論高速公路瀝青路面病害分析及施工質(zhì)量的控制
2015-03-23
1.前言
隨著我國公路事業(yè)的發(fā)展，河南省高速公路的通車里程已超5千公里，但瀝青路面的病害卻一直未得到解決，裂縫、坑槽、唧漿、轍槽、泛油等早期破壞現(xiàn)象層出不窮，嚴重影響了瀝青路面的各項路用性能，大大增加了運營期間的養(yǎng)護費用。因此，對于在建或未建的瀝青路面施工，我們應(yīng)該嚴格按照施工技術(shù)規(guī)范進行瀝青路面施工的質(zhì)量控制，筆者根據(jù)工程實際，談?wù)劄r青面混合料施工質(zhì)量的控制。
2.瀝青混凝土路面病害成因分析
2.1水損壞
水損壞是產(chǎn)生瀝青混凝土路面坑槽的最主要因素。水對瀝青混凝土產(chǎn)生軟化作用（瀝青混合料含水量增加，導致其強度和剛度降低）、剝離作用（降低瀝青與集料的粘附性）和沖刷作用（在荷載作用下產(chǎn)生的動水壓力不斷沖刷細料），造成瀝青混凝土松散、跑料，從而形成坑槽。
2.2材料不合格
由于瀝青混合料的“貧油”現(xiàn)象，導致瀝青與石料的粘附性差以及瀝青混合料水穩(wěn)定性能差等材料本身路用性能不合格容易導致成型后的瀝青混凝土路面在荷載、水等綜合因素下產(chǎn)生病害。
2.3施工控制不嚴
在施工中由于控制不嚴造成的瀝青混合料產(chǎn)生離析、夾層以及瀝青混凝土路面壓實不達標等，都是瀝青混凝土路面發(fā)生坑槽的隱患。
壓實度不足是早期水損害最普遍的原因。據(jù)相關(guān)研究表明，熱拌瀝青混合料4%～5%的空隙率就認為是不透水的（也就是說與水損害無關(guān)），大多數(shù)瀝青混合料設(shè)計空隙率為3%～5%，當施工完畢后，大多數(shù)要求達到92%的最大理論密度，空隙率為8%。在營運2～3年后，可以認為是達到了設(shè)計空隙率。路面壓實度不達標，空隙率高于8%，就易滲水，就會引起路面松散。
2.4其它因素
事故車輛的擠壓、劃刮和油污都會造成瀝青混凝土路面的坑槽病害。
結(jié)合湖北京珠高速公路北段的實際情況，我們通過分析，認為形成坑槽的原因主要有：
1）集料與瀝青粘性不良。
2）集料含泥量偏高。
3）瀝青混合料拌和不均勻或瀝青用量不足。
4）瀝青混合料離析。
5）瀝青混合料細集料偏多等原因。
3.瀝青混合料技術(shù)要求
材料的選擇：
拌制瀝青混合料所需的材料主要有粗集料、細集料、礦質(zhì)填料和瀝青。在配合比設(shè)計前，選取符合相應(yīng)技術(shù)規(guī)范的合格材料。
1） 粗集料的選擇
瀝青路面用粗集料包括碎石、破碎礫石、篩選礫石、鋼渣、礦渣等，但高速公路所選粗集料應(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙。試驗人員取樣時應(yīng)在不同部位隨機抽取具有代表性的試樣，在對樣品進行篩分、壓碎值、針片狀、小于0.075mm顆粒含量、表觀相對密度、吸水率、堅固性、洛杉磯磨耗損失等多項指標符合質(zhì)量要求的集料。
2） 細集料的選擇
瀝青路面的細集料包括天然砂、機制砂、石屑。所選細集料應(yīng)潔凈、干燥、無風化、無雜質(zhì)，并有適當?shù)募洌瑱C制砂的粗糙、潔凈、棱角性好，應(yīng)優(yōu)選之。
3）礦質(zhì)填料的選擇
在瀝青混合料中，礦質(zhì)填料通常是指礦粉。礦粉在瀝青混合料中起著重要作用，因此對礦粉質(zhì)量的要求不容忽視。瀝青混合料中使用的礦粉必須是采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細得到的礦粉，應(yīng)潔凈、干燥，試驗人員應(yīng)在料源取樣進行篩分、表觀密度、含水量、親水系數(shù)等指標的測定，確保所選礦粉質(zhì)量符合要求。
4） 瀝青的選擇
瀝青路面采用的瀝青標號，宜按照公路等級、氣候條件、交通條件、路面類型及在結(jié)構(gòu)層中的層位及受力特點、施工方法等，結(jié)合當?shù)氐氖褂媒?jīng)驗，經(jīng)技術(shù)論證后確定。
4.瀝青混合料配合比設(shè)計
瀝青路面質(zhì)量的好壞，關(guān)鍵在于混合料配合比設(shè)計。一個好的配合比設(shè)計，一般分為目標配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比、生產(chǎn)配合比驗證三個階段。
4.1 目標配合比設(shè)計
許多試驗人員認為目標配合比設(shè)計意義不大，最終是靠生產(chǎn)配合比來指導施工的，這樣實際上無法嚴格控制不同材料的比例。目標配合比設(shè)計是控制冷料倉的依據(jù)，不應(yīng)被廣大試驗人員所忽視。
1）礦料級配的選擇
