沥青砼路面早期破损的成因与防治浅析

盛兴德

【摘 要】 沥青砼路面早期破损的成因很多，本文仅从施工、养护管理等环节，结合本人在天水至谗口二级公路水毁修复工程实践，对造成沥青砼路面早期破损的因素进行初步的探析。

【关键词】 沥青砼路面  早期破坏  成因  防治

1 沥青砼路面早期破损机理

造成沥青砼路面早期破坏的根本原因，大的方面有设计、施工环节上的原因，也有通车后使用和养护管理方面的原因，但沥青砼路面早期破坏的直接原因，一般与水有关，破坏大多发生在春秋雨季，一场大雨，路过车辆加水处或连续阴雨过后，路面先出现小面积网裂，冒浆、进而翻浆、车辙、松散成坑槽，行车道特别是车辆轮迹处，破损面积较多，破损程度严重，可见与车辆严重超载有关;破坏经常发生在路面透水严重而又排水不畅的路段，可见与路面基层、面层施工的不均匀性及通车后养护排水不及时有关。本人结合国道主干线天水至谗口汽车专用二级公路水毁修复工程监理实践，浅谈几点个人看法。

2 沥青砼路面的主要水损害及防治措施

沥青砼路面的水损害破坏，是指沥青砼路面存在水分的条件下，经受交通荷载和温度胀缩的反复作用，一方面水分逐渐浸入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用，沥青膜渐渐的从集料表面剥落，并导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。沥青砼路面按其结构组成及功能可分为面层、基层、底基层和垫层。其中各种结构层具有特定的要求，并起着各自特定的功能，特别要求组成路面结构的各个层次都具有防水功能，并通过完善的路面排水系统来保证。沥青砼路面的水损害，主要包括地面水损害和地下水损害。

2.1 沥青砼路面的主要水害表现，概括地讲主要表现在以下两个方面

（1）排水不及时直接影响车辆的运营和安全。由于降水形成的路面水，若不能及时排除，则会形成路面水膜，使车辆产生液面滑移，影响正常的运营和安全;车辆高速行驶时，还会在车尾形成车雾，影响驾驶员的行驶视线，引起交通事故的发生。

（2）地面水的下渗会使路面结构层产生各种病害和破坏。地下水下渗后，若未能及时排出，则一部分会沉积在沥青面层的空隙中，在车辆荷载等反复作用下由下而上渗入到沥青混合料内部，破坏沥青与集料的粘结;一部分会通过面层下渗至路面基层，造成基层的软化，随车辆荷载反复作用破坏，导致路面面层出现裂缝，车辙、坑槽、龟裂、松散、变形、破损和唧浆等多种病害，使沥青路面过早破坏，在我省的公路建设中，处于国道主干线天水至谗口汽车专用二级公路，路线总长193.814km，该公路于1998年6月开工建设，2001年10月交工使用，路线本身处于湿陷性黄土地区，自2003年以来，连续降雨且降雨量较大（超过往年1倍以上），使黄土地基和利用黄土填筑的路基含水量急剧增大，土体的粘结性显著减弱，又由于车辆严重超载，致使土体在自重以及外力作用下出现较大的湿陷，另外黄土边坡受水流冲刷等原因，导致公路沿线多处出现边坡滑塌，路基水毁、下沉、桥涵断裂、沉陷、路面开裂（裂缝超过百米）、车辙、松散、坑槽等病害，多次造成交通中断、社会各界反响强烈，严重影响了公路的正常运行。其水害破坏的特征，可概括为四个发展历程：1）在开始阶段水分浸入沥青于集料的界面，以水膜或水气的形式存在，影响沥青与集料的粘附性;2）在反复荷载作用下，沥青膜与集料开始剥落;3）渐渐的集料开始松散、掉粒;4）最后形成坑槽、松散、龟裂等病害。针对在天水至谗口公路水毁修复工程，现场维修施工中，处于湿陷性黄土地区不良地质、降雨严重的条件下，一旦半刚性基层损坏，即导致沥青面层各层间结合不良，就可能降低路面结构层的整体功能和抗弯拉应力，导致面层开裂。

