改善沥青路面使用性能的途径与方法

陈志斌

（广东华路交通科技有限公司，广东 广州 510420）

1 沥青路面发展现状

1988年，我国实现了高速公路零的突破。截止到2008年底，高速公路通车里程超过了23000km随后的几年里每年还将以超过2000km的速度递增。在已通车的高速公路中，沥青路面占80%以上。随着高速公路的迅猛发展，我国的路面施工技术及路面质量有了极大的提高。在设计方面，随着计算机技术的广泛应用，有限元理论也引入了路面结构计算，同时还引入了结构设计可靠度的分析，极大地提高了路面设计的效率和可靠性。在施工方面，大量引进了国外先进的拌和、摊铺和碾压设备。拌和设备为了适应连续摊铺的需要，有趋于大型化的趋势，有些项目引进了300T/h的拌和楼。摊铺机由20世纪90年代初的液压手动控制发展成液压电脑自动化控制。为了保证压实度，提高路面质量，碾压设备有重型化的趋势。如有的工程已使用26T自重的轮胎压路机。钢轮压路机由单钢轮振动压路机逐步被双钢轮驱动压路机所取代，自重也趋于重型化。

2 改善沥青路面使用性能的必要性

沥青路面的使用性能是指路面所能提供的行车条件。路面使用性能可以有路面的评价就高。反之，行驶不舒适，评价就低。沥青路面的使用性能，除了影响行驶舒适性外，还直接影响行驶的安全性。路面使用性能差，必然增加行驶难度，降低运输效率，增加油耗，直接影响交通运输和经济发展，并带来严重的负面社会影响。目前路面使用性能普遍难以达到理想要求，使用性能的降低不符合正常变化规律。而国内目前在改善路面使用性能方面的研究缺乏系统性，满足不了实际需要。因此，结合路面技术的最新发展状况，研究如何改善路面使用性能是非常重要的。

3 影响沥青路面使用性能的因素

路面使用性能评价取决于路面使用者对路面使用条件的综合感受。美国在对路面使用者进行大量地研究之后，提出了路面服务性能指标。调查结果说明，影响路面使用性能的第一因素是平整度，其次是道路裂缝，最后是车辙。也就是说路面使用者最关心也是影响其感受的第一因素是路面的平坦情况，如果路面出现坑洞、松散、推移、拥包等病害，使用者最容易感受到。路面的平整度是全路的综合性评价指标，除了道路本身外，还与线内桥梁的桥面铺装、伸缩的安装、过渡段的处理质量有密切的关系，这些问题要处理不好，其服务性能指标就受影响，使用性能就差。

4 沥青路面使用性能的改善途径与方法

从以上介绍可知，要提高路面的使用性能，主要应从改善平整度，减少路面裂缝和车辙等方面着手，而要达到这些目的，我们必须从路面设计、材料设计和施工作业等方面去考虑，而这三个方面的因素又是相互影响和关联的。

车辆是行驶在路面表面的，车轮与道路表面直接接触，路面的综合质量通过表面层反映出来。例如路基沉陷、不均匀沉降和底层裂缝，最终会反映到路面表面，间接影响路面的使用性能，而表面层的损坏则直接影响路面的使用性能。因此，改善路面路面的使用性能，要从优化路面结构体系、提高表面层的品质、合理使用材料和提高施工作业水平，以及确保桥面铺筑质量、加强沥青面层的层间粘结力和提高面层防水能力等几个方面寻求解决办法。

4.1 桥面铺筑

桥面铺筑质量对桥梁的使用性能影响很大，它影响公路的行驶舒适性。但是，习惯上在现实中，人们对桥梁的结构本身设计非常重视，对桥面铺筑重视程度不够，至今尚无专门的前面铺装设计和施工规范，有的只是给予指导性说明。现在许多高速公路上的桥面铺装都出现了早期破坏，极大地影响了桥梁的服务品质，造成了巨大的经济损失。

桥面铺装早期损坏主要在三个方面：一是表面沥青混凝土出现松散和空洞；二是粘结不好，表面层出现推移、辙槽；三是梁表面的水泥混凝土铺装破坏引起表面铺装破坏。从观察结果看，桥面铺装出现的主要问题还是在表面层的破坏方面。

