沥青路面耐久性影响因素及改善措施

摘 要：为合理提升沥青路面耐久性，需要对其影响因素与改善措施进行详细分析。通过分析沥青路面使用案例，整理相关研究资料，研究沥青路面耐久性相关的内容。沥青路面耐久性受到沥青与矿料质量、混合料配合比、温度与疲劳等因素累加影响，需要通过沥青混合料改性、优化混合料配比、升级施工工艺等方式进行改善，通过定向化的改善措施，可以有效提升沥青路面的耐久性。

关键词：沥青路面；耐久性；影响因素；改善措施

中图分类号：U416                                 文献标识码：A                                  文章编号：2096-6903（2023）12-0104-03

0 引言

沥青路面的耐久性直接影响行车安全，因此有必要对沥青路面耐久性进行全面研究。本文先分析沥青路面耐久性的研究价值，再整理相关影响因素，最后从实际应用角度，提供若干改善措施。希望可以为更多沥青路面建设单位提供思考方向，提升交通系统安全性，为地区经济发展贡献力量。

1 沥青路面耐久性的重要性

沥青路面可以提供较为舒适的行车体验，不会产生过大的噪声。相较于其他类型的路面，沥青路面在后续养护中不需要花费过多时间，是现代交通系统建设的重要组成部分。

如果沥青路面的耐久性低于设计指标，将使沥青路面对于温度、荷载等因素的抵抗性能下降，有较大概率会出现车辙、裂缝等病害，严重影响行车安全，降低交通系统的实用性。

因此，分析沥青路面耐久性影响因素，提出具有可行性的改善措施，合理提升沥青路面的耐久性，提高各地交通系统建设综合水平[1]。

2 沥青路面耐久性影响因素

2.1 内部影响因素

沥青与矿料的质量影响着沥青混合料性质。普通沥青材料无法满足沥青道路的使用需求，若想合理提升沥青路面的耐久性，就需要提高沥青使用质量。

使用含蜡量较高、延度偏小的沥青，会导致沥青路面的表层结构稳定性偏弱，容易出现横向裂缝，使得抗车辙性能下降。

矿料质量不合适更会导致沥青路面频繁出现破损病害。矿料中的碎石各项数值不符合使用标准时，会造成沥青混合料稳定性能下降，容易出现剥落现象。对此，可通过优化沥青混合料性能的方式，对沥青路面施工建设质量进行改进。

混合料配合比不合理也会导致沥青路面耐久性偏低。可以使用Marshall Mix Design，确认各种物料的使用比例。当沥青拥有较大粘度，骨料拥有良好亲油性与抗磨型，矿粉拥有较高吸油性时，沥青混合料的热稳定性能就会更好。

沥青混合料配合比时，需要重点关注其在高温条件下的稳定性与低温条件下的抗裂性。尽管Marshall Mix Design拥有较为精密的试验过程，但在试验中，可能会受到人为、环境等因素影响，这就需要对沥青混合料配合比进行全程控制。

在室内条件下设计的沥青混合料配合比，不能作为沥青路面施工建设的最终配合比使用，需要根据机械设备使用性能、各种材料实际质量，做预先试拌处理后，对设计的沥青混合料配合比进行调整。确认沥青混合料质量达到沥青路面施工建设标准后，才能根据沥青混合料配合比批量化制作沥青混合料[2]。

2.2 外部影响因素

2.2.1 温度变化

在沥青路面受到持续的低温、高温影响时，形成的温度应变无法得到有效处理，由此造成沥青路面局部区域呈现松弛化，形成相应的内应力。在局部区域的内应力大于抗拉强度时，则会出现沥青路面开裂病害。

2.2.2 水损害

在通常情况下沥青和矿料会有较为紧密的粘结效果，但是在长期潮湿环境因素影响下，粘结效果会被削弱。如果沥青道路车流量较大，会对已经削弱粘结效果的沥青路面造成更大的荷载影响，使沥青和矿料的粘结效果进一步下降，导致沥青路面会出现例如车辙、剥落等病害。

2.2.3 沥青老化

在沥青道路使用过程中，沥青组分会持续性挥发，在氧气、阳光、热量的叠加影响下，沥青路面原本的组分出现较大幅度的变化，使沥青路面硬度提升，这种现象即为沥青老化。

根据施工建设的时间，沥青老化可以划分为短期老化与长期老化两类。短期沥青老化主要发生在沥青路面施工建设期间，此时的沥青混合料保持热状态，持续的高温会导致沥青组分出现挥发、氧化现象。