2.2 沥青砼路面水害的防治措施

（1）防止水损害，可通过以下途径来解决：1）路面水的排除通过有效的排除，减少和堵截路面水源的浸入;2）层间排除通过尽快疏导，减少和排除路面间的滞水，从而防止或减少水分进入沥青混合料内部，并不致浸入到沥青与集料的界面中去;3）提高粘结力通过提高沥青与集料的粘附性，提高集料之间的粘结力。

（2）综合以上解决途径，其具体的防治对策如下：1）采用适宜的路面横坡设计。路面横坡设计应既保证快速排水又确保行车安全。公路沥青路面横坡应﹤2%;当为软土地基时，横坡应适当加大为   2.5%-3%。2）完善路面外部排水设施。不管是直线路段还是曲线超高路段，均应设置完善的纵、横向排水设施，以及时有效的将地面水排除路基外。3）增设路面内部排水系统设计。在路肩处设置排水系统，以利路面下渗水及时排出，即可在路肩内填筑透水性材料，布设反滤层，设置纵向集水沟和集水管以及横向排水管等排水系统，及时将下渗水排出。在路面结构内设置透水性基层和垫层。即基层和垫层采用高透水材料进行填筑，充分利用其透水性，将渗入路面层结构内的水文先经竖向渗流进入透水层后，在横向渗流通过全宽式透水基层排出路基外。

（3）总之，沥青砼路面的水损害来源于沥青膜从集料表面的剥离，预防水害的关键在于：1）防止和减少水分进入沥青混合料内部，不使水进入到沥青与集料的界面中去，方法包括使用良好的集料，采用适当的混合料级配，减小空隙率。2）提高沥青与集料的粘附性，提高集料间的粘结力。方法为掺加适量的抗剥落剂，促使集料表面更加湿润，从而使沥青与集料之间的粘性增加。

3 沥青砼路面裂缝

沥青砼路面裂缝是公路诸多病害中危害较为严重的一种顽症，也是路面早期损坏的一种通病。沥青砼路面的纵、横裂缝及车辙如不及时处理，将造成路面水下渗，降低路面承载力，产生唧泥使沥青砼剥落，严重影响公路的使用功能，致使沥青砼路面过早的损坏。

3.1 造成路面裂缝的原因

沥青与砂石材料形成的面层在建成后和使用过程中受环境和基层的影响，渐渐地丧失粘结力，从而降低路面抗剪和抗拉能力，导致裂缝的产生和扩延。endprint

普遍认为裂缝的产生是自基层裂缝向上扩展的结果，称之为反射裂缝，但也普遍认为裂缝通常是从沥青路面外露表面开始，向下扩展与基层裂缝连接，向外延伸形成纵、横、网裂的;此外，填筑的路基不密实，软土地基处理不当，导致基层产生不均匀沉降，形成路面开裂;桥梁，涵洞等构造物连接处，因结构性质变化或施工不当造成路面开裂，这些裂缝的防治是提高工程质量，通常要研究改进局部处理措施得以解决。

3.2 沥青砼路面裂缝的预防、治理

沥青砼路面裂缝产生的原因是由多方面因素造成的，它的防治自然就成为一个综合治理的问题。仅依靠常规的维修法，进行表层处理，薄层封面等，依旧利用原材料和技术工艺，只能是治表不治本，采取大面积重新翻修，既不经济又力量不及，因此，需要对沥青路面裂缝进行综合性治理，修筑防裂路面，进行裂缝病害的预防和治理。常用的修补方法：

（1） 油法。在深秋冬末季节，将纵、横裂缝清扫干净，用油壶灌入加热的沥青，是一种使用多年的方法，但常出现浇灌的沥青，油凉后进入不到裂缝深处，与冷的旧路面粘结前就轻易被车轮带走。因此，开发出乳化沥青进行灌缝处理，效果较理想;有的在灌油前，将裂缝壁加热至粘性状态后再将沥青油或沥青砂浆喷抹到缝中，最后在缝口表面撒布热砂或石屑加以保护;细小成熟的裂缝，则用盘式铣刀进行扩宽，再做处理。近年来，研制的一种合成橡胶填缝材料，可在高于4℃的温度下使用，施工时，只需用瓶子盛装，将填缝料灌入裂缝，30分钟内即可恢复交通。在天谗公路的修补施工过程中尤为可见，具有很强的密封性，防止雨水渗入，施工中得到了很好的利用。

