对高速公路沥青路面早期病害原因分析的探讨

马宝君

（甘肃省交通科学研究院集团有限公司，甘肃 兰州730050）

纵观我国当前经济发展的现状以及城市化进程的发展速度，其对交通的质量和效率的要求会越来越高。现阶段，在我国高速公路建设当中，沥青路面所占据的比例在90%以上，是应用率最高的一种路面。但是，因为车辆反复荷载以及承载重量过大等诸多原因，沥青路面的使用性能形成呈现出逐渐下降的趋势，也出现了各种各样的早期病害，严重影响着沥青路面的整体性能，甚至严重威胁着人们的生命与财产安全，很多早期病害成为了出现交通事故的主要原因。因此，为了确保人们的出行安全，也为更好地支持国民经济向前发展，必须做好沥青路面早期病害的防治以及养护工作，全面提高沥青路面的整体质量。

1 我国高速公路沥青路面早期的病害

众所周知，在社会经济飞速发展和科学技术的不断进步之下，我国当前的高速公路通车总里程数已经位居世界前列，真正进入到了一个全速发展的黄金时期。纵观我国高速公路建设与发展的现状，最具困扰性的一个问题便是高速公路的建设质量。沥青路面之所以被世界各国广泛采用，是因为沥青路面自身的性质优势。沥青路面是一种无接缝连续路面，整体强度高、行车平稳性好、低噪声、振动小，而且维修起来非常方便。但是，沥青路面的早期破坏现象越来越突出，尤其是初期破坏现象，其所产生的损失非常严重。目前，我国高速公路沥青路面的实际使用寿命要明显低于设计寿命，沥青路面所出现的早期病害主要有车辙、推移、拥包、泛油、裂缝、松散、水损害、翻浆和冻胀等。

2 高速公路沥青路面早期病害的原因分析

2.1 车辙

在车辆行使的长期影响和反复荷载作用下，高速公路沥青路面会逐渐产生各种更样的早期病害。其中，车辙是最普遍也是最严重的一种病害类型。高速公路沥青路面出现车辙的原因具体分析如下：

1）沥青混合料。目前，在我国高速公路沥青路面设计当中，沥青混合料的强度是最主要的依据之一。而能够决定沥青混合料强度的最主要原因包括两种，其分别是混合料的粘结力和内摩擦角的影响。具体分析见表1。

2）渠化交通与荷载。对沥青路面早期病害的影响分析见表2。

3）路面组成结构。路基的类型和路面的厚度也是影响高速公路沥青路面抗车辙能力的一个重要因素。如果路基是砂土材料，那么，面层厚度对车辙的影响就会相对大一些。如果面层沥青混合料比较厚，路基基本上便不会产生车辙，但是，面层沥青混合料比较薄，车辙就会很深。因此，如果路基和基层强度都相对高一些时，通常就会采用薄沥青混合料面层，以起到有效控制车辙深度的作用。如果路基和基层强度相对弱一些时，便会根据实际情况适当调整或者增加面层的厚度。但是，如果增加面层的厚度，很容易导致路面回弹模量和路基回弹模量之间的比值过大，进而使得结构组合出现不合理之处。

4）环境气候条件。影响沥青的黏度以及抵抗蠕变的能力的一个重要因素便是温度。气温一旦升高，沥青自身的黏度和抵抗蠕变的能力都会随之下降。如果路面结构的含水量高或者路面出现积水问题，加之潮湿条件，矿料和沥青的黏结力就会被破坏或者削弱。水分与行车荷载的双重作用，必然会明显加剧病害的严重性，沥青路面也会因此产生更大的车辙问题。

表1 沥青混合料对沥青路面早期病害的影响分析

表2 渠化交通与荷载对沥青路面早期病害的影响分析

2.2 推移、拥包

之所以会出现推移拥包，其主要原因就在于在水平荷载作用下，沥青混合料路面的抗剪强度不足。沥青混合料路面抗剪强度不足的原因主要集中在以下几个方面：第一，混合料用油量过大；第二，铺筑沥青混合料之前，路面自身的平整度就很差；第三，细集料或者调料过多；第四，沥青标号选择错误；第五，下层间光滑接触，无层间黏结力。这是几个比较典型的原因。但是真正导致沥青混合料路面抗剪强度不足的原因一般都是上述几种原因相互作用的结果，并不是单一原因导致的。除上述自身原因之外，导致沥青路面产生推移拥包现象出现的还包括外界原因。举例说明：道路交通荷载过高、夏季持续高温或者刹车比较多的路段也会产生推移或者拥抱问题。

