沥青混凝土路面常见质量问题和解决方法

沥青混凝土路面常见质量问题和解决方法[摘要] 沥青混凝土路面在铺筑过程中易出现质量问题,如不重视会给将来道路行使安全、舒适造成影响,使沥青混凝土路面使用寿命降低,影响施工企业社会形象。

针对沥青混凝土路面易出现的病害,分析其产生的原因,找到其防治方法,在今后的施工过程中及早予与预防,则可达到事半功倍的效果。

[关键词] 沥青路面混凝土铺筑质量问题预防方法沥青路面比水泥混凝土路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、噪声低、施工期短、施工机械设备技术性能稳定且易于保证,养护维修简便等优点,因此,新建或改建公路大部分采用沥青混凝土。

如何保证高等级公路沥青混凝土路面强度、刚度、平整度,使其具有足够的承载能力,同时具有较好的高温稳定性和低温抗裂性。

本文认为应提高沥青混凝土路面混合料铺筑质量,延长沥青混凝土路面的使用寿命,接缝不良、离析、碾压发裂和推移是沥青混凝土路面铺筑过程中存在的主要质量问题。

1.接缝不良沥青混凝土路面接缝不良,会导致两侧标高不一,路面倾斜,在行车作用下,易发生颠簸或造成沥青混凝土松散。

如伴随压实不足,在重交通作用下,易造成接缝处表层过度磨损,且不良的接缝易透水,水分经接缝下渗,这会给路基、路面造成更大的破坏。

1.1 纵缝沥青混凝土路面纵向接缝不良,易导致新旧摊铺车道标高不易或接缝处混合料松散。

1.1.1 造成纵缝不良的基本原因(1)冷接缝施工工艺不规范:半幅施工不能采用热接缝时易架设挡板或采用切片切齐。

铺另半幅前必须将缝边缘清扫干净,并涂抹少量粘层沥青。

摊铺时应重叠在铺层上5～10cm,摊铺后用人工将摊铺在前半幅上面的混合料铲走,然后再进行碾压,应注意新摊铺带必须和前一条摊铺带松铺厚度相同;否则,易造成新旧摊铺车道不正确的重叠,重叠太多发生隆起,重叠太少就会低于先摊铺的面层的标高;(2)热接缝施工工艺不规范:热接缝施工一般是在使用两台以上摊铺机前后错开10～20米成梯队作业。

此时两条比邻摊铺带的混合料还处于压实前的热状态,所以纵向接缝易于处理,且连接强度较好。

施工时应将以摊铺的混合料部分留下10～20cm宽,暂不碾压,作为后摊铺部分的高层基准面,待后摊铺部分完成后,一起碾压(跨缝碾压);否则压实设备在接缝冷的一侧压槎太多,或是碾压时沥青混合料温度不够,这造成接缝处碾压不实;(3) 冷、热接缝施工项目部技术交底不全面或没有针对性,施工人员技术不熟练,如耙平施工方式不对,造成纵缝不是隆起,就是沟槽或倾斜; 此外,不良的纵缝的形成与摊铺机机架人员的操作水平及摊铺机工作性能有关,如进口非接触式找平系统的摊铺机比滑靴和走钢丝绳的平整度要好,还与熨平板前方推带的混合料重量的变化,进料器或或螺旋摊铺器是否超载等有关。

1.1.2 预防措施三车道以上,宜采用两台以上摊铺机摊铺,严禁使用不带平衡梁或没有声纳控制的摊铺机摊铺,必须使用性能良好进口摊铺机摊铺;严格控制底基层和基层标高、横坡度、平整度等指标,其合格率不低于95%。

1.2 横缝横向接缝是沥青混凝土路面施工重要环节,如稍有不慎就会造成行车颠簸或路面倾斜,影响公路服务性和行车舒适性。

1.2.1 造成横缝不良的原因(1)确保摊铺机每天只停一次,指出一道横缝,必须对拌合机、摊铺机、压路机、用料自卸车做到认真仔细地检查和保养。

易损件应有足够的储备,使机械故障率降到最低,停机时间最短;(2)摊铺机开工前应提前0.5~1h预热熨平板不低于100℃。

铺筑过程中应选择熨平板的振捣或夯锤压实装置具有适宜的振动频率和振幅,以提高路面的初始压实度不低于85%。

熨平板加宽连接应仔细调节至摊铺的混合料没有明显的离析痕迹;(3)在每次摊铺开始时,接缝处混合料过量,螺旋仓中输送的混合料太多,多余的材料向上推动摊铺机的熨平板,导致熨平板升高,在沥青路面上凸起;1.2.2 预防措施为了铺筑一条平整的横缝,要对摊铺施工人员加强现场管理和技术交底,严格按施工规范和操作规程施工。

