公路沥青混凝土路面病害与防治

任兴荣

（河北省石家庄市公路桥梁建设集团）

1 沥青混凝土路面的病害及其分类

1.1 损坏类型

路面产生损坏的原因是多方面的（车辆荷载、气候与环境、施工与管理、养护等）,结构损坏所表现出的形态和特征也是多种多样的。各种损坏对路面结构完好程度和路面使用性能有不同程度的影响,需采取不同的养护或改建对策。因此,要依据损坏的形态、特征和原因,对损坏进行分类,并对每一类损坏规定明确的定义。路面常遇到的损坏类型,可按损坏模式和影响程度的不同而分为裂缝或断裂类——路面结构的整体性因裂缝或断裂而受到破坏；永久变形类——路面结构虽仍保持整体性,但在各种因素的作用下外形产生较大的变化；表面损坏类——路面表层部分出现的局部缺陷,如材料的散失磨损等；接缝损坏类——水泥混凝土接缝及其邻近范围出现的局部损坏。

1.2 损坏分级

各种路面损坏都有一个产生和发展的过程。不同程度的损坏对于路面使用性能有不同程度的影响。例如,裂缝初期,缝隙细微,边缘处材料完整,因而对行车舒适性的影响极小,裂缝间也尚有较高的传荷能力；而发展到后期,缝隙变得很宽,边缘处严重碎裂,行车出现较大颠簸,而裂缝间已几乎无传荷能力。因而,为了区别同一种损坏对路面使用性能的不同影响程度,对各种损坏须按其影响的严重程度划分为几个等级（一般2～3个等级）。对于断裂或裂缝类损坏,分级时主要考虑对结构整体性影响的程度,可采用缝隙宽度、边缘碎裂程度、裂缝发展情况等指标表征。对于变形类损坏,主要考虑对行车舒适性的影响程度,可采用平整度作为指标进行分级。对于表面损坏类往往可以不分级。

2 沥青混凝土路面破坏的预防与处理

2.1 基层对沥青路面病害形成的影响分析

（1）基层反射裂缝

半刚性基层沥青路面最大的缺陷之一,随着温度与湿度的变化容易产生收缩裂缝,然后自基层向上扩展到沥青表面形成反射裂缝。裂缝的出现往往是沥青路面损坏加剧的开始,导致雨水沿裂缝下渗,软化半刚性基层造成基层强度不足而形成唧浆、沉陷、啃边等病害。在行车荷载特别是重车、超重车的反复作用下,使沥青结构层底面产生的拉应力超过材料的疲劳强度,底面先开裂并逐渐向上扩展到路表；或者基层开裂后,当行车荷载通过时基层裂缝两端部之间将会产生竖向位移差,在面层中引起面层剪切搓动和剪切疲劳而导致开裂。

（2）基层厚度对病害形成的影响分析

由于目前施工水平、施工设备、施工管理等的限制,以及市政工程重视工期、忽视质量等的特点,很容易因施工缺陷而引发路面病害的形成。根据多年调查发现,基层缺陷是诱发沥青路面龟裂唧浆的主要原因,主要体现在基层厚度、分层施工中上下基层的分层厚度以及上下基层分层施工的时间间隔等三方面。为了保证压实度必须采用分层施工。特别目前车辆超载情况又较严重,基层厚度与分层对路面早期破坏的影响是相当严重的。

（3）基层强度对路面病害形成的影响分析

有些路段不存在分层施工的情况仍存在路面唧浆,究其原因,主要是基层局部强度不足所造成。在施工过程中,由于基层局部拌和不均、压实不足和粗细集料离析而造成半刚性基层未形成整体强度,开放交通后基层的局部缺陷引起面层开裂,雨水沿着裂缝浸入后产生唧浆,将基层的细集料和胶结材料随泥浆一起向上涌出,基层整体强度进一步下降而使得面层状况恶化,形成网裂和局部沉陷。

2.2 沥青面层对沥青路面病害形成的影响分析

沥青路面的耐久性也主要依赖于沥青与集料之间的粘附程度,虽然施工方法、交通条件、环境因素以及混合料的性质对沥青路面的性能有影响,但水和矿料的作用是影响沥青路面耐久性的主要因素之一。无论在冰冻地区还是南方多雨地区,水损害都可能发生。

（1）水浸入沥青路面内部的途径

沥青路面尽管空隙率较小,但是绝对不透水是不可能的,如果沥青面层产生了裂缝,表面水便从裂缝透入路面结构层中。在地下水位接近地表的地段,特别是路基填土不高时,地下水可通过毛细作用进入路面结构层中；特别在冬季,由于路基上层和路面底基层都可能处于潮湿或过分潮湿状态。沥青面层虽不是完全不透水,但却能阻碍路面结构层和土基中水分蒸发。研究资料表明,水分从沥青面层中蒸发出来要比透进去困难得多、慢得多。浸入路面结构层中的水使结构强度降低,沥青与集料的粘附性下降,从而导致沥青路面过早破坏。

（2）沥青面层空隙率的分析

造成路面表面层的大空隙率的原因是多方面的,主要包括以下几方面。①路面压实度不足是导致路面空隙率过大的主要原因之一。②本身的集料级配组成不合理是导致路面空隙率过大的根本原因。③面层施工时出现粗细集料的离析,造成不均匀性。由于空隙率过大,特别在潮湿多雨地区,连续下雨的季节其面层结构实际上长期处在饱水状态,在车轮荷载的作用下部分路面结构的水变成了有压水,特别是夏季沥青路面温度高达50～60℃,导致面层内的水温升高加剧了集料上的沥青薄膜的剥离,造成路面松散脱落,最终形成麻面、松散、坑槽、唧浆等病害。

（3）面层压实度的分析

沥青混合料的压实度越高,其空隙率就越小,其稳定度、抗拉强度和劲度就越大,其疲劳寿命就越长,在使用过程中产生的压缩变形也就越小（抗车辙能力就越强）,从而使沥青面层的初期良好平整度和其他优良品质能维持较长的时间,具有优良的耐久性,但集料也越容易被压碎。足够的压实度是保证沥青混凝土的质量,使其物理力学性质和功能特性符合设计要求的重要环节,也是沥青面层施工的最后一道工序。

（4）减少沥青路面水损害的措施

既然沥青路面的水损害来源于沥青膜从集料表面的剥落,提高沥青与集料的粘附性和抗剥落性主要是从集料与沥青本身的性质、加抗剥落剂等方面来考虑。集料方面主要采用亲油性的碱性集料、保证集料表面洁净、对集料进行预处理以交换集料表面易被水移动的离子等；沥青方面主要是提高沥青本身的粘度以增强其抗剥落性能,主要可采用橡胶或树脂改性沥青,在日本沥青路面铺装纲要中还规定使用针入度较小的沥青作为抗剥落的一种措施；抗剥落剂能使沥青表面带有与集料表面相反的电荷,从而使沥青表面张力减少,促使集料表面更加湿润,达到增强沥青与集料之间的粘性的目的,实践表明在面层结构中掺加抗剥落剂能有效的改善沥青与集料的粘附性,提高路面的使用性能。

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