農村公路瀝青路面的推移破壞
摘要:分析推移破壞的成因,從內因、外因兩方面進(jìn)行分析;避免、減少推移的技術(shù)途徑,在施工單位的角度以不可控、可控兩方面入手。
關(guān)鍵詞:瀝青路面:瀝青混合料:推移:離析、均勻性:
隨著(zhù)河北省經(jīng)濟的發(fā)展和農村公路建設戰略的實(shí)施,灌縫膠黑色的瀝青路面正不斷地向山區的各鄉鎮延伸,但局部路段的路面推移問(wèn)題已對工程質(zhì)量構成極大威脅,開(kāi)始成為眾多施工單位一項重要課題來(lái)研究。
近幾年來(lái),農村公路的瀝青路面施工相繼出現了早期破損,尤其是瀝青路面的局部推移現象,普遍表示關(guān)切,因而對推移的成因與機理也就各有所見(jiàn),通過(guò)在施工過(guò)程中對這種病害的觀(guān)察與分析,從中得到了一些啟示。
一、瀝青路面推移破壞成因分析
造成推移的原因是非常復雜的,灌縫膠可以從內因、外因兩方面進(jìn)行分析。
1.面層結構層厚度偏?。撼械率修r村公路黑色化路面結構形式普遍采用4cm厚瀝青混凝土,面層很薄。其主要作用是抵抗車(chē)輛磨耗,增強路面防水性、平整度,減少揚塵、減小噪音,基本起不到提高路面強度的作用,由于面層厚度過(guò)小,很難形成具有一定強度的穩定結構。
2.面層與基層結合不良:根據力學(xué)分析表明面層與基層結合是否緊密,對面層底面拉應力有很大影響,在相同荷載作用下,面層與基層的接觸面呈滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)面層底面的拉應力要比接觸面呈連續狀態(tài)大2-3倍,顯然對面層十分不利。再者,按荷載應力隨深度遞減的規律要求,相鄰結構層之間剛度不能相差過(guò)大,否則將引起剛度大的上層底面出現較大的拉應力,導致開(kāi)裂破壞。根據理論分析和經(jīng)驗,一般基層與相鄰面層的回彈模量之比不應小于0.3,綜上可見(jiàn)剛度較大并表面過(guò)光的基層,都是造成推移不可忽略的因素。
3.隨意減少礦粉用量:在瀝青混合料中礦粉用量一般只占7%左右,其比表面積卻占80%以上,礦料與瀝青交互作用,比表面積的減少,形成的結構瀝青所占瀝青的比例也就愈少,瀝青混合料的粘]聚力愈差,從而嚴重影響了瀝青混合料的抗剪強度,同時(shí)礦粉的化學(xué)性質(zhì)與混合料的粘聚力也是緊密相關(guān)的,以硅、鋁為主要成份的石料加工的礦粉,不能加入瀝青混合料中,一般把礦粉的二氧化硅含量控制在52%以下。
4.瀝青混合料的離析及不均勻性:首先明確什么是離析、不均勻性。離析是混合料粗細集料和瀝青含量的不均勻,在同一區域內粗細集料的不均勻,偏離了設計級配,瀝青含量的不均勻則與設計的更佳瀝青用量不一致,從而使配合比設計變成一種擺設,等于瀝青路面的質(zhì)量處于完全失控狀態(tài)。細集料集中的部位往往空隙率小,瀝青含量偏高,粗集料不能直接靠攏形成骨架,這也是加速路面推移破壞和導致路面永久變形的主要原因之一;相反粗集料集中的部位往往空隙率大,瀝青含量偏小,是出現水損害,形成坑槽的主要原因。造成瀝青混合料離析,及不均勻的原因也是多方面。
(1)拌和過(guò)程中的不均勻及材料自身的不均勻
我們施工時(shí)所用集料多半是自己生產(chǎn)的,但由于供應不足,增加工程量等諸多原因,也有取自社會(huì )料場(chǎng)的集料,這樣一來(lái),不同料場(chǎng)的集料,質(zhì)量自然參差不齊,不僅石料的質(zhì)量不同,覆蓋層和風(fēng)化層不清除干凈、破碎和篩分機械不一、篩孔尺寸混亂、導致集料產(chǎn)品的質(zhì)量及規格各行其是,實(shí)際級配與配合比設計所采用的級配有很大的差距。盡管目標配合比設計很認真,生產(chǎn)配合比設計的材料相比簡(jiǎn)直就是面目全非了。
