沥青混凝土路面耐久性的影响因素及对策

(重庆交通大学土木建筑学院 重庆)

沥青混凝土路面耐久性的影响因素及对策

杨 林

(重庆交通大学土木建筑学院 重庆)

沥青混凝土路面在使用的过程中，长期受自然因素和行车荷载的重复作用,为保证路面具有较长的使用年限，必须具备较好的耐久性。本文主要对公路建设沥青混凝土路面的耐久性进行分析研究,提出了改善沥青混凝土路面耐久性的措施，以延长沥青路面使用寿命。

沥青混凝土路面；耐久性；改善措施

1 引言

近年来，我国公路建设得到了快速的发展，发展最为迅速的应属高等级公路。据统计，目前主要使用沥青混凝土材料作为高等级公路的路面材料，约占90%，沥青混凝土路面的设计使用年限为12 ～ 15 年，但现在的情况是，在外界不同的环境情况和日益增长的交通荷载的影响下，在设计使用年限内沥青路面就较为普遍地出现开裂、路面凹凸不平等损坏现象，影响道路的正常通行，道路的使用寿命因此而大幅度缩短。因此，加强道路的日常管理维护，提高沥青混凝土路面的耐久性具有重要的意义，本文对沥青混凝土路面耐久性的影响因素进行了分析研究，提出了相应的提高沥青路面耐久性的措施。

2 沥青混凝土路面的耐久性定义

沥青混凝土路面的耐久性就是指路面在自然因素以及行车荷载的多次重复作用下，材料不致迅速衰变、结构不致因疲劳而破坏的性能。

3 影响沥青混凝土耐久性的因素分析

影响沥青路面耐久性的因素有很多，实践经验表明，其中较为主要的影响因素是车辙、裂缝及半刚性基层的质量。车辙的形成受外界环境、路面结构设计和沥青材料等因素有关；沥青的老化也是导致路面加速损坏的重要原因。由此可见，沥青材料的耐久性对沥青路面的耐久性有重要意义。

3.1车辙

车辙是指路面结构层及土基在行车荷载作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产

生的累积永久变形。沥青路面车辙通常有三种类型，分别是磨损下的车辙、结构性车辙和失稳性车辙。导致沥青路面车辙形成的因素很多，其内因主要是沥青混合料本身的性能和路面结构形式，外因主要是荷载和环境条件如降雨、气温等。

（1）道路交通条件： 由于高等级公路的交通管制及修建越来越成熟，交通量愈大，轮载愈重，轮迹集中，交通渠化就愈明显，则车辙就愈容易产生.，实验表明：车辙发展的速度于与荷载作用次数是相反关系。荷载作用次数的增加车辙深度也会随着增加，从而导致道路发生破坏。

（2）气象条件.：沥青路面在一定气温条件、日照及风力作用下，较灰白色或彩色路面易吸收更多热量，因而路面温度较高，所以南方地区的沥青路面易于产生车辙。

（3）路面结构及材料组成：目前柔性路面绝大多数是采用沥青混合料（沥青混凝土、沥青碎石等）作为路面材料。沥青层厚度越大，发生永久变形的可能性也愈大，其它粒料如土拌碎砾石、级配碎石土等也会发生一定程度的永久变形。路基路面各材料在侧向位移和附加压实作用下也可能产生车辙。车轮磨耗层的磨损，会加速车辙的形成。

3.2裂缝

裂缝会破坏路面的连续性和整体性，影响路面的使用质量。 裂缝的产生使得路表雨水长期由裂缝渗入到土基中，从而降低了路基的强度和稳定性。以下2种情况会导致沥青路面的面层出现开裂。

（1）温度导致裂缝：沥青路面的温度裂缝主要由环境温度变化引起，其特点是面层每隔一定路段出现横向蔓延的开裂。

（2）疲劳荷载导致裂缝：如车辙相同，沥青路面的疲劳开裂也是在反复荷载的作用下而在行车道出现的一种破坏。

3.3路面老化

在潮湿条件下，路面集料和沥青胶结料之间的粘结力会逐渐削弱或破坏；大吨位行车荷载和外界水的侵蚀也会加速路面老化。

3.4材料耐久性影响因素分析

（l）不同材料具有不同的疲劳特性。材料不同，其所体现的物理和化学特征也存在着较大的差别，总体上来说，路面材料的疲劳特性主要存在着以下几种关系，剪力疲劳和水泥稳定碎石大于热拌沥青混合料，热拌沥青混合料大于冷拌沥青混合料，其又大于级配碎石，对于弯拉疲劳来说是热拌沥青混合料要大于冷拌沥青混合料，而冷拌沥青混合料又要大于级配碎石。而对于水疲劳来说是热拌沥青混合料大于冷拌沥青混合料，大于水泥稳定碎石，级配碎石排在最后。

（2）环境因素对材料疲劳寿命的影响。沥青混合料在不同温度的情况下表现出不同的疲劳破坏模式。当温度较高时，沥青混合料回弹模量下降，60℃时模量下降到200～400 Mpa 的水平，这时混合料弯拉破坏极限应变大，混合料不容易出现弯拉疲劳破坏，易出现剪切疲劳破坏；当温度降低时，如l5℃时，沥青混合料弹性模量已经超过了2500 Mpa，混合料回弹模量较高、材料脆，容易产生拉弯疲劳破坏。而半刚性基层材料回弹模量受温度变化影响较小。

4 提高沥青路面耐久性的措施

要提高沥青路面的耐久性，不仅要选用质量好的沥青和改进沥青混合料的性能，还要从预防控制车辙、防裂和提高道路基层的质量等方面着手。

车辙预防

混合料配合比设计和路面结构层次要合理、规范的施工程序和有效的养护都能够较好地预防车辙的产生。半刚性基层上的沥青路面不但要抗裂，而且要抗车辙，因此在对沥青混合料进行配合比设计时，应综合考虑这两方面的需求：集料级配稍细有利于抗裂，但对于抗车辙不利；集料级配稍粗，对抗裂不利，但对于抗车辙有效。 因此，面层最好采用连续性级配的中粒式或者粗粒式沥青混凝土（用k法计算）来有效应对疲劳、耐久、防渗的要求；防滑耐磨层选用折断型级配沥青混凝土（用变k 法计算）。路基土及路面各层都需达到规定的压实度等指标，可减小车辙形成的可能性。

加强半刚性基层施工质量

基层强度达不到设计要求就无法满足路面承载力的使用要求，半刚性路面基层与沥青面层的层问粘结状态就会降低，不能提高路面的耐久性，在大修工程中发现局部路段半刚性基层破碎、松散，是由于基层强度不足和基层施工不均匀所致。半刚性基层的质量由半刚性材料强度和抗冲刷能力组成。施工质量决定半刚性基层质量，在强度满足的半刚性材料的前提下下，采用现代化拌合、摊铺和碾压机械，确保水稳混合料的均匀和无离析现象。通过跟踪检测各项技术指标来保证基层强度和施工质量，延长基层使用寿命，保证沥青路面的耐久性。

5 结束语

提高沥青路面耐久性，延长公路使用年限。路面是个整体结构，影响路面的耐久性有很多因素，有内在的路面材料因素，也有外在的施工过程中的人为因素。除了优先采用好的沥青和改进沥青混合料性能之外，还应当从正确设计路面结构层次以及采用合适的混合料配合比，运用正确的施工和养护方法，采用抗冲刷性好、干缩系数小、温缩系数小、拥有较高抗拉强度的半刚性材料，提高基层质量等一系列措施来提高沥青路面的耐久性。

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