摊铺时应调整好预留高度,控制不好的可采用相应高度的垫块,摊铺机从离开实施摊铺之前,熨平板必须适当拉紧并放置在垫块上,使熨平板处于正确的标高位置,既可避免在接缝处产生跳车现象或形成沉降、倾斜。

在摊铺过程中,摊铺机螺旋输送器应连续传动,两侧应保持有不少于送料器高度2/3的混合料,摊铺机速度必须缓慢、均匀、连续不断地摊铺、不得随意变换速度或中途停顿,摊铺速度控制在2～6m/min的范围内,对改性沥青混合料及sma混合料宜放慢在1～3m/min。

熨平板运行平稳,不上下浮动,铺筑的路面就不会使车辆颠簸、倾斜。

摊铺机驶离横缝之后,用搂耙清除接缝范围内过量的混合料,碾压时按要求先横向碾压再纵向碾压。

2.离析沥青混合料离析的广义概念应该是沥青混合料性能的不均匀变化。

在施工中离析的表现是多种多样的,如集料粗细颗粒的离析、混合料温度不均匀导致的离析、混合料拌合不均匀产生的离析等。

我们经常称为的沥青混合料离析是指沥青混合料施工过程中粗细集料的不均匀分离变化。

根据我们施工调查,在运输过程中由表及里沥青混合料温度发生不均匀变化,直接摊铺后温度较低的混合料的料团不易压实,是路面发生早期破坏的重要原因之一。

因此,研究温度差异导致的离析是很有意义。

2.1沥青混合料集料离析控制一般认为,ac—16c型混合料不易离析,用肉眼观察表面集料分布,几乎看不出离析现象。

实际施工中发现离析相当严重,改变了我们习惯看法,在10.5m摊铺机后卫碾压的路段,分左、中、右 3个位置对称取样,其抽提结果如表1表1 尚未碾压沥青混合料抽屉试验从抽屉试验结果得出如下结果:(1)左、中、右3点的综合平均通过率与未摊铺同批混合料的级配相符;(2)左、中、右3点≤2.36mm筛孔的通过率基本相同,证明≤2.36集料未发生离析;(3)≥4.75以上筛孔的3点通过率差异较大,证明粗集料的离析严重;左右两侧的粗集料通过率基本相同,说明离析对称发生;(4)粗集料向两侧分布,左右两侧≥4.75mm的粗集料含量为64%,中间为36%,均超出规定的级配范围。

既摊铺中心混合料明显偏细,两侧偏粗。

ac—16c型属于粗型密集配混合料,在高级沥青路面结构中是施工离析最轻的一个结构层。

但抽提结果显示其离析已相当严重,而其他大粒径结构层离析更为严重(试验结果略)。

宽幅摊铺导致离析后果是严重的,它不仅影响路面的使用性能,而且使路面产生早期破坏,耐久性降低。

由于离析,中部混合料偏细导致路面的使用热稳定性严重下降,造成泛油、车辙,道路渠化严重;由于离析,中部混合料偏细导致路面中部抗滑能力明显比两侧低,造成通车一年后其摩擦系数和构造深度均比超车道要差;由于离析,两侧混合料较粗且空隙率较大,路面渗水严重,导致路面经历“渗水—唧浆—局部凹槽—松散—坑槽”的水损害,据宁夏公路有关资料显示,在阴湿地区水损坏高等级路面占路面损坏比例为70%。

