题目:沥青混凝土路面常见病害及处理
大纲:
1、了解沥青路面的组成材料;
2、掌握沥青路面常见的病害;
3、重点了解沥青组成材料及施工工艺
造成的病害;
4、提出治理及预防措施。
沥青混凝土路面常见病害及处理
随着时代的进步与发展,沥青路面以其独具的特点获得越来越广泛的应用。沥青路面按其类型分为沥青混凝土、沥青贯入式、沥青表出等。沥青混凝土作为其中的一种也有其独具的特点,例如:具有很高的密实度和强度。整体性强,透水性好等。这次施工实习过程中也遇到了沥青混凝土面层(5cm)。论文不仅是实践的结合产物,也是理论的产物,这
次论文题目选择的目的在于进一步了解沥青混凝土、探究在施工过程中易产生的病害,以便更好地治理和预防。
关键词:沥青混凝土、病害、治理及预防。
沥青类路面属于柔性路面,具有表面平整、无接缝、行车舒适、施工期短、养护维修方便、且适宜分期修建等特点。沥青混凝土也具有以上特点,沥青混凝土路面由几种不同粒径的矿料,用沥青做结合料,按一定比例配合,在严格控制条件下拌合经碾压密实后成型的路面。当然在外界因素、自身原因及施工工艺不当也会对路面造成危害,以至路面出现病害缩短了使用年限还需进行治理和预防。
沥青混凝土路面面层之所以出现病害与外界因素、人为因素与自身材料有着密切关系。路面作为公路的重要组成部分,除了直接承受行车荷载外,还受到温度、水、阳光和空气等自然因素的影响。路面工程的施工材料、配合以及施工工艺直接影响到路面的使用质量及年限。
沥青混凝土出现的病害种类也很多,首先病害的产生其组成材料使用不当而对路面造成的病害。沥青混凝土面层其组成材料无非就是沥青、粗集料、细集料。填充料矿粉沥青的选用要根据气候条件、交通量等因素来选择。当地气候寒冷,施工气温较低、矿料粒径偏细时,宜采用稠度较低的沥青材料。沥青作为胶结料,它应具备黏结性、塑性、感温性等。因此沥青在进场后鉴定其技术性能时,通常以针入度、延度、软化点为三大指标。沥青选择的不当会使路面产生脱皮、坑槽等病害。
粗集料作为骨架也因具备一定的强度,耐磨等性能。粗集料可选用碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣、矿渣等。碎石应是均质、洁净坚硬、无风化的,并应不含过量小于0.075mm
的颗粒(小于2%),吸水率小于2%~3%。碎石与沥青材料的黏附性大小,对沥青混合料的强度和耐久性有极大影响,应优先选用同沥青材料有良好黏附性的碱性碎石。由于我们标段交通量较小可选用破碎砾石为粗集料。破碎砾石应选用粒径大于50mm的颗粒轧制,破碎前必须清洗,含泥量不大于1%,破碎面积应符合规范的要求。当然,在公路施工当中不可能存在完全符合规范的集料。例如当使用酸性岩石轧制的粗集料时,必须采取抗剥离措施,工程中常用高黏度沥青,在沥青中加入抗剥离剂,用干燥的生石灰,消石灰粉或水泥作为填料的一部分,(其使用量为矿料总量的1%~2%)将粗集料用石灰浆处理等方法来提高沥青与之的黏附性。粗集料的规格也是很重要的,因为要与其他材料符合级配后方可进行配合比设计。
细集料可采用天然砂、机制砂及石屑。应洁净、干燥、无风化、无杂质,并有适当的颗粒组成。天然或人工的砂,均应有一定的级配组成,含泥量不大于4%。天然砂中小于0.075mm的颗粒含量不得大于5%.细集料的级配在沥青混合料中的适用性,应将其余粗集料及填料配置成矿质混合料后,再判断其是否符合矿料设计级配的要求再做决定。当一种细集料不能满足级配要求时,可采用两种或两种以上的细集料掺和使用。细集料与填料一起作为填缝料应该保证与粗集料有良好的配合比。
填料最好采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉,生产矿粉的原石料中混土杂质应清除。矿粉要求干燥洁净。粉尘作为一部分矿粉使用时,用量大得超过填料总量的25%,塑性指数不得大于4%,粉煤灰烧失量应小于12%,与矿粉混合后的塑性指数应小于4%,用量不宜超过填料用量的50%,与沥青黏聚力好,且水稳定性应该满足要求。为改善水稳定性可采用干燥的磨细生石灰粉、消石灰粉或水泥作填料,用量不宜超过矿量总量的2%。
沥青混凝土路面的组成材料已经介绍完了,在施工前必须对各种材料的技术性能进行
