农村沥青路面破坏类型与防护研究

信阳公路勘察设计院 季家贵

农村沥青路面破坏类型与防护研究

信阳公路勘察设计院 季家贵

在道路设计和建设中，由于沥青混凝土路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜分期修建等优点，因此获得越来越广泛的应用。我国的高等级公路、城市道路的建设中，大部分都采用沥青混凝土路面。随着国民经济的快速、协调发展，我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化且严重超载，使公路路面面临严峻的考验。现有高等级公路的有效服务时间普遍未能达到其设计使用年限，常常在通车后2~3年内便出现了较为严重的破坏现象，所以研究沥青路面的破坏原因及防护具有特别重要的现实意义。

一、沥青路面破坏常见类型

目前常见的沥青路面破坏类型有裂缝、横裂缝、纵裂缝、龟裂、沉陷、坑槽、车辙、沥青路面的表面功能衰减等。这些病害出现的原因很多，大部分都是在施工期间由于施工工艺不科学或不当造成的。

沥青路面压实不足很大程度上会造成坑槽、车辙变形和表面功能衰减。一般情况是施工时混合料温度太高，使沥青老化，黏结力降低，脆性增加，导致压实不够，黏结不牢，在行车载荷作用下，形成坑槽或病害。另一种情况是混合料温度太低，摊铺不均匀，压实不充分，导致压实度不够形成病害。路面下面层局部标高控制不严，导致沥青上面层个别地方厚度不够，路面出现早期平整度差，在行车作用下形成病害。而最常见的水损害，是沥青混凝土路面早期破坏中常见的病害之一，分析其形成过程才能有效预防。

二、沥青路面早期破损的形成原因

1.在开始阶段，水分侵入沥青与集料的界面，以水膜或水汽的形式存在，影响沥青与集料的黏附性。在反复荷载的作用下，沥青膜与集料开始剥离。渐渐地，路面开始麻面、松散、掉粒，最后形成坑槽、车辙。总之，水损害破坏是沥青混凝土路面在水或冻融循环的条件下，由于汽车轮动态荷载的作用，进入路面孔隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青黏附性降低并逐渐丧失黏结力，沥青膜从集料表面脱落（剥离），沥青混合料出现掉粒、松散，继而形成沥青混凝土路面损性。在我国，沥青路面抗滑性能在通车后迅速下降主要有两方面原因：第一是沥青标号过大，针入度偏大，含蜡量高，沥青用量可能过多，路面渐渐泛油，构造深度下降，直到变成光滑的路面。第二是粗集料不耐磨，迅速磨光。

2.在路面结构设计时，采用半刚性基层时只用弯沉控制设计，忽略层底弯拉应力是否合理，变化幅度达100℃的冬夏温差对于半刚性基层和面层的温缩开裂的作用。另外，设计时没有考虑防止反射裂缝问题，路基路面应作为整体进行综合设计。还有结构层设计厚度太小也是导致路面早期破损的重要原因之一，路面面层受行车水平力和垂力的综合作用，在面层结构内产生剪应力。从力学角度而言，这种综合作用越大，面层产生的剪应力就越大。对车辆在公路上的不同位置进行受力分析可知，在车辆启动、制动处，纵坡较大的坡道以及合成坡度较大的弯道内侧，路面面层所受车辆的水平和垂直力的合力较大，较易发生剪切破坏，随着深度的增加，其破坏影响逐渐消失。

3.施工材料质量不过关。河南省采用的沥青材料主要有盘锦90号和140号道路沥青，由于气候特点是冬季寒冷、夏季炎热、四季温差大，要求沥青材料具有优良的黏结力、抗老化性能、高低温稳定性能。另外，随着国民经济的蓬勃发展，公路运输超、重载现象严重，对沥青材料的性能提出更高的要求。沥青材料性能不过关是现在沥青路面破坏的主要原因之一，普通沥青已不能完全适应形势发展的需要，应积极推广应用改性沥青。

目前，信阳市路面基层以水泥稳定或综合稳定类为主，由于料源有限且考虑经济因素就地取材，沙砾、碎石土等天然材料质量较差，使得路面基层质量难以保证，从而导致沥青混合料的内摩阻力和内聚力、黏结力下降，沥青路面也就极易发生早期破损。

