山区公路沥青路面病害原因分析及防治措施

陈伟

（海南省公路管理局白沙公路分局,海南 白沙 572800）

山区公路沥青路面病害原因分析及防治措施

陈伟

（海南省公路管理局白沙公路分局,海南 白沙 572800）

沥青公路路面病害严重影响公路的正常通行,通过对山区沥青路面常见病害与成因的分析,制定了沥青路面病害有效的防治措施,为相关工作人员提供参考。

山区公路；沥青路面；病害原因；防治措施

0 引言

近年来在社会经济稳健增长的背景下,我国特别重视公路工程建设工程。其中山区公路在很大程度上影响着山区居民的日常生活及工作,为了推动山区的发展,做好山区公路的建设工作便显得极为重要。由于山区温暖湿润、雨量充沛,具有春早夏长、秋雨连绵、多雾的特点,做好沥青路面的养护工作又是一项重点工作及难点工作,在该项工作当中,需融合诸多技术。鉴于此,为了使山区公路建设工作更具完善性,本文主要对“山区公路沥青路面病害原因分析及防治措施”进行分析与探究,具有较为深远的重要意义。

1 山区沥青路面病害的特点

沥青路面在行车荷载与自然因素（如雨、温度变化以及路基土质、水文状况差异等）的反复作用下,将产生塑性变形积累、剪力弯拉应变和弹性疲劳等现象。随着交通量的不断增长,超载车辆不断增多,沥青路面使用期限延长,或基于设计、施工等方面造成质量缺陷,各种病害在日常养护和预防性养护过程中不及时处理,沥青路面就会发生各种损坏或破坏。常见的沥青路面损坏形式有车辙、裂缝、松散与坑槽、脱皮、沉陷、油包、泛油、翻浆、啃边等。沥青路面的病害通常分为早期病害和长期病害两种形式,其破坏形成主要包括以下几种:

（1）沥青路面的纵、横向的永久性变形,夏季高温期在重载车辆作用下造成流动性车辙,造成路面平整度下降。

（2）路面的横向开裂,包括温缩裂缝及半刚性基层开裂或水泥混凝土路面接缝引起的反射裂缝,水从裂缝中进入路面内部,引起承载能力下降的破坏。

（3）水损害破坏。

在沥青路面的破坏形式中,位于第一位的,即最普遍又最严重的就是水损害破坏。它使沥青路面在很短时间内出现松散、坑槽,甚至导致全面崩溃,其破坏形式的直观性会造成很大的社会负面影响。位于第二位的是高温车辙。在通车后的不长时间,由于车辙而对行车道挖除重铺的现象也很常见,这是沥青路面病害的主要形式。

2 山区沥青路面病害形成的原因

2.1 山区沥青路面水损害的形成原因

沥青路面的水损害是指沥青路面在水的作用下,沥青逐渐丧失与矿料之间的黏结力,从矿料表面剥落,在车辆的反复作用下沥青面层呈松散状态,以致矿料从路面脱落形成坑槽。其形成的原因主要有以下几种情况。

2.1.1 矿料的选用

沥青路面产生松散剥落的最大原因可能是由于沥青与矿料之间的黏附性较差,或者是采用的抗剥落剂没有达到预期的目的,在水或冰冻的作用下,沥青从矿料表面剥落。

2.1.2 配合比设计

由于沥青混合料的设计空隙率过大,矿料级配组成不合理,造成路面泌水性差,混合料稳定性不足。

2.1.3 施工

（1）原材料生产、运输、堆放过程中造成原材料离析,以及沥青混合料在装料、运输、摊铺过程中造成的严重离析情况。

（2）在铺筑沥青混合料的过程中造成纵、横接缝、路边缘部位离析情况。

（3）在施工过程中由于过分追求表面平整度,不敢放开压实,导致施工压实度不足或压实度数据不真实。

（4）施工时的严重污染造成各结构层层间黏结性不好,影响路面整体性。

2.2 山区沥青路面车辙的形成原因

车辙除了影响行车舒适性外,还对交通安全有直接影响,在正常情况下,沥青路面的车辙有以下几种类型。

2.2.1 结构型车辙

形成原因是由于荷载作用超过路面各层的强度,使沥青面层以下包括路基在内的各结构层产生永久性变形。这种车辙的宽度较大,两侧没有隆起现象,横断面呈V形。一般不会发生在半刚性基层的路基中,因为半刚性基层有较大的强度和刚度,基层和基层以下的变形极小,除基层施工不良外,结构型车辙很少见。