承德市的油路工程的瀝青拌和場(chǎng)大都是臨時(shí)在沿線(xiàn)設置的移動(dòng)式拌和場(chǎng),材料堆放場(chǎng)地不規則,許多料場(chǎng)不同材料之間互相不能完全分開(kāi),材料有放在沒(méi)有硬化的土地上,裝載機鏟料時(shí)很容易將土地的粘土及雜物帶入料倉。再者,拌和場(chǎng)一般沒(méi)有防雨設置,下雨對集料的含水量影響很大,尤其是砂子,石屑等細集料,不同部位的含水量也不一樣,干燥狀態(tài)和潮濕狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)情況差異很大,拌和樓的供料控制會(huì )很大的波動(dòng),直接影響配合比。
集料烘干筒的加熱溫度、加熱時(shí)間、天氣狀況等都不可能恒定,拌和的混合料溫度也是會(huì )有所波動(dòng)的。
(2)運輸過(guò)程中造成的離析及不均勻
拌和的瀝青混合料直接從拌和樓卸到運料車(chē)中,按規范要求運料車(chē)應該每卸一斗挪動(dòng)一步,以便減少混合料的離析,實(shí)際上即使這樣做了離析也是難免的,3000型的拌和樓一斗接近3噸,卸料時(shí)粗料向下滾,細料滾的少,更有許多運料車(chē)并沒(méi)按照規范的要求做,車(chē)停在拌和樓下一直不動(dòng)卸成為一座小山一樣,離析就更嚴重了,在通常情況下,運料車(chē)移動(dòng)次不宜少于3次。
(3)攤鋪過(guò)程的離析
混合料從運料車(chē)卸到攤鋪機的過(guò)程中,一定程度會(huì )產(chǎn)生粗細集料的分離,混合料卸到攤鋪機料斗中以后,中間的混合料進(jìn)入攤鋪機的速度快,兩邊的混合料可能停留相當長(cháng)時(shí)間,直到兩側擋板立起,這樣兩側的混合料比中間混合料溫度低得多,從而使鋪到路面的混合料的溫度不一樣。
盡管拌和樓的拌和能力有了提高,攤鋪機可以連續不間斷攤鋪,但實(shí)際上不可避免地還是可造成攤鋪機停頓,攤鋪停頓未攤混合料溫度降低,也能造成鋪筑到路面的混合料的溫度的不均勻。
瀝青混合料的離析及不均勻性,可能發(fā)生在混合料拌和、運輸、鋪筑過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節。其中有些因素是目前難以避免的,而有些則是人為造成的,通過(guò)努力是可以避免或者減輕的。
5.超重載車(chē)輛對瀝青路面推移破壞的影響:隨著(zhù)縣鄉經(jīng)濟的發(fā)展,交通量也在迅速增加。近幾年來(lái),又出現大量超重載車(chē)輛,都是引起路面早期損壞主要因素,近年在農村公路車(chē)輛調查中發(fā)現65%的貨車(chē)超載,秋季蔬菜外調時(shí)平均載重都在40噸以上,其中更大軸重達到180KN,標準軸重100KN的輪胎壓力0.7Mpa,軸重180KN,其輪胎壓力達到1.26Mpa,路表輪隙彎沉增大了1.8倍,路表彎沉對車(chē)輛軸載變化是相當敏感的,輪重略增加一點(diǎn),需大幅增加路面結構層厚度與整體剛度以保證彎沉,否則極易引起路面的損壞,
據有關(guān)專(zhuān)家對超重交通對路面結構影響的研究分析,得出車(chē)流量中含20%的輪胎壓力為1.0Mpa重車(chē)時(shí),將造成路面彎沉增加1.43倍,面層疲勞壽命縮減80%,車(chē)轍量增加2.37倍,因而,超重載現象應引起我們足夠重視,一方面加強道路結構設計方向的研究,增加面層厚度,同時(shí)加強對道路運營(yíng)車(chē)輛的管理,使我們的縣鄉公路和營(yíng)運的社會(huì )綜合效益都達到更佳。
由于以上種種原因,大量的行車(chē)荷載反復作用于瀝青路面上,在輪胎的水平力作用下面層產(chǎn)生裂縫,并不斷發(fā)展,瀝青面層板體沿基層表面發(fā)生大面積的滑動(dòng)位移,這就是推移破壞。
二、避免、減少推移的技術(shù)途徑
結合以上分析情況,基本的解決方法應該是從加大瀝青混合料面層厚度入手,以此來(lái)獲得足夠的綜合強度和穩定性。超重載車(chē)輛破壞問(wèn)題,在此不作重點(diǎn)討論。大家注意到,對一條幾十公里乃至一百多公里同時(shí)完成的瀝青路面來(lái)說(shuō),即便行車(chē)道處于上述不利情況下,路面的攤移破壞也都是局部發(fā)生的。同樣的面層結構厚度、同樣有重載、超載作用,為什么沒(méi)有全部一起壞?如果籠統的說(shuō)是結構層薄、超重載作用,是說(shuō)不過(guò)去的,還必須從我們自身內部去找原因。下面談一下,施工單位在施工階段中首先特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題:
