高速公路沥青路面典型病害类型及成因分析

李敏

摘 要：随着道路通车年限的不断增长，沥青路面将出现各类病害形式，本文研究了高速公路沥青路面裂缝类、变形类、松散类及其它等四种病害类型，分析了各种病害产生的机理及原因，为高速公路沥青路面养护提供参考。

关键词：高速公路；沥青路面；典型病害；成因分析

1 裂缝类病害及其产生机理

1.1 横向裂缝

横向裂缝与路面中线近于垂直，裂缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩，逐渐发展而贯通全路幅，贯通的裂缝沿路面大致呈均匀分布。按照裂缝的宽度与缝壁石料剥离、脱落程度分为轻度和重度。横向裂缝按成因分为横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类，其原因分析如下：

（1）荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量差，或由于车辆严重超载，致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而产生的裂缝。

（2）非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式，它有两种情况：沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。沥青面层温度收缩性裂缝多发生于冬季，当沥青面层中的平均温度低于其断裂温度，使产生的拉应力超过在该温度时的极限抗拉强度。通常都是沥青路面表面的温度应力最大，一般温缩裂缝都是起始于表面层并向下延伸。基层反射指半刚性基层先于沥青面层开裂在荷载与温度应力的共同作用下在基层开裂处的面层底部产生应力集中而导致面层底部开裂，而后向上扩展使得裂缝贯通面层全厚度。

1.2 纵向裂缝

纵向裂缝走向基本与行车方向平行，裂缝长度和宽度不一。

纵向裂缝产生的主要原因有：由于路基压实度不均匀，或者是由于路径边缘受水侵蚀，引起路面不均匀沉陷而引起的；