2.2.2 流动性车辙

流动性车辙是在温度较高的季节,经车辆碾压的反复作用,荷载的剪应力超过沥青混合料的抗剪强度,使路面形成永久变形和塑性流动变形。这种车辙的特点是在车轮作用处下凹而两侧伴有隆起现象,构成W形车辙,且内外侧呈对称形状。沥青路面的车辙基本都是属于流动性车辙。

2.2.3 压密性车辙

压密性车辙是由于路面本身压密造成的,是一种非正常的车辙,在我们身边常有发生。其产生的主要原因是片面追求平整度,在降低温度后碾压,造成压实度不足。这种车辙的特点是只有轮迹带处的下凹,也呈V形或W形,但两侧没有隆起。

2.3 山区沥青路面裂缝的形成原因

沥青路面在使用期开裂是全国普遍存在的问题,它的危害在于从裂缝中不断进入的水分使基层甚至路基软化,导致路面承载力下降,又在行车荷载作用下,产生唧浆、台阶、网裂,从而加速路面破坏。沥青路面的裂缝从表现形式上看可分为纵、横向裂缝和网状裂缝三种类型。

2.3.1 横向裂缝

是指基本上垂直于行车方向的裂缝。按其成因不同,又可分为荷载型裂缝与非荷载型裂缝。非荷载型裂缝是横向裂缝的主要表现形式,在横向裂缝中占绝大部分。其形成的原因复杂,可以是温缩裂缝、反射裂缝、不均匀沉降裂缝、冻胀裂缝、施工裂缝、构造物接头裂缝、老化裂缝。其中,最主要的是温缩裂缝和半刚性基层开裂引起的反射性裂缝。产生温缩裂缝的原因是由于沥青路面是在温度应力的反复作用下,裂缝逐渐发展与扩张而形成的温度疲劳裂缝；产生反射性裂缝的主要原因是由于半刚性基层先于沥青面层开裂,在荷载应力与温度应力的共同作用下,在基层开裂处的面层底部产生应力集中而导致面层底部在上方大体相对应的位置开裂,而后逐渐向上或向下扩展使裂缝贯穿。

荷载型裂缝是路面承受能力下降,强度不足以承担车辆荷载或者反复循环荷载作用引起的疲劳所产生的损害。其产生的原因是由于路面结构设计不当、配合比不当、拌和不均匀、施工质量低劣,或者是由于车辆严重超载,致使半刚性基层沥青路面在反复的交通荷载作用下,沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而断裂。

2.3.2 纵向裂缝

它产生的原因有除了荷载作用过大、承载力不足引起的纵向开裂外,还有沥青面层分路幅摊铺时施工纵向接缝没有做好而产生的裂缝,也有可能是路基压实度不均匀或由于路基边缘受水侵蚀产生不均匀沉降而引起的纵向裂缝。

2.3.3 网状裂缝

它是由单根裂缝发展而引起的,其主要形成原因有:由于路面的整体强度不足,尤其是基层的强度过低引起的；沥青在施工期间以及长时间使用过程中沥青老化引起的；路面出现开裂后未及时封填,致使水分渗入下层,尤其是在融雪期间冻融作用下引起的裂缝。

3 山区沥青路面病害的防治措施

3.1 山区沥青路面的水损害的防治措施

3.1.1 材料的选用及生产控制措施

（1）在选择集料时尽可能选择与沥青黏附性好的材料。根据调查,95%的路面集料对路面质量至关重要,所以选用集料必须建立健全的“集料准入制度”,提高集料指标、增加集料的高温压碎值。细集料尽可能采用机制砂来代替石屑。集料的生产采用反击破和整形破设备,控制针片状含量,安装二级除尘设备严格控制0.075 mm以下含量。

（2）选用针入度较小的沥青,条件允许的情况下尽可能选用改性沥青,加强沥青与集料间的黏结力。

（3）尽量采用掺加消石灰或具有长期有效的抗剥落剂。

3.1.2 配合比设计控制措施

（1）配合比设计过程中严格控制空隙率,统一空隙率的计算方法。设计矿料级配尽量采用S形,严格控制集料粒径与各层厚度间的关系。

（2）合理选择沥青面层的构造深度和渗水系数指标。

（3）确保水稳定性检验指标（双指标）合格。

3.1.3 施工过程控制措施

（1）细集料必须搭棚或覆盖,防止下雨潮湿。（2）加强施工过程控制,进行路面离析检验。（3）尽可能减小原材料生产、运输、堆放、使用过程中造成的离析；减小沥青混合料在装料、运输、摊铺过程中的离析,不采用全幅摊铺沥青混合料,在分幅摊铺过程中认真做好纵向、横向接缝。