4.施工质量问题是沥青路面破坏的主要因素。对透层油或黏层油的作用认识不够，造成各结构层间连续性和黏结性差。基层清扫不净形成隔离层。半刚性基层施工目前正在大力推广工厂拌和、摊铺机摊铺的工艺，基层质量明显提高。面层铺筑过程中易出现压实度不足，造成面层内部孔隙率较大，使得沥青混合料黏结力、防水性能下降。如碾压设备不当或碾压遍数不够；拌和厂离施工现场较远，运距过长，运输途中沥青混合料热量损失较大，运至现场后温度不能满中铺筑要求。为保工程进度低温施工，或拌和过程中油温过高致使沥青老化。

5.路面渗水引起高等级公路路面面层损坏。天气降水渗到沥青面层中排不出去，这样在汽车荷载及温度化的作用下，沥青面层产生破坏。超、重载运输导致路面早期破坏、缩短路面设计使用寿命、增加额外补强或改建费用。因此，路面实际使用寿命与超限运输之间的定量分析，是一个不可忽视的研究课题。

三、沥青路面早期破损的防护

通过以上分析，可看出沥青混凝土路面早期破损与沥青混合料、路面设计施工、交通气候条件全部或部分联系，而交通气候条件是客观存在的，所以沥青路面破坏防治应以路面设计、沥青混合料拌和施工等方面考虑。

1.合理设计路面结构。尽可能减薄沥青面层厚度，高等级公路路面厚度可酌情减薄，控制在9~12cm之内。因为半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层（基层和底基层）来承担，无需用增厚面层来提高承载能力。采用优质沥青，控制沥青面层本身的温缩裂缝，一般来说厚的沥青面层更容易导致车辙的产生。所以加强沥青的路面防水设计、选用合理的基层和底基结构。

2.严格控制沥青混合料的质量。沥青的选取选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高黏度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下，可在沥青中掺和各种类型的改性剂，以提高基性能指标；集料的选用骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青黏性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低骨料的含水量；混合料级配的确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性，路面表面特性和耐久性是两对矛盾，相互制约，照顾了某一方面性能，可能会降低另一方面性能。混合料配合比设计，实际上是在各种路用性能之间抗平衡或最优化设计，根据当地气候条件和交通情况做具体分析，尽量互相兼顾。

3.严格控制施工质量。施工质量控制不严，早期破损必然出现。所以沥青路面施工必须按全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证体系，实行目标管理、工序管理，明确责任，对施工全过程，每道工序的质量要进行严格的检查、控制、评定，以保证其达到质量标准。具体要抓好以下几方面：一是严格控制沥青混合料的拌和质量，拌和过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理。二是加大马歇尔试验频率，严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标，必要时对混合料进行特殊配合比设计，保证基层顶面粗糙度。三是改善基层材料级配，增加粗骨料，提高大中粒径集料含量；控制最佳含水量，改进碾压方法，避免过振过湿，不能使基层顶形成灰浆硬壳，不能用细料进行压实后找平。四是对细粒土类的半刚性基层，必要时可以采用顶面栽钉等办法加强基层顶面粗糙度，合理洒布透层油、粘层油。在进行各层铺筑前，必须保持顶面清洁。

根据近年来的施工经验，对于水泥稳定类半刚性基层，透层油应以慢裂型乳化沥青为宜。用沥青洒布车喷洒时，应保持稳定的车速和喷洒量，不能流淌和形成油膜，更不能有空白，并立即撒布石屑或粗砂，用钢筒式压路机稳压一遍，将多余的浮料扫走。对旧沥青路面罩面，必须洒布粘层油层油应有较好的粘附性，脚踏有明显的黏附感，整个面层取芯后不易分离。对于干线公路可以设置I型稀浆封层作为黏结层，实现层间结合与防水的双重作用且不需要封闭交通；提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时，运距不能过远，摊铺温度应控制在规范规定范围内为宜，摊铺厚度均匀，压实设备数量应配套，碾压遍数不能太少，以免混合料孔隙过大，一般不能进行补料，尤其是下面层；基层雨后潮湿未干，不得摊铺，更不得冒雨摊铺；纵向、横向接缝应紧密、平顺，各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。

路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一，应引起各个方面足够的重视，并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工，有针对性采取一系列预防和改善措施。同时，必须建立健全质量保证体系，从管理部门、设计部门到施工部门，层层重视、层层控制、层层落实。只有这样，才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的发生，使公路建设质量全面提高，更上新台阶。