對各種粗細集料進行篩分后，利用在EXECL里編制的礦料合成集配程序，對各種集料按不同的比例進行合成，應(yīng)選擇平坦的S型級配曲線，即兩頭粗、細集料少，中間集料多的級配，使混合料組成嵌擠密實型級配，并應(yīng)注意避免在（0.15～0.3）mm、（0.3～0.6）mm區(qū)間出現(xiàn)“鴕峰”級配。
2）馬歇爾試驗
馬歇爾試驗是選擇瀝青用量，確定最佳油石比的重要依據(jù)。配合比設(shè)計成敗主要靠馬歇爾試驗所測得各項指標如馬歇爾穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度、礦料間隙率、毛體積密度等的數(shù)據(jù)所確定。試驗人員應(yīng)嚴格按規(guī)范要求進行此項試驗，保證試件成型時混合料的溫度、擊實試件的高度、密度測定的精確度、試驗時的養(yǎng)護水溫等必須滿足規(guī)范要求，使所測定的數(shù)據(jù)精確度高，可靠性強，能正確指導我們依此數(shù)據(jù)得出最佳油石比。
3）配合比設(shè)計檢驗
確定了礦料級配和最佳油石比后，應(yīng)進行高溫穩(wěn)定性檢驗、水穩(wěn)定性檢驗和低溫穩(wěn)定性檢驗，分別進行車轍試驗、浸水馬歇爾試驗和低溫彎曲試驗，檢驗該配合比能否滿足各項路用性能。
4.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計
在目標配合比確定后，應(yīng)利用實際施工的拌和機進行生產(chǎn)配合比設(shè)計。試驗前，應(yīng)首先根據(jù)級配類型選擇振動篩篩號，使幾個熱料倉的材料不致相差太多，最大篩孔應(yīng)保證使超粒徑料排出，使最大粒徑篩孔通過量符合設(shè)計范圍要求。試驗時，按目標配合比設(shè)計的冷料比例上料、烘干、篩分，取各個熱料倉試樣進行篩分，與目標配合比一樣用EXECL程序進行礦料級配計算，選擇平坦的S型級配曲線，確定各個熱料倉集料的比例。 4.3 生產(chǎn)配合比驗證
路面正式鋪筑前，應(yīng)進行生產(chǎn)配合比驗證。拌和站用試驗室提供的目標配合比控制冷料的上料速度，根據(jù)生產(chǎn)配合比控制各熱料倉的上料比例、礦粉比例和瀝青用量，拌制瀝青混合料。在試驗段進行試鋪時，試驗人員應(yīng)在施工現(xiàn)場觀察攤鋪、碾壓過程和成型混合料的表面狀況，判斷混合料的級配及油石比，只有所有指標全部合格，此配合比才能交付使用。
5.施工過程中對集料的控制
施工過程中，對進場的每一批集料必須進行篩分試驗，確定與配合比設(shè)計時的集料級配相差是否過大，若偏差過大，會直接影響到混合料的級配，不應(yīng)繼續(xù)使用，對該批材料應(yīng)做清退處理。在清退困難且該批材料數(shù)量巨大時，應(yīng)對目標配合比和生產(chǎn)配合比進行調(diào)整，還應(yīng)定期的對熱料倉集料的級配進行篩分析，作為對混合料級配的進一步校核。
6.施工過程中對配合比的控制
由于集料的變異性，施工過程中，每天施工前都要對熱料倉的集料進行篩分析，將結(jié)果與生產(chǎn)配合比進行比較，若差異較大，立即進行調(diào)整，保證混合料的礦料級配在配合比充許的波動范圍內(nèi)。
7.施工過程中對瀝青混合料的檢驗
施工過程中，應(yīng)嚴格認真按《公路瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》完成各項試驗，保證試驗結(jié)果的準確、可靠，并及時對試驗結(jié)果進行分析，檢查穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度等各項指標是否滿足規(guī)范要求，瀝青含量是否在設(shè)計用油量正常波動范圍內(nèi)，抽提后對礦料的篩分結(jié)果與每天施工前熱料倉的礦料級配的偏差是否在正常范圍內(nèi)，如有偏差，應(yīng)檢查拌和站的生產(chǎn)工藝，并適時對配合比進行調(diào)整。
8.現(xiàn)場的攤鋪與碾壓
瀝青路面施工中，現(xiàn)場的攤鋪與碾壓是保證路面壓實度和平整度的關(guān)鍵施工工藝。碾壓結(jié)束路面冷卻后，試驗室要在路面上進行鉆芯取樣，檢測路面的厚度、測定芯樣的密度，依據(jù)該路段馬歇爾試驗的平均毛體積密度評定該路段的壓實度，鋪以平整度的測定，來評定攤鋪與碾壓工藝的質(zhì)量。
9.結(jié)束語
經(jīng)上綜述，1）試驗室在瀝青路面施工過程中從原材料選擇、配合比設(shè)計、生產(chǎn)過程中對原材料和配合比的控制以及對混合料的檢驗。2）對路面壓實度和平整度的檢驗，是保證瀝青路面質(zhì)量的關(guān)鍵。3）應(yīng)該重視事前的材料選擇、配合比設(shè)計，事中對原材料的進場檢驗、配合比的控制、混合料的檢驗，才能保證事后的壓實度、平整度滿足要求，瀝青路面的路用性能滿足要求，最終才能保證瀝青路面的質(zhì)量。
