高等级公路沥青路面典型病害分析

2011-08-15黄哲

黑龙江交通科技 2011年6期

关键词：劲度车辙面层

黄哲

(黑龙江省交通科学研究所)

1 沥青路面损坏现象的分析

1．1 沥青路面的车辙

(1)由于荷载作用，重力超过路面各层的强度，发生在沥青面层以下包括路基在内各结构层的永久性变形，称做结构性车辙。这种车辙的宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面为v字形。

(2)沥青混凝土的侧向流动变形。在高温条件下车轮碾压的反复作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限，使流动变形不断累积形成车辙。称做沥青混合料的流动性车辙或失稳性车辙。一方面是车轮作用部位下凹，另一方面车轮作用的两侧反而向上隆起，在弯道处还明显向外推挤。

(3)由于沥青面层本身的压密造成的车辙。在某些高速公路过分追求平整度，在降温后碾压，造成压实度不足，致使通车后的第一个高温季节混合料继续压密，在车辆荷载的反复作用下，空隙率不断减少，达到极限的残余空隙率后才趋于稳定，它一方面产生压实变形，同时平整度迅速下降，甚至形成明显的车辙。从这个角度出发，为了减少车辙，最重要的一点是施工过程中加强碾压，保证压实度，使空隙率控制在要求的范围内。

1．2 沥青路面的开裂

(1)结构层本身强度不足。由于结构层本身强度不足不适应日益增长的交通量及轴载作用而产生的开裂，最初一般表现为纵向开裂，然后发展成为网裂，这一类由荷载产生的裂缝在一些超载严重的高等级公路上较为常见。

(2)温度疲劳裂缝。温度反复升降导致温度应力疲劳使混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小，又加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，故可能在较一次性降温开裂的温度高的情况下开裂，同时裂缝是随着路龄的增加而不断加剧。

(3)反射性裂缝。此类裂缝为反射源为水泥、石灰类无机结合料稳定材料的半刚性基层的缩裂缝，这些裂缝在交通荷载的作用下，由下层逐渐反射到表面。

(4)一次性降温造成的温度收缩裂缝。沥青在较高的温度条件下，具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不致于产生过高的温度应力。但在冬季气温骤降时，沥青混合料的应力松驰赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度或极限拉伸应变，便会产生开裂。

在我国，高等级公路的沥青路面基本上都是半刚性基层，其中集料含量较多，而且沥青层相对较厚，收缩性能得到了很大改善，采用了质量较好的重交通石油沥青后，横向裂缝显著减少。对黑龙江省竣工通车的几条高速公路沥青路面调查显示，经过一个冬季后，横向裂缝间距一般在80～150m范围内，第二年春季调查发现没有增加新的横向裂缝。这些裂缝冬季最宽的近10mm，夏季完全闭合，这说明高等级公路沥青路面的横向裂缝大多源于沥青面层的温度收缩裂缝。

我国寒区高速公路沥青路面尤为常见的破损主要是温缩裂缝，针对沥青面层低温收缩开裂问题，国内外进行了众多的调查与研究，原因如下。

(1)沥青混合料性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因。

沥青混合料的低温劲度是决定是否开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。在沥青性质指标中，影响更大的是温度敏感性，感温性大的沥青容易开裂。改性沥青的性能以改性后沥青的感温性的改善程度，即针入度指数PI的变化为关键性评价指标。沥青针入度、低温延度是影响开裂的重要指标。由于沥青在老化过程中轻质油份挥发、沥青氧化分解、位阻硬化等，老化越严重，劲度越大，裂缝出现越早。沥青中的蜡使应变减小，脆性增加，温度敏感性变大，横向裂缝容易发生。

(2)沥青混合料的组成对沥青路面开裂的影响。

①一般认为在最佳沥青用量OCA的10．5%范围内波动对开裂率无明显影响。而且，沥青用量增加使混合料应力松驰性能提高的同时，也使收缩性能变大，二者互有抵消。

②基层的影响。半刚性基层比级配碎石、沥青稳定碎石柔性基层热容量小，与沥青表面层的附着粘结性能差，尤其是本身收缩的附加影响，故横向裂缝较多。基层与面层的附着性能差，将使面层有一定自由收缩变形的可能性，混合料的应力松驰性能得不到充分发挥，温度应力无法传递到基层中去，在面层内部积聚，容易产生裂缝。