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沥青类路面常见病害的原因及处治

文章来源:水泥路面裂缝修补公司砼佳路桥 发布时间:2019-8-19 23:22:25

1. 路面裂缝的分类及处治

(1)路面裂缝分类。在沥青路面各类破损形式中,裂缝占比重较大,也最为常见,在沥青路面养护维修工作当中,对裂缝破损的维修工作也最为普遍,而且频率最高,难度最大,裂缝破损对沥青路面的使用性能和使用寿命影响最大。按裂缝破损几何形状及成因, 裂缝可分为以下几种:

1) 龟裂:此类裂缝形状呈一连串小多边形(或呈小网格状),一般其短边长度不大于 40 cm,类似乌龟背壳上的花纹.故俗称为龟裂(图2-2-2)o龟裂是由于路面受交通荷载作 用,其变形和挠度过大,在沥青路面的柔性不够及在重载车辆的反复碾压下,由于路面材 料的疲劳而形成的一种裂缝,故有时亦将此类裂缝称为疲劳裂缝。龟裂可能是全面性 的,也可能是局部性的,且大多数发生在行车道上。在龟裂的形成初期,由于裂缝轻 微,对沥青路面的服务水平影响不大,但由于路面有龟裂而使得路表面的水渗入,造 成底面层及路面基层强度的减弱,这样便会加速龟裂面积的扩大以及裂缝的扩展,而 导致形成坑槽破损。

2) 块裂:此类裂缝形状呈不规则的大块多边形(或呈大网格状),其在形状上和尺寸上 都有别于龟裂(图2-2-3),通常其短边长度大于40 cm,长边长度小于3 m,且棱角较明显。 块裂通常是由于铺设沥青路面的沥青混合料采用了大量的低针入度沥青和亲水性集料,或 沥青发生老化失去弹性,而在交通荷载作用下导致脆裂;或由于在低温作用下使沥青混凝 土产生缩裂,故有时亦将此类裂缝称为收缩裂缝。块裂在较开阔的广场、停车场和城市道 路上普遍发生。这类裂缝常常会导致路表水渗入路基和路床,降低路面的结构强度而形成 其他的损坏,如龟裂、车辙等。

3) 纵向裂缝:纵向裂缝为沿路面行车方向分布的单根裂缝(图224)。一般成熟的纵向 裂缝都较长,达到20-50 mo在路表水渗入路堤下地基范围较小的情况下,可能仅在中央 分隔带两侧行车道上,甚至接近硬路肩的一侧产生一条纵向裂缝;在路表水渗入路堤下地 基范围较大的情况下,可能在中央分隔带两侧行车道上和超车道上产生两条纵向裂缝,少 数路段甚至有三条纵向裂缝。特别是当路基边部压实不足,路堤边部会产生沉降,导致在 距路边30 cm左右处产生纵向裂缝。在沥青混合料摊铺时,由于纵向接缝处理不当,造成 路面早期渗水或压实度未达到要求,在行车作用下亦会在纵向接缝处形成纵向裂缝。由于 地基和填土在横向不可避免的不均匀性,特别是在有路表水渗入地基的情况下,沥青路面 产生细而小的纵向裂缝也是不可避免的。但是路面产生纵向裂缝过多过早,裂缝宽度过大 和过长,将严重影响其使用性能和寿命。

4) 横向裂缝:横向裂缝为与路面行车方向垂直分布的单根裂缝(图2-2-5)。由于地基或 填土路堤纵向不均匀沉降,或由于沥青混合料摊铺时横向接缝处理不当,会产生横向裂缝, 并伴有错台现象出现。在温度变化大的地区,夏季完好的路面到了冬季会由于路面温度过 低或温度变化过大,产生纵向近似等间距的横向裂缝,通常将这类横向裂缝称为温度裂缝。 沥青路面出现的绝大部分横向裂缝是温度裂缝,该类裂缝一般从沥青面层表面开裂.逐渐 向底面层和基层延伸、扩展,从而形成了上宽下窄的裂缝。有的横向温度裂缝会贯通路面 的一部分,而大部分横向温度裂缝则是贯通整个路面宽度。一条沥青路面会有多根横向温 度裂缝,其纵向间距为5~10 cm。