长期沥青老化则在沥青混合料通过施工建设，形成沥青路面后才会发生，是因氧化而形成的沥青老化问题。一般会在沥青道路正式投入应用后约10年才会出现，这也是大多数地区沥青路面病害主要类型。发生沥青老化现象的沥青路面，可以观察到局部位置出现较为严重的龟裂现象，会降低行车安全[3]。

3 沥青路面耐久性改善措施

3.1 沥青混合料改性

3.1.1 沥青混合料物理改性

沥青混合料的物理改性，主要有塑料格栅和土工布两种方法。前者是利用塑料的力学性质，和已有的沥青混合料同步应用。通过发挥塑料格栅的抗拉性能，提升沥青结构层模量与抗拉强度，提高沥青结构层的韧性。在沥青路面施工建设中应用塑料格栅，可以有效降低车轮留下的车辙数量、深度，对反射裂缝起到较好的防治效果。沥青路面產生疲劳裂缝的时间也可以得到有效推迟，最长时间可达未使用塑料格栅的沥青路面产生疲劳裂缝时间的9倍。后者通过铺设土工布，可以将旧路面与沥青混合料做有效隔离，以此达到延缓反射裂缝生成的效果。

3.1.2 沥青混合料化学改性

沥青混合料的化学改性一般是应用外掺剂，提升沥青混合料的力学性能、抗老化性能，降低高温车辙、低温开裂等病害发生概率。相比于沥青材料，聚合物粘度更高，将聚合物改性剂添加到沥青混合料中，可以极大提升沥青混合料的粘稠性能，进而提升沥青混合料的抗流动变形性能。

聚合物改性沥青可以划分为以下4个类别：①橡胶类的橡胶沥青，改性材料为天然橡胶、丁苯橡胶等。②橡胶树脂类的热塑性弹性改性沥青，改性材料为苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物，也可以将橡胶和热塑性树脂一同作为改性剂使用。③树脂类的热塑性树脂改性沥青，改性材料为乙烯醋酸乙烯共聚物等。④热固性树脂改性沥青，改性材料为环氧树脂、密胺树脂等。

沥青混合料的化学改性主要研究方向为通过提升温度稳定性能，提高沥青混合料的粘结性能，进而达到提升沥青路面耐久性能。

在提升聚合物改性沥青温度稳定性能过程中，如果聚合物改性沥青所处环境的温度偏低，柔性会有明显下降，这意味着聚合物改性沥青并非最佳化学改性方法。如果考虑沥青在阳光、温度的影响下，会发生氧化现象时，可以通过添加抗氧化剂、光屏蔽剂等方式，对于沥青混合料做改性处理。因為沥青与酸性石料无法产生化学吸附效果，仅存在拥有可逆性能的物理吸附效果，可以通过专用设备检测石料的pH值，适当添加以沥青酸为代表的极性组分，强化沥青与石料之间的吸附效果，也可以达到沥青混合料化学改性目标[4]。

3.2 优化混合料配比

对混合料的配比进行调整，或是选择其他品种的沥青，可以对沥青路面使用特性起到有效改善效果。比如德国使用的沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone Mastic Asphalt，SMA），逐渐推广至瑞典、丹麦等国家，我国深圳市滨海大道工程也引进这种生产工艺，沥青路面获得良好的使用效果。

SMA功能是对沥青路面的磨耗层性能进行优化，提升沥青路面的耐久性，从而减少车辙残留痕迹，降低病害发生概率。SMA会使用大量的破碎集料，利用规格为2 mm筛孔对其进行筛选，增加沥青与填料的使用比例，降低细砂使用量，并适当添加稳定改性剂。在这个过程中，粗集料可以构建牢固的结构框架，混合沥青、细集料、填料支撑的砂浆，与结构框架紧密结合，可以作为沥青路面的表面层或连接层使用。如果需要提升砂浆的稳定性，也可以向沥青混合料中添加纤维，有效规避沥青混合料运输、摊铺作业中，出现严重的沥青剥离情况[5]。

如果添加纤维，则要增加沥青的使用量，通过提升沥青膜厚度的方式，提升沥青路面耐久性。而在实际应用中，可以发现使用SMA的沥青路面，在抗永久形变方面表现良好，沥青路面的耐久性也有所提升。其相比于常规的热拌沥青混合料沥青路面，可以延长约40%的使用寿命。尽管需要额外支出20%SMA的沥青路面施工建设成本，但是从长期使用收益角度，经济效益要比热拌沥青混合料沥青路面更好。

如果是拥有寒冷冬季的北方地区，大多数车辆会在冬季安装带钉轮胎，SMA沥青路面会表现出较强的抗磨耗性能与抗滑性能。在沥青路面施工建设中，SMA也表现出良好的压实性能[6]。