2.3 泛油

出现泛油这一结果，最根本的原因主要包括两种，一是压实沥青混合料的残留孔隙率太小，二是沥青用量过大。

2.4 裂缝

一般情况下，沥青路面开裂共有两种原因：第一，因为沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，通常称这种温度裂缝为非荷载型裂缝，也可以将其细分为低温收缩裂缝和疲劳裂缝。第二，即荷载型裂缝，其主要指的是在行车荷载作用下而产生的结构性破坏裂缝，具体见表3、表4。

发生在路面和路肩的交界处。出现冻缩裂缝的原因主要就在于沥青混合料的低温抗裂性能。而影响低温抗裂性能的因素主要包括材料自身特性、气温环境因素以及路面结构等。其中，材料自身特性主要指的是沥青的感时性、感温性以及老化性能；气候环境因素主要包括温度和气候环境的变化；路面结构主要指的便是面层的厚度

2.5 松散

在影响行车安全的诸多路面病害中，路面松散的影响是最为直接的，其影响范围也是比较广的，其可能出现在整个路面表面。但是，其也可能出现在局部。通常情况下，轮迹带相对严重一些，因为行车的反复作用。沥青路面之所以出现松散这一病害，其主要原因有：（1）沥青路面的碎石当中，会含有风化颗粒。在遭遇到水的入侵后很容易引起沥青剥离；（2）基层和局部路基存在不均匀沉降的现象，导致路面被破坏；（3）机械损害或者油污染；（4）沥青路面投入使用的时间越长，沥青结合料本身的黏结性能便会逐渐降低，而轮胎接触部分的沥青便会逐渐被消磨掉，细集料也会随之散失，沥青含量只能越来越少。

表3 非荷载型裂缝分析

表4 荷载型裂缝分析

2.6 结构设计不合理

很多时候，沥青路面在最开始进行结构设计时，便没有充分考虑到各种不利因素，最终导致施工质量达不到预期要求，沥青路面面层厚度不足，原材料的品质也比较低，路面强度远远满足不了实际行车需求。随着时间的推移，在行车的反复作用下，尤其是一些超大吨位的车辆频繁碾压时，沥青路面就很容易出现开裂的问题。

2.7 塌陷、沉陷

在沥青路面变形问题中，塌陷、沉陷是最常见的一种现象。沥青路面塌陷、沉陷的最大特点便是面积大、涉及结构层次深。沥青路面出现塌陷、沉陷的原因主要包括以下几点：第一，路面强度不能适应日益增长的交通量，易发生疲劳破坏。第二，因为气候影响，特别是雨季很容易出现排水不畅的问题，其就会导致路基过度湿润，进而造成不均匀沉降或者路面下沉。第三，路基强度不足、填挖路基强度不一致，加之行车荷载的反复作用，基层结构或者路基发生沉陷。

2.8 水损害

关于水损害的病理分析，其具体内容是：在水分充足的情况下，沥青路面很容易遭受交通荷载与温度涨缩的反复作用。其中一方面，水分会渐渐侵入到集料和沥青的界面上，与此同时，加之水动力的作用，沥青膜会逐步从集料表面剥离，最终导致集料之间的粘结力慢慢丧失，出现路面损坏。沥青路面会出现水损害的原因主要集中在设计、施工、材料、超载车辆以及土基和基层等几个方面。其中，沥青路面出现水损害的一个典型表现便是脱皮，即（松散类）沥青路面脱皮，路面面层层状脱落，面积会在0.1m2以上[1]。

2.9 翻浆和冻胀

在冻融时期，沥青路面最容易出现的一种病害就是翻浆和冻胀[2]。首先，关于沥青路面的翻浆。沥青路面的翻浆是在五个主要因素综合作用下发生的结果，这五大因素分别是水、土质、温度、路面和行车荷载[3]。而在这五大因素中，构成翻浆的三个主要因素是水、土质以及温度，如果缺少其中一种因素，都不会形成翻浆。然后，在冻融时期，因为受到低温的影响，水分的侵入性以及路基的水稳性都相对更差一些，水分在冻结之后，路面就很容易发生冻胀甚至开裂[4]。

3 结论

沥青路面已经成为我国高速公路建设中不可替代的重要选择，沥青路面未来的发展前景非常之广。相信在先进科学技术的引领以及专家的深入研究之下，高速公路沥青路面早期病害一定能够得到最彻底的防治，沥青路面的质量也将实现质的飞跃。