1.在瀝青混合料目標配合比設計時(shí),適當增大集料的更大粒徑,在生產(chǎn)配合比調整中,盡可能將礦料的通過(guò)百分率調整接近級配曲線(xiàn)中值偏上限,使其形成級配礦質(zhì)骨架,具有較高的強度和穩定性??障堵时仨殗栏窨刂圃?%以下。
2.瀝青路面屬柔性,其力學(xué)強度、穩定性很大程度取決于基層,要求基層不但要有足夠的強度和適宜的剛度,還應具有一定的粗糙度。不宜路拌法施工,均勻性很難保證。
嚴格控制結合料劑量,不得超過(guò)設計用量,即水泥用量不宜過(guò)大?;鶎踊旌狭系暮坎灰似?,如混合料的含水量偏高,經(jīng)振動(dòng)壓路機振動(dòng)碾壓后,會(huì )使基層表面形成一層強度較大的灰漿層。2009年在縣級公路四御線(xiàn)龍頭山至棋盤(pán)山段(K10+100-K10+700路段)的基層施工時(shí),碾壓前遇小雨,面層鋪筑后連續多次出現大面積推移,將面層整體破壞后,發(fā)現基層上表面2-4cm為一層剛度較大的灰漿層,后經(jīng)特殊處理后推移得以根治,由此可見(jiàn),含水量的偏高是造成局部表面過(guò)光和剛度偏大,不可忽視的因素。
嚴格控制基層的平整度,以此來(lái)保證面層厚度的均勻性。
3.透層油灑布后應盡早鋪筑瀝青面層。因為根據以往經(jīng)驗,我們施工單位自己的施工車(chē)輛,如基層運料車(chē)、面層混合料運料車(chē)對透層油的破壞相當嚴重的,所以要求盡量縮短間隔時(shí)間,如不能及時(shí)鋪筑,又無(wú)法禁止交通時(shí),應撒鋪適量的石屑,穩壓一遍。在灑布透層油前,必須保證基層表面的結構均勻,清潔,無(wú)松散顆粒,在鋪筑面層前也必須如此。
4.加強集料生產(chǎn)的管理,努力使用清潔,均質(zhì)的集料,保證同一工程使用的集料相同,避免實(shí)際用料與設計配合比用料的不同的現象出現;拌和場(chǎng)應該將集料堆放在硬化的土地上,細集料要加防雨措施;每天的廢料處理須嚴格控制,防止重復使用對混合料的影響;運料車(chē)每次卸料都要跟著(zhù)移動(dòng)位置,途中不得隨意停留;加強壓實(shí),合理安排壓路機的數量和類(lèi)型,由幾臺壓路機均勻壓實(shí),初壓要緊跟攤鋪機碾壓,提倡采用大噸位膠輪壓路機碾壓;加強質(zhì)量管理和檢查,通過(guò)肉眼觀(guān)察、鋪砂法檢測構造深度等手段,對離析情況和均勻性作出評價(jià)。
5.在攤鋪機性能正常時(shí),應盡量避免用人工再次找平。尤其是攤鋪后,人工再用長(cháng)直尺刮平,首先素質(zhì)不高的工人很難判斷其高低,造成越整越不平,主要是這樣極易出現集料的離析。
6.越嶺段縱坡較大處、彎道車(chē)輛極易出現急剎車(chē)處,都應必須做特殊處理,如在特殊地段可適當增加瀝青面層厚度等措施。
推移破壞是十分復雜的技術(shù)問(wèn)題,以上僅是在以往施工中的實(shí)地觀(guān)察、分析和總結,把這項課題提出來(lái),談?wù)劥譁\認識,以供參考。
分析和裂縫發(fā)展趨勢的判斷,以及對其檢查與觀(guān)測來(lái)確定橋梁的使用質(zhì)量,對橋梁行車(chē)道板使用期間進(jìn)行有效的監控,從而準確而有效地判斷行車(chē)道板是否適應現有交通運輸狀況。通過(guò)橋梁行車(chē)道板的設計階段,施工階段予以改善和采取有效的措施,減少行車(chē)道板的裂縫,提高橋梁的使用壽命,充分發(fā)揮農村公路的投資效益,確保為經(jīng)濟建設提供快速、便捷的交通運輸通道,為全社會(huì )提供更好的交通環(huán)境。
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