3.3 升级沥青路面施工工艺

可以考虑通过升级沥青路面施工工艺的方式，提升沥青路面的耐久性。

3.3.1 热沥青处理法

热沥青处理法主要应用在一些沥青路面小型维修任务中，需要向待维修的路面浇洒达到施工标准温度的热沥青，用量以0.4～0.6 kg/㎡为标准进行混合料的摊铺与压实作业，即可完成维修任务。如果地面平整度较差，存在较多的细微裂纹，导致热沥青混合料和待维修沥青路面没有过强的粘结强度，即热沥青处理方法难以有效提升层间粘结性能。在浇洒热沥青之前，添加适量的有机溶剂，例如煤油、轻柴油等。

利用有机溶剂粘度偏低的特点，可以对待维修的沥青路面进行有效润湿，以此提升平整度，减少细微裂缝数量，提高沥青路面局部再生效果。从大量的应用案例中可以发现，在使用热沥青处理法中，添加有机溶剂，可以有效降低沥青路面维修处理频率，提高耐久性能，以此提升沥青路面的长期经济效益[7]。

3.3.2 掺水溶性微量剂

在沥青路面长期使用中，空气中的水分与积水会导致发生病害的沥青路面长时间处于潮湿状态，因此无法使用常规方法进行有效粘结。对此，可以考虑通过掺水溶性微量剂的方式，例如脲醛树脂、酚醛树脂等，利用促凝剂和增塑剂的有效成分处理待维修的位置，再完成后续的沥青混合料摊铺与压实作业即可[8]。

3.3.3 基层封闭快速施工

因为半刚性沥青道路拥有良好的使用性能，施工建设成本相对较低，是我国主要的沥青道路建设形式。使用基层封闭快速施工工艺，可以有效降低沥青面层铺设基层环节的时间成本。

基层封闭快速施工工艺有以下4点优势：第一，提升基层强度。通过封闭养生处理，能够让基层生成的水化热有效保留，并和沥青摊铺释放的热量一同作用在基层上[9]。加上沥青面层拥有较高的自然光吸收效率，在温度场的影响下，可以有效提升沥青路面的基层强度。

第二，缩短养生期。封闭养生处理时，只有少量基层水分会被胶结料反应消耗，其他基层水分则用在沥青路面的养生当中。

第三，提升沥青路面整体强度。因为基层封闭快速施工是采用连续施工压实，可以让层间达到嵌锁的效果，所以沥青路面施工建设强度得到明显提升。

第四，降低干燥裂缝发生概率。基层封闭快速施工可以将基层含水量控制在一定范围内，有效规避人工养生过程中，沥青路面干湿交替的情况，进而大幅度降低干燥裂缝的发生概率[10]。

4 结束语

在进行沥青路面施工建设时，需要详细分析交通系统建设标准，参考当地施工条件，结合本文有关沥青路面耐久性的理论内容，设计一套完善的施工方案。在方案执行过程中，需要根据当地沥青路面典型病害，对方案细节内容做合理优化，确保施工建设资源得到最大化应用，合理提升沥青路面的耐久性，降低交通系统维修养护成本，助力当地经济可持续发展。

参考文献

[1] 钟伟珊.高温多雨区改扩建公路耐久性沥青路面设计[J].山东交通科技，2022（6）：77-79.

[2] 梁伟民.公路工程耐久性沥青路面施工关键技术[J].交通世界，2022（28）：79-81.

[3] 王超，宫官雨，陈乙方.考虑气候变化影响的沥青路面长期服役耐久性评估[J].土木工程学报，2023，56（2）：110-120.

[4] 宋宏伟，陈寿永，闫伟.华南地区沥青路面耐久性分析与关键技术应用[J].中国港湾建设，2022，42（5）：22-25.

[5] 王辉，焦宝莉.公路沥青路面弯沉值在耐久性评价中的应用[J].运输经理世界，2022（15）：29-31.

[6] 龚靖.粉煤灰处理后再生沥青路面材料的耐久性评价[J].福建交通科技，2021（6）：49-52.

[7] 刘仁武.矿料级配和抗剥落剂对沥青混合料耐久性的影响[J].冶金管理，2021（9）：109-110.

[8] 李凡.基于结构层寿命递增的耐久性沥青路面设计方法研究[J].西部交通科技，2021（4）：3-4.

[9] 万志青，熊萍花.高速公路沥青路面耐久性及早期损坏分析[J].运输经理世界，2021（10）：102-104.

[10] 兰伟伟.高速公路半刚性基层沥青路面的耐久性影响分析[J].公路交通科技（应用技术版），2020，16（9）：131-133.

收稿日期：2023-11-18

作者简介：刘星峰（1982—），男，江苏淮安人，本科，工程师，研究方向：公路工程。