5) 反射裂缝:此类裂缝是由于下铺层的裂缝向上传递而导致沥青面层产生与下铺层相 似的裂缝,一般多发生在加铺层上。由于旧有的水泥路面的接缝和裂缝,或旧有沥青路面 的纵向裂缝、横向裂缝和块裂等,在加铺时,未加以适当的处理而导致加铺层产生与下铺 层裂缝相似形状的反射裂缝。另外,在新建的半刚性沥青路面上,半刚性基层受天长日久 的温度变化引起的温缩裂缝或受外界环境湿度变化产生的干缩裂缝,也会向路表面扩展形 成反射裂缝。由于底层或基层不连续处(接缝或裂缝)的水平运动或竖向运动,会使沥青路 面的底面层产生较大的拉应力或剪应力,并最先开裂,然后裂缝逐渐向上延伸、扩展,并 穿透整个面层,形成下宽上窄的裂缝。

6) 滑移裂缝:此类裂缝是在车辆刹车、转弯或加速时产生突然增大的水平力作用下, 在路表面上沿行车方向形成的一种新月形状的裂缝,又称为U形裂缝,U形裂缝的顶端常 指向作用力的方向。滑移裂缝最常发生在车辆刹车、转弯或加速的位置。当滑移裂缝由刹 车引起时.滑移裂缝的末端(U形裂缝的顶端)指向行车方向;如果滑移裂缝是由车辆加速 引起时,滑移裂缝的末端(U形裂缝的顶端)将指向车的后方。滑移裂缝通常是由于沥青路 面表面层与底面层或面层与基层的粘结性不好,同时,面层又受到较大的水平外力无法有 效地传递给底层,而使表面层单独承受,造成路表面被撕裂破坏。

(2)路面裂缝处治。沥青路面产生裂缝破损不仅影响路容美观和行车的舒适性,而且若 不及时对裂缝进行填封修补,将会使路表水通过裂缝进入路面结构层内,导致路面承载能 力下降,进而造成路面局部或成片损坏,大大缩短路面的使用寿命。对沥青路面裂缝进行 填封修补,其最终目的和效果可归纳为四个方面:恢复沥青路面行车的平顺性和舒适性; 恢复沥青路面局部强度和承载能力;弥补裂缝处原有沥青路面的强度不足;避免沥青路面 引发进一步的破坏。沥青混凝土路面裂缝的修补方法有很多种,一般根据裂缝的宽度和开裂面积确定具体的修补工艺,灌缝机和现场灌缝。

1)密封胶开槽贴缝法。针对沥青混凝土路面较明显的横缝和纵缝,一般以灌缝法进行 修补。沥青路面裂缝用灌缝法修补的传统施工工艺是直接灌注乳化沥青进行封闭处理。羿 化沥青黏性较差,气温低时易变脆,气温高时易发生流动、溢出,使用寿命低,处理及旳 性差,维修裂缝的修补失效率半年内高达85%, 1年后基本全部失效,需要重新灌注。这 不仅需要大量的公路日常养护工作量,还大幅占用了养护费用。

密封胶开槽贴缝工艺的质量检验标准是:密封胶基本与路面齐平;灌缝充分饱满,表 面平整,无颗粒状胶粒;灌缝胶经碾压后不发生脱落变形,保持足够的弹性。

2)表面封层技术防治裂缝。表面封层是一层用连续方式敷设在整个路表面上的养护层, 封层材料可以是单独的沥青或其他封层剂,也可以是沥青与集料组成的混合料,如图2-2-8 所示。表面封层用于解决的养护问题主要有:复原或延缓表层沥青材料的氧化(老化);重 新建立路面的抗滑阻力;密封表面的微小裂缝;防止水从表面渗入路面结构层;防止集料 从表面失落、崩解。目前,常用的表面封层技术有:雾层封层、还原剂封层、石屑封层、 稀浆封层(微表封层)等。其中稀浆封层在实际施工中使用的较多。