4.2 水泥混凝土铺装层破损分析与处治

4.2.1 破损1分析

根据国内的调查，水泥混凝土桥面铺装层破损主要是受力不合理或施工不当引起的。由于受外力引起的铺装破损包括：

剪切破坏。由于铺装层内部产生较大剪切应力引起不确定破坏面的剪切破坏，或由于铺装层与桥面板层之间结合的粘结力差，抗水平剪切能力较弱，在水平方向产生相对移位，从而发生剪切破坏。表现为空鼓现象或形成铺装层与桥面板互相脱离。

挠曲破坏。因温度变化或外力作用，桥面板或梁蹄结构产生过大挠度和负弯矩，进而因铺装层上缘的拉应力超出材料的抗拉极限而产生开裂，在水和车辆荷载作用下，裂缝进一步扩展。

局部冲压损坏。重车轮荷载对局部冲击导致桥面铺筑层薄弱区域，如纵缝或铰接处出现局部破碎或网裂。施工原因引起的破损包括：桥面不平整且铺装层较薄，质量达不到规范要求，在车辆作用下容易产生破坏；施工中结构缝处理不当，导致周围桥面铺装层过早破损或开裂；其他还有因养生不好和混凝土质量问题而引起的表面收缩裂缝等。

4.2.2 处理措施

设计方面：要保证铺装层有足够的厚度，国内目前一直沿用的是不管什么情况下铺装层厚度都为8厘米。这显然是不科学的。按照有关研究提出的结果，对于装配式T梁，高速公路水泥混凝土铺筑厚度应为17-20厘米；对于箱形桥梁，铺筑厚度应为11-16厘米。设计时应通过建立力学模型计算确定铺装层的厚度。

施工方面：要保证混凝土有足够的强度。在特殊部位如铰缝的处理方面要认真对待，同时，梁体与铺装层连接的界面要凿毛并清洗干净，保证铺筑层能与梁体共同受力，避免薄弱部位的出现。

4.2.3 沥青混凝土上铺装层

对于一般的桥梁结构，桥面沥青混凝土铺筑不做特殊设计，沥青混凝土结构层一般都采用与其他路段相同的配合比。国内研究提出了铺装层的合理厚度，综合考虑强度、车辙、防水、施工工艺和平整度五个主要方面的影响因素，通过优化原理，以桥面铺装层的厚度为目标，以强度、车辙、防水、施工工艺和平整度为决策变量建立四个线性规划模型，通过对这四个模型求解、比较、取舍，最后得出沥青混凝土桥面铺装层的合理厚度为6-11厘米之间。根据目前的路面结构典型设计，铺装层定位两层比较合适。为了方便施工，保证平整度和质量，铺装层的两层厚度应与路面设计厚度一致。但是桥面铺装层所处的环境完全暴露在空气中，与路面结构层相比，夏季温度更高，冬季温度更低，而且还受到振动和负弯矩的作用，在相同的气候条件下铺装层用的材料要求更为苛刻。

4.2.4 防水层与粘结层

桥面防水是。避免和减缓铺装层损坏的必要途径。防水首先要从面层设计上予以充分考虑。有些公路桥面上设置防水涂层，即在板面上浇上透油层，然后在喷洒薄膜层，最后在铺撒粘结层。涂膜目前有聚氨酯、丙烯酸和硅橡胶等。必须注意的是，在涂膜喷洒之前必须对板面进行清洗，否则涂膜与板面粘结不牢固，成为一层隔离层，反而容易引起铺装层的推移和脱落。从使用效果看，这种方法容易引发质量问题。

4.3 沥青路面的层间粘结

高速公路沥青路面结构一般由面层、基层、底基层和垫层组成。面层一般由三层组成，是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素的结构层，分为表面层、中间层和底面层，配合路面强度同荷载应力随深度变化的规律，这三层结构分别选用不同的混合料级配，以使沥青面层具有较好的承载力和耐久性。为加强路面结构层之间的紧密结合，提高路面结构的整体性，应采取相应的技术措施，避免产生层间滑移。因此，沥青路面的层间粘结技术是十分重要的。

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