因此,欧洲、美国等国家,对运到工地沥青混合料进行二次拌合在摊铺,以消除温度离析,并在实际施工中取得了很大成绩。

事实上,大于7米的摊铺宽度对于中、粗粒径混合料是无法避免混合料离析,解决问题的最基本方法是不要宽幅摊铺。

施工中采用并两台摊铺机成梯形热接缝施工时,完全可以控制路面施工质量。

2.2沥青混合料温差离析控制沥青混合料拌制完成后,从拌合厂到施工工地运输的过程中,空气和混合料之间的温差一般大于120℃。

加上因车辆速度形成的相对风速较高,导致混合料温度在到达现场前有较大的下降。

混合料和车辆的接触面温度下降更为严重,降温的严重程度和车辆的运输时间、速度、气温、保温措施等因素有关。

接触面到内部核心区降温幅度在正常气温下平均可达15℃~35℃。

接触面15cm深度范围内的平均降温幅度可达到45℃~65℃,使表面混合料的粘度明显增大。

高温季节表面混合料形成“软”壳,低温季节形成“硬”壳。

在施工现场我们可以观察到,混合料从运输车向摊铺机喂料斗卸料到刮料板输料过程中,接触面表层料,特别是两侧车厢接触面表层料,在每车料中最后被刮平板送到螺旋布料器,即每一车料降温幅度最大的表层冷料被集中摊出。

这样的现象以每车料为单位周期性发生,这种现象被称为“温差离析”。

但表层料降温幅度较大,在正常的碾压过程中压实度难以达到要求,在气温低、风速大的气候条件下,情况更为严重。

在该处的压实度低、表面纹理粗、空隙率大,是路面松散、坑槽和渗水的薄弱点。

通过施工现场转芯取样发现:这些地方的沥青层密度低空隙率大,在摊铺时混合料已经结块,施工基层表面和下卧层温度低于15℃且摊铺厚度≤3cm,混合料结块发生的程度越严重,局部发生破坏的数量就越大,温差离析是导致这一结果直接原因。

因此,我们认为半刚性基层路面早期局部破坏发生主要原因是温差离析。

2.3沥青路面碾压控制技术众所周知,沥青混合料必须在适当的温度下,才能达到规定的压实度。

施工中必须保证沥青混合料的施工和易性,使其具有可压实性。

在实际施工中,工程技术和试验检测人员要根据施工队人员技能、沥青的性能、混合料的级配类型、碾压厚度、施工环境及温度、沥青拌合楼生产及运输能力、摊铺机机械性能等综合考虑,并具体问题要具体分析,特别是摊铺3cm沥青混合料要尤为注意。

沥青混合料路面摊铺后一般分为初压、复压、终压三个阶段,在这三个阶段压路机组合为:“钢轮+振动钢轮+钢轮”与“钢轮+胶轮+钢轮”,通过实践我们发现第二种组合不但适宜于一般沥青路面施工,而且更适宜于改性沥青路面施工(胶轮不适用于sma沥青混合料施工)。

我们在施工中以马歇尔试验作为路面压实度控制指标,实质上,马歇尔试件的空隙率是作为压实度达到100%的空隙率。

对于一般沥青混凝土路面:当ac层马歇尔击实试验的空隙率为5%,则施工压实度一般必须达到98%左右,才能使施工沥青混凝土面层空隙率达到7%沥青混合料路面渗水性急剧增大,容易导致路面早期水损坏。

空隙率为7%是沥青混合料路面是否渗水的界限值。

3发裂发裂是指短的横向裂缝,多发生在沥青混凝土的保护层或中间层次中,这些裂缝在摊铺过程中一般看不到,通常出现在碾压第一遍或第二遍之后。

沥青混合料碾压发裂影响压实度和路面空隙率,碾压不实造成的空隙率增大会降低里面的使用寿命。

3.1 导致发裂的原因及分析(1)由于沥青混合料基层软弱,在压实设配作用下导致下层弯曲,引起路面结构层的弯曲过大,从而使沥青混合料被拉开,形成细裂缝。

表2ac—16c型二种筛分结果通过率与标准值对比(2)沥青混合料的组成有缺陷,即使矿料级配在容许范围内,也会出现细微发裂现象,这是因为:混合料中的流值过多—混合料中沥青结合料含水量大或沥青用量大;中粗砂级配不均匀—中间粒径的砂太多(1.18mm、0.6mm),而细粒径的砂太少(0.3mm、0.15)。

表2为施工过程的两种级配筛分结果。