检测,否则由于组成材料不当也会对路面造成危害。材料选择好后,还需要进行配合比设计,配合比设计好以后还要进行检验。这些工作是必不可缺的,通过这些步骤我们可以得到一些符合路面使用性能的指标及技术参数。欲使沥青混凝土具备优良的路用性能,出各种矿质集料的技术性质,应符合技术要求外,矿质混合料还必须通过一定的组成配合比,是混合料具有足够的密实度,并具有较高的内摩阻力,否则会因为混合料配合比不当对路面产生危害。配合比设计的目的在于得到集料的最佳级配,确定路面修筑时最佳的沥青用量,配合比的调试也是具有意义的,否则会因为配合比不当既造成了不必要的损失,又对路面使用性能产生影响。配合比得到之后还需要修筑试验路段得到生产配合比,这样不仅提高了施工进度也会增加工作效率。
对沥青的组成材料有了了解之后,我们也能够想到一些由于组成材料不符合规范要求而是路面产生的病害。配合比的不当,不仅会对路面的施工造成困难,而且也会使路面产生病害。路面的病害不仅影响到路面的使用性能也会造成路面的不美观、行车没有舒适性。路面的病害也是近几年探究的热点话题,我也简单的介绍一些近几年沥青路面常见的几种病害:
第一、裂缝:裂缝是沥青路面最常见的破损类型之一。裂缝出现有下列几种表现形式:发裂线状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、反射裂缝、龟裂等。裂缝的出现会将水等物质渗透进去,进而造成下承层破坏,导致更多病害的发生。
第二,松散、麻面、坑槽;松散病害出现后表层矿料松动,在汽车行驶过程中会带动矿料出现麻面,使行车没有舒适性。矿料被带动以后路基基层也会暴露在大气之中,会使基层也出现病害影响路面的使用性能。
第三,泛油、油包、拥包;泛油是指高温时沥青渗出面层的现象。油包是指路面面层
零散分布疙瘩突起物的现象。拥包是指面层出现的堆挤、滑动成隆起形变的现象。产生此类病害主要是配合比不当、用油性不当而造成的,这类病害的出现使路面凹凸不平、稳定性极差、行车困难。
第四,搓板,波浪;路面表层呈现洗衣搓板纵向产生波浪状的破损现象。这样病害不仅影响路面表层的美观还会影响行车的舒适性。所以施工时一定要注意基层等下承层的准备将浮土清楚,一定要使基层达到养生期要求尽力避免病害出现。
以上讲述的就是几种沥青类路面最常见的病害,其他病害都是在交通量大、行驶车辆频繁、施工难度大、施工材料缺乏等因素造成的。因为我们标段的交通量较小,材料相对丰富。我觉得其他病害出现的可能性很小。路面的使用性能有很多技术要求,有时无法让这些要求同时满足,因此某些工作欠缺,因而导致一些病害不断出现。
还有就是一些由于外界因素例如行车、气候条件会使路面产生一些病害。汽车在路面上行驶时,除了克服各种阻力外,还会通过车轮把垂直力和水平力传给路面,另外,路面还会受到车辆的振动力种种冲击力作用,在上述各种外力的综合作用下,路面结构内会产生大小不同的压应力, 拉应力和剪应力。如果这些应力超过了路面结构的整体或某一组成部分的强度,路面就会出现断裂、沉陷、波浪、松散和磨损等现象。另外,路面结构袒露于大气和自然环境之中,经常会受到温度和水分变化的影响,某力学性能也就随之不断发生变化,强度和刚度不稳定,路况也是好是坏。由上述分析可知,为了保证是路面具有一定的强度、刚度、及稳定性,保持路面结构具有足够的抗疲劳强度以及抗老化变形积累的技术性能,必须不间断的采取适合的措施预防和处理这些病害。确保路其的耐久性,使路面平整、完好,路拱适度,排水疏通,行车舒适、安全。
在了解完沥青类路面常见的一些病害之后,知道了处理及预防这些病害是为了让路面
更加具有强度、稳定性。更加有耐久性使路面行车时舒适安全。可见沥青混凝土路面的技术指标有一定的技术标准之所以出现病害于技术标准也有很大程度的关系。沥青混凝土受自然环境因素和交通荷载作用,要求混合料必须具有高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性和施工和易性。
高温稳定性是指沥青混凝土再告我你条件下,能够抵抗车辆荷载的反复作用,不发生显著永久变形,保证路面平整路的特性。高温条件下或长时间承受荷载作用,混合料出产生显著的变形,其中不能恢复的部分成为永久变形,这种特性是导致沥青路面产生车辙、波浪及拥包等病害的主要原因。沥青混合料高温稳定性形成主要来源于矿质集料颗粒间的嵌锁作用及沥青的高温黏度。在沥青混合料的组成材料中,矿料性质对沥青混合料高温性能的影响是至关重要的。采用表面粗糙、多棱角、颗粒接近立方体的碎石集料,沥青的高温黏度越小,与集料黏附性越好,相应的沥青混合料的抗高温变形能力就越强。可以使用合适的改性剂来捉高沥青的高温黏度,降低感温性,提高沥青混合料的黏聚力,从而改善沥青混合料的高温稳定性。
