁结构的约束, 受荷载后其边界条件与一般路面相差甚大, 加之梁体的挠度、扭曲等形变的耦合作用, 给铺装层的工作性能造成不利影响。

3 桥面铺装设计方法的讨论

目前关于桥面铺装的研究还不成熟, 并且现有研究主要集中在材料设计和铺装技术等方面, 而关于理论分析和结构计算的研究很少。从现有的结构分析方法看, 主要是用三维等参元模型进行分析, 目前较多采用的是三维八结点和二十结点单元。

合理的有限元模型是计算分析的前提, 从目前的研究状况来看, 主要有如下几个方面急需探讨:

(1) 对于桥面铺装, 如何假设及模拟层间接触状况是有限元建模一个很重要的问题。对于不设防水层的情况, 可以借鉴复合路面的处理方式;

(2) 如何模拟层间接触状况, 特别是如何考虑防水层的影响, 是建立合理有限元模型的一个关键问题, 是研究铺装层结构设计理论的一个重点。要采取理论计算与试验分析相结合的方法, 将计算结果与试验和实测结果相对比, 寻找一种与结构实际受力吻合的模型;

(3) 桥面铺装层是一种特殊的路面结构, 如何合理简化荷载模型, 以及如何进行横向和纵向布载, 也直接关系到计算结果的精确程度。文献中在计算剪应力时是参照路面设计中的荷载模型, 水平荷载与垂直荷载同时考虑, 对不同的桥跨截面在横向不同位置进行布载, 找出最不利的荷位, 只有将桥梁结构分析和路面理论结合起来, 才能较好的解决这一问题;

(4) 另外还需要研究的一个重要问题是, 桥梁在荷载作用下产生挠度及其他形变, 这些因素对铺装层的力学特性有何影响。如何考虑这些影响, 这也许是桥面铺装不同于一般复合路面的一个方面。

总之, 合理解决桥面铺装问题需要从理论分析和结构计算两方面入手。正确的理论基础是根本, 合理的力学模型是关键。通过计算分析与试验及实测对比, 较好的解决如上述的接触模型、荷载简化等问题, 搞清楚其他因素的影响;还要加强对模型尺寸及收敛条件的研究;在条件允许的情况下, 加强对其动力性能的研究。在分析铺装层破坏形式的基础上, 确定关键因素, 提出控制指标并建立相应破坏准则, 为设计提供依据, 要达到这一目标还需要做大量的基础性研究工作。