3) 薄层罩面法。薄层罩面也是一种很早采用的传统预防性养护方法,它是在原有路面 上加铺一层厚度不超过2.5 cm的热沥青混合料.薄层罩面可以有效地防止品质正在下降的 路面继续恶化,改善其平整度、恢复它的抗滑阻力,校正路面的轮廓,对路面也有一定的 补强作用,但在多数情况下费用效益相比其他预防性养护方法较差。薄层罩面在施工中最 大的困难是由于层面较薄、容易冷却又不宜使用振动压路机,因而不易达到较高的密实度, 因此,正确地进行混合料设计、温度控制、碾压工艺和压路机选型显得尤为重要。

采用改性沥青作为粘结剂铺筑的薄层罩面在耐久性和抗滑性能方面都优于普通沥青的 薄层罩面,但碾压温度要求更高,由于散热快而引起的压实困难就更大,为了适应薄层路 面快速压实的需要,近些年来出现了某些专为压实薄层路面而设计的高频振动压路机。此 类振动压路机的振幅极低,只有0. 2 mm左右,但频率则高达70 Hz左右。这样匹配的振 动参数,由于大大降低了振动冲击力可以避免压碎集料,但又能保持在较高的单位时间内 输入被压材料的振动能量。

4) 沥青混凝土路面裂缝病害的其他修复措施。沥青混凝土路面裂缝其他的修补措施主 要有压浆法、沥青灌缝等措施。

① 压浆法即在路基填土层中利用设备压入纯净的水泥浆,以此有效的固结路基。水泥 浆的选用需结合路基各项数据谨慎选择。压浆法修补沥青混凝土路面主要是从路基修补上 进行作用,以防止沉降裂缝的产生。压浆法对机械化要求程度很高,费用也较大。

② 沥青灌缝是沥青混凝土路面裂缝修补技术早期的一种方法。其具体操作多是人工融化 沥青后灌注入沥青混凝土路面裂缝中。这种方法操作简单、费用低,但是修补效果非常不好, 难以达到路面裂缝修补的基本目标,是一种低端修补技术,目前此技术已基本被淘汰。

2. 路面麻面、松散的处治

(1)对大面积的麻面、松散路段,可在气温上升(10 °C以上)后,清扫干净,重做喷油 封层,喷布沥青0. 8~1. 0 kg/m2后,撒3~5(8) mm石屑或粗砂(5~8 m/1 000 m2),用轻 型压路机压实。

(2)由于油温过高,沥青老化失去粘结性而造成松散,应将松散部分全部挖除后,重做面层。

⑶由于基层或土基软化变形而弓I起的路面松散,先处理基层或土基的病害,再重做面层。

(4)如因酸性石料与沥青粘附性差造成路面松散,应将松散部分挖除后,重做面层。重 做面层的矿料不应再使用酸性石料,在缺乏碱性石料的地区,应在沥青中掺加抗剥离剂、 增粘剂,改善沥青与矿料的粘附力,提高沥青混合料的水稳性。

3. 路面坑槽的分类及处治

坑槽是沥青路面局部破损中最常出现的一种。坑槽修补也是沥青路面日常养护维修工 作中一项难度很大而又费工费时的工作,沥青路面出现坑槽,其引起行车颠簸、振动产生 的冲击荷载是正常荷载的1. 5〜2倍。对坑槽若不进行及时修补和加强,在冲击荷载的作用 下,坑槽破损会加快而连成一片,致使局部路段大面积损坏,严重影响路面的使用寿命和 车辆行驶的安全性。


坑槽按破损形式不同,可以分为以下几类:

(1) 表面层产生坑槽。由于沥青路面局部表面层混合料空隙率较大、沥青与石料间的粘 附力不强,路表水(雨水或雪水)进入并滞留在表面层沥青混合料中,在大量快速行车的作 用下,一次一次产生的动水压力(孔隙水压力)使表面层的沥青从石料表面剥落下来,沥青 路面便会出现局部松散破损,散落的石料被车轮甩出,路面自上而下逐渐形成坑槽,如图 2-2-9所示。这类坑槽通常深度为2〜4 cm,是各类坑槽中最早产生,也是产生数量最多的 一类。由于沥青混合料的不均匀性,坑槽总是首先在局部沥青混合料空隙率较大处产生, 因此它常是随机分布的一个个孤立的坑槽。这类坑槽在以半开级配沥青混合料为表面层的 沥青路面上出现最多。

(2) 表面层和中面层同时产生坑槽。当沥青路面表面层和中面层都是空隙率较大的半开 级配沥青混合料,而底面层为空隙率较小的密级配沥青混合料时,路表的自由水较易渗入 并滞留在表面层和中面层内;当表面层是半开级配、中面层为密级配沥青混合料时,降水 时间较长或路表有积水,使自由水渗入表面层后有较长时间从表面层的薄弱处渗入中面层, 并滞留在表面层和中面层内。大量快速行车使此两面层内的沥青混合料中部分石料上的沥 青剥落,使沥青混合料失去粘结强度,导致路表面产生网裂、形变(局部沉陷)和向外侧推 挤,并最终出现崩解(粒料分离),大量大块破碎料被行车带离,形成坑槽(图2-2-10),此 类坑槽完全形成后深度一般为9〜10 cm。此类坑槽产生数量不是太多,但也不少见。


(3) 底面层和基层间产生坑槽。路表水透过沥青面层(两层式或三层式)滞留在底面层和 基层之间,在大量高速行车荷载(特别是重载车辆)作用下,自由水产生很大的压力并冲刷 基层混合料表层细料,形成灰白色浆。灰浆又被荷载压挤,通过各种形状不同和宽窄不同 的裂缝(横缝、纵缝、斜缝、网缝)到达路表面;行车驶过后,部分灰浆和自由水又流回底 面层和基层之间,如此一上一下*如挤筒的吸排水作用,反复冲刷裂缝,使裂缝两侧产生 新裂缝及碎裂破坏,并出现以缝为中心的局部下陷形变。当挤出的灰浆数量大时,可能立 即产生坑槽;在数量小时,可使路面形成网裂或局部变形,这样路表水更容易渗入基层顶 面,并形成恶性循环,最终导致坑槽出现(图2-2-11)o这类坑槽完全形成后,通常深度都 大于10 cm,并且绝大多数都出现在车流量较大的行车道上或重载车辆较多的道路上。

(4) 刚性组合式路面(含桥面)上产生坑槽。在水泥混凝土板上铺筑薄沥青面层的刚性组 合式路面也是沥青路面的一种,为降低噪声和改善雨天行车安全性,铺筑的薄沥青面层的 厚度常为3. 5〜4. 0 cm;而为了提高路面的平整度及改善行车舒适性时,其铺设厚度一般为 5~8 cm。沥青面层与水泥混凝土板之间粘附性不太好,若路表水透过沥青面层滞留在耐水 性较好的刚性板上,在车辆荷载作用下会产生挤水压力,使两者之间的粘附性变得更差, 并出现分层。由于沥青混合料摊铺厚度的不均匀性,沥青面层局部厚度过薄«4 cm),使 得面层在车辆荷载的水平推力作用下推移而形成剥落和脱皮,最终产生坑槽(图2-2-12)o 这类坑槽常出现在桥面上,且多数是成片出现。虽然桥梁、通道和立体交叉等构造物的总 长度不长,沥青混合料面层铺装面积不大,但其单位面积出现坑槽的数量最多。