沥青混合土的高温稳定性还受沥青用量的影响。随着沥青用量的增加,沥青膜增厚,自由沥青比例增加,在高温条件下,已发生明显的流动变形,从而导致沥青混合料抗高温变形能力降低。随着沥青膜厚度的增加,车辙深度随之增加。
低温抗裂性是保证沥青路面在低温时不产生裂缝的能力。当冬季气温降低时,沥青面层将产生体积收缩,而在基层结构与周围材料的约束作用下,沥青混合料不能自由收缩,将在结构层中产生温度应力。由于沥青混合料具有一定的应力松弛能力,当降温速率较慢时,所产生的温度应力会随着时间松弛减小,不会对沥青路面产生较大的危害。但当气温骤降时,所产生的温度应力来不及松弛,当温度应力超过沥青混凝土的容许应力值时,沥青混合料被拉裂,导致沥青路面出现裂缝,造成路面的损坏。因此,要求沥青混合料具备
一定的低温抗裂性能。
在寒冷地区可采用稠度较低、劲度较低的沥青,选择级配适宜的沥青材料。
耐久性是沥青混合料在使用过程中抵抗环境因素及行车反复作用的能力。主要有两个方面:1、沥青混合料的抗老化性。2、沥青混合料的水稳定性。这两方面特性也是导致沥青类路面出现病害的主要原因。
沥青混合料在使用过程中,受到空气中氧水、紫外线等介质的作用,促使沥青发生诸多复杂物理化学变化,逐渐老化和硬化,致使沥青混合料变脆易裂,从而导致沥青路面出现各种与沥青老化有关的裂纹或裂缝。
在气候温暖、日照时间较长的地区沥青的老化速度快,而在气温较低日照时间较短的地区,沥青的老化速率相对较慢。沥青混合料的空隙率越大,环境介质对沥青的作用就越强烈,其老化程度也越高。压实空隙率的增大,回收沥青针入度减小,老化程度增加。道路中部的沥青比边缘部位沥青的老化程度轻些。
因此为防止沥青老化导致病害出现易选用耐老化沥青,有足量的沥青含量。施工过程中因控制拌和加热温度,并保证沥青路面的压实密度。
沥青混凝土的水稳定性不足的原因:压实空隙率较大,沥青路面排水系统不完善,动水压力对沥青产生剥离作用,将加剧沥青路面“水损害”病害。水稳定不足将产生沥青剥离、黏结强度降低,集料松散易形成坑槽即发生“水损坏”。沥青混合料水稳定性不足的影响因素:1、沥青和集料的黏附性。沥青和集料的黏附性在很大程度上取决于集料的化学组成,实验表明酸性集料的黏附性明显低于碱性集料与沥青的黏附性,通过掺加抗剥离剂可
以显著改善集料与沥青的黏附性。
2、混合料压实空隙率大小及沥青膜度厚。当空隙率较大沥青膜较薄时水稳定性较差。
3、混合料成型方法的影响:成型温度较低,要么压实度达不到要求,要么集料被压碎,从而使混合料水稳定性下降。
4、沥青混合料级配的影响:升级配压实空隙率较大,往往对水稳定性不利。当沥青用量不足时,即使是密集配的沥青混合料也会出现水稳定性不好的问题。
沥青路面的抗滑性对于保障道路交通安全至关重要,而沥青路面的抗滑性能必须通过合理选择沥青混合料组成材料,正确的设计与施工来保证。沥青路面的抗滑性与所用的材料(矿料)的表面构造深度、颗粒形状与尺寸、抗磨性有着密切的关系。矿料表面构造深度取决于矿料的矿物组成、化学成分及风化程度;颗粒形状与尺寸既受到矿物组成的影响,也与矿料的加工方法有关;抗磨光性则受到上述所有因素加上矿物成分硬度的影响。因此表层的粗集料应采用粗糙、坚硬、耐磨、抗冲击性好、磨光值大的碎石或破碎石集料含量也有助于提高沥青路面的宏观构造深度。
影响沥青混合料施工的和易性因素有很多:诸如组成材料的技术品质、用量比例,以及施工条件等。
(1) 组成材料的影响:主要是矿料级配和沥青用量。在间断及配的矿质混合料
中,粗细集料的颗粒尺寸相差过大,中间尺寸颗粒缺乏,混合料容易离析。如果细料太少,或矿粉用量过多时,混合料容易产生疏松且不易压实;反之,如果沥青用量过多,或矿粉质量大好,则容易使混合料结团、不易摊铺。
(2) 施工条件的影响:如温度的影响,较高温度可保证沥青的流动性,拌和中
能够充分均匀地黏附在矿料颗粒表面;在压实期间,矿料颗粒能相互移动就为,达到规定的压实密度。但温度过高既会引起沥青老化,也会严重影响沥青混合料的使用性能。沥青混合料的拌和与压实温度与沥青黏度有关,应根据沥青黏度与温度关系来确定。
(3) 当地气温越高,施工和异性越好。
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