（2）浆、铣刨旧路面重新罩面法。主要针对天水至谗口公路水毁修复工程施工监理过程中，因路基的沉陷，对路面基层产生破坏，使路面直接破损（出现裂缝、坑槽、车辙等），对于路面基层破损严重地段，进行了挖除旧面层切割基层重新处理的措施;对于沉陷严重且裂缝较长、宽的路段采用先铣刨旧路面，然后沿裂缝切割旧路面，清除裂缝内的残渣，采用M10砂浆塞缝，并预埋PVC管，铺设土工玻纤网（调平层厚小于15cm）或冷拔钢丝网（调平层厚大于15cm），再采用细粒式沥青碎石调平后，在预埋PVC管内注入水泥玻璃浆，最后清扫残渣，撒布粘油层，铺筑3cm厚沥青混合料罩面。

导致沥青砼路面产生裂缝的原因，总体可以认为外部因素有温度应力，车辆荷载、水毁及阳光、水分、空气的老化作用，其中以温度应力为主导作用。内部因素为材料本身的受拉疲劳，受拉屈服，以及施工不当留下的缺陷。

4 沥青砼路面车辙

车辙是沥青砼路面早期破损的顽症之一，尤其近年来，随着公路交通事业的迅速发展，交通量的迅速增长，超载车辆严重，致使车辙发展的速度是随着荷载作用次数增加而逐年增大的，一般车道外侧比内侧大。

4.1 造成路面车辙的原因

车辙主要是沥青面层受交通荷载二次压实作用，蠕变产生，半刚性基层几乎不可压缩，还有沥青混合料的影响和交通条件，环境条件的影响;沥青混合料面层在高温条件下，由于车轮反复碾压，产生横向剪切流动，造成车辙，这种车辙一方面车轮作用部位下凹，另一方面车轮作用甚少的车道两侧反而向上隆起，在弯道处还明显向外推挤，车道线或停车线因此可能成为变形的曲线。另外在施工过程中，用油偏多，沥青稠度偏低，矿料级配中细料过多，矿粉掺量过大也会产生车辙。

4.2 沥青砼路面车辙的预防、治理措施

通常条件下沥青砼路面的车辙，是指流动性车辙，为预防车辙，必须从开发抗车辙能力强的沥青混合料和改进施工工艺两方面入手。其具体的预防措施有：

（1）提高沥青混合料的抗车辙能力。沥青混合料是一种粘弹性材料，在高温条件下，粘性因素起主导作用，而车辙与沥青的粘度直接相关，因此，在设计中可选用高粘度沥青掺加各种沥青改性剂。

（2）在施工过程中合理调整集料级配，严格控制沥青用量，采用适当的沥青混合料配比。

（3）在沥青中掺加橡胶或树脂以改善沥青的感温性，或掺加吸油材料，改善沥青混合料的流动性。

（4）在车道表面因车辆行驶推移而发生的车辙，或路面受横向推挤而成的横向坡形车辙，应将其出现的车辙，面层切削或铣刨清除，然后重铺沥青面层。

（5）因面层与基层间有不稳定的夹层而形成的车辙，将其面层挖除，清除夹层后，重铺面层;由于基层强度不足，水稳性能不好，使基层局部下沉，而造成的车辙，应先处治基层，而后修补面层。

另外，超、重载运输问题是导致路面早期破坏、缩短路面设计使用寿命的重要因素。所以，需要各管理部门加大力度，禁阻超载车辆行驶。

5 结语

综上所述，沥青砼路面早期破坏，不仅与设计、施工等路面形成前的环节有关，而且与路面形成后的使用、养护和管理联系紧密。因此，要消除沥青砼路面早期破坏这一质量通病，延长沥青路面的使用周期，提高投资效益，需要从设计、施工、监理、养护管理各方主体各负其责，分头把关，按照行业规范标准，结合工程实际，严格履行各自职能，相信这一顽症一定会得到根治。endprint