坑槽修补主要是针对坑槽、局部网裂、龟裂等病害的修补和加强,同时,还可以对辰 部沉陷、拥包以及滑移裂缝等病害进行修补。通常沥青路面坑槽修补的施工工艺为:测定 破坏部分的范围和深度,按“圆洞方补”原则,划出大致与路中心线平行或垂直的挖槽修衬 轮廓线(正方形或长方形)。开槽应开凿到稳定部分,槽壁要垂直,并将槽底、槽壁清除干 净。在干净的槽底、槽壁薄刷一层粘结沥青,随即填铺备好的沥青混合料;新填补部分应 略高于原路面,待行车压实稳定后保持与原路面相平。坑槽修补的方法较多,一般有热衬
沥青路面产生坑槽破损不仅严重影响路面的表面功能和使用性能,而且还引发出交退 安全问题,并造成路面更严重的破损,对沥青路面坑槽进行修补,其最终目的和效果可归 纳为四个方面:恢复沥青路面的表面功能;恢复沥青路面的局部强度和承载能力;弥补坑 槽破损处原有沥青路面强度和耐水性的不足;避免沥青路面引发更严重的破损。

法、喚补法、热再生法二种。

(1) 热补法。其修补工序是:首先用破碎工具铲除需补部位旧路面,然后喷洒沥青粘经 层,填充新的热拌沥青混合料,并摊平、压实。根据实际情况,部分高速公路在采用热衬 法之后使用抗裂贴,取得较好的使用效果。

(2) 喷补法。此方法利用高压喷射方式,将乳化沥青经过喷管与输送来的集料相混合, 通过控制喷管上的乳液、集料和压缩空气3个开关,把混合料均匀、高速地喷洒到坑槽中, 达到密实的粘结效果,无须碾压,无须沥青混凝土拌和厂配合,且不受气候变化影响。

(3)热再生法。其修补方法是:先将高效热辐射加热板放置到待补区域,使得旧沥青脛 面软化,然后把被软化的沥青旧料,喷洒乳化沥青使旧料现场再生,补充新沥青混合料拌 和,并摊铺、压实,如图2-2-18所示。这种方法可对旧料进行现场再生利用,减少了环境 污染、资源浪费,降低了维修成本,进行修补作业时不受气候变化影响。


除上述几种坑槽修补方法外,还有一些特殊的或新近发展的方法。如采用沥青混合料 预制块修补,沥青路面破损处开槽修补的尺寸应等于预制块的倍数,预制块之间的接缝用 填缝料填塞。这种坑槽修补方法较为简单,修补料的配比容易控制,密实度能得到保证。 日本研究出一种名为“荒川式斜削施工法”的方法,此法是在返土、压平和补铺沥青混合料 前,先将被切坑槽的边缘,用特制工具切成45。斜坡形,然后用喷燃器将边缘烧成粗糙形 状,接着再铺压沥青混合料。这样可使新料和旧料紧密吻合在一起,不易出现裂缝。

4. 拥包的处治

(1) 由于基层原因引起的较严重拥包,先用挖补方法处理基层,待基层稳定密实后,再 重做面层。

(2) 因施工时操作不慎,将沥青漏洒在路基上形成的拥包,将拥包除去即可。

(3) 因面层沥青用量过多或细料集中而产生的较严重拥包%或路面连续多次出现拥包且 面积较大,但路面基层仍属稳定,则可用机械或人工将拥包全部除去,并低于路表面约 10 mm。扫尽碎屑、杂物及粉尘后用热沥青混合料重做面层。•