（4）通过铺筑试验路段合理配备压实机具,宜优先采用轮胎式压路机搓揉碾压,提高泌水性。

（5）确保压实厚度与最大粒径相匹配,防止片面追求平整度而影响压实度,改变完全钻孔检测结果,重点控制施工工艺,防止试验数据弄虚作假。

（6）改变标段划分方法,基层、面层宜连续施工,强化喷洒黏层油,确保沥青面层层间结合良好。

（7）改变乳化沥青的喷洒时间,更换乳化沥青品种,采用稀释沥青,保证透层油透入深度不小于规范要求。

3.2 山区沥青路面车辙的防治措施

3.2.1 原材料的选用

（1）沥青。宜选用稠度大、PI值大、标号小的沥青,或选用SBS、PE等改性沥青。

（2）集料。必须选用抗车辙能力强的石料,如玄武岩、花岗岩等。集料应具有良好的纹理粗糙度和棱角性,形状接近立方体,细集料应选用机制砂。各种规格的集料不宜堆放时间过长。

3.2.2 设计阶段控制措施

（1）合理地设计路面厚度并尽量减少沥青用量,适当增加粉油比（不小于1～1.2）,合理地设计混合料空隙率。

（2）面层设计时选用崁挤型的沥青混合料类型,如SMA、OGFC、崁挤的AC等。

3.2.3 施工阶段控制措施

在沥青路面施工过程中尽量减小沥青混合料的离析,合理配置压实机具,提高沥青面层的压实度。

3.3 山区沥青路面裂缝的防治措施

3.3.1 横向裂缝的解决措施

（1）裂缝边缘轮廓不清晰,尚未发展出支缝的轻微裂缝,可不做处理。

（2）裂缝边缘轮廓清晰,尚未发展出支缝的裂缝,采用裂缝贴进行封闭处理,其施工要求如下:清除裂缝尘土和脏物,保持缝面清洁、干燥。裂缝贴的宽度大于裂缝的宽度3～5 cm,严禁污染裂缝贴的粘贴面为加强与旧路面的黏结,用液化气喷枪烘烤缝面和裂缝贴。

（3）已经发展出支缝,表面尚未出现明显的唧浆或沉陷变形的裂缝,一般在裂缝两边各开挖至少50 cm宽(视裂缝的宽度及弯曲程度确定)至沥青面层的中面层顶面,在裂缝上对中铺贴至少50 cm宽的SBS改性沥青防水卷材。裂缝一般是弯曲的,卷材的实际宽度应根据每一条缝的走向,卷材边缘距裂缝边缘的距离不得小于25 cm,且尽可能保证居中的位置。

3.3.2 纵向裂缝的解决措施

（1）严格按照规范要求、设计文件填筑好路基、铺筑好基层,使各项指标都满足工程质量要求；在摊铺沥青面层时严格按照规范处理好纵向接缝。

（2）如果路基沉降已经稳定,则与处理路基沉降引起的横向裂缝方式一样;如果沉降未稳定,则仅需要灌缝,将水堵住即可。

3.3.3 网状裂缝的解决措施

在设计时,宜选用抗老化性能好的沥青、沥青混合料；尤其在沥青面层施工前,必须处理好基层,且在沥青路面投入使用后,加强预防性养护和日常性养护。

4 结语

山区公路沥青路面的病害是十分常见的问题,病害的形式有许多种,比如裂缝、下陷、松散、泛油和推移等；影响公路沥青路面出现病害的因素也有许多,比如原材料因素、设计因素、气候因素和施工因素等。公路沥青路面一旦出现病害,将会影响车辆的安全和行驶,降低公路的使用寿命,甚至造成生命安全隐患。因此公路管理部门应该加强各方面的质量控制,比如原料、施工和设计方面的质量控制,只有这样才能提高公路的使用寿命,保障人们的生命和财产安全,促进社会的快速发展。

[1]于正龙.公路沥青路面病害成因与预防处理对策[J].交通标准化,2013（8）:59-61.

[2]刘成凯.公路沥青路面病害的防治[J].科技视界,2013（16）:156.

[3]孙海平.沥青路面病害的成因及处理[J].甘肃科技,2011,27（24）: 133-135.

U418.6

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1009-7716（2017）07-0209-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.065

2017-03-16

陈伟（1982-）,男,广东信宜人,工程师,从事道路与桥梁施工工作。