(4) 对已趋稳定的轻微拥包,应将拥包用机械刨削或人工挖除。

5. 泛油的处治

(1) 对于泛油路段,先取样做抽提试验,求出油石比,然后确定不同的处治措施。

1) 严重泛油路段,先撒一层10〜15 mm粒径或更大的碎石,用压路机强行压入路面, 等基本稳定后,再分次撒上5~10 mm粒径的碎石,并碾压成型。

另外,还可将含油量过高的软层说刨清除后,重做面层。

2) 泛油较重路段,根据情况可先撒5〜10 mm粒径的碎石,用压路机碾压,待稳定后, 再撒3〜5 mm粒径的石屑或粗砂,并用压路机或引导行车碾压。

3) 轻度泛油路段,可撒3~5 mm粒径的石屑或粗砂,用压路机或控制行车碾压。

(2) 施工要求。

D处治时间应选择在泛油路段已出现全面泛油的高温季节。

2)撒料应顺行车方向撒,先粗后细;做到少撒、薄撒、匀撒,无堆积、无空白。


3) 禁止使用含有粉粒的细料。

4) 釆用压路机或引导行车碾压,使所撒石料均匀压入路面。

5) 如采用行车碾压,应及时将飞散的粒料扫回,待泛油稳定后,将浮动的多余石料消 扫并回收。

6. 啃边的处治

⑴挖出破损边缘,切成纵横规则断面,并适当挖深,采取局部加厚面层边部的办法修复。

(2) 改善加固路肩或设硬路肩,使路肩平整坚实,与路基边缘衔接平顺,并保持路肩应 有的横坡,以利排水。

(3) 在路面边缘设置路缘石,其顶面与路面面层平齐,以防止啃边。

(4) 平交道口或曲线半径较小的路基内侧,可适当加宽路面。

7. 脱皮的处治

(1) 由于面层与基层之间粘结不良而脱皮者,应先清除脱落和已松动部分的面层,清扌三 干净,喷洒透层沥青后,重新铺面层。

(2) 如沥青面层层间产生脱皮,应将脱落及松动部分清除,在下层沥青面上涂刷粘结沥 青,并重做沥青层。

(3) 由于面层与上封层之间粘结不好,或初期养护不良而引起脱皮,应先清除脱皮和松 动部分,清扫干净后,洒上粘层沥青,重新做上封层。

8. 路面沉陷的处治

因路基不均匀沉降而引起的局部路面沉陷,若土基和基层已经密实稳定,不再继续了 沉,可只修补面层,并根据路面的破损状况分别采取下列处治措施:

(1) 路面略有下沉,无破损或仅有少量轻微裂缝,可在沉陷处喷洒或涂刷粘层沥青,再 用沥青混合料将沉陷部分填补,并压实平整。

(2) 因路基沉陷导致路面破损严重,矿料已松动或脱落形成坑槽的,应按坑槽的维修方 法处治。

9. 波浪、搓板的处治

(1) 因基层强度不足或稳定性差引起波浪时,应挖掉面层,补强基层后,再铺面层。

(2) 因面层和基层间有夹层而引起波浪时,应挖除面层、清除不稳定夹层后,喷洒透层 沥青,重铺面层。

(3) 小面积面层搓板(波浪),也可在波谷内填补沥青混合料找平,但必须粘结牢固,席 定密实;起伏较大者,则铲除波峰部分进行重铺。

(4) 严重的大面积波浪或搓板,应将面层全部挖除,重铺面层。

10. 翻浆的处治

(1) 因基层水稳定性不良或含水量过大造成的翻浆,应挖去面层及基层全部松软的咅I 分。将基层材料晾晒干,并适当增加新的硬粒料(有条件时应换填透水性良好的砂砾或工业 废渣等),分层(每层不超过15 cm)填补并压实,最后铺筑面层。

(2) 低温季节施工的石灰稳定类基层发生上层翻浆,应挖除到坚硬处,另换新料,修衬 基层和重铺面层。也可考虑采取短期封闭交通的办法防止翻浆蔓延扩大。

(3) 对于因排水不良而造成的翻浆,可加深边沟,增设纵横盲沟,加速路基排水;或供 用水稳定性好的垫层、基层,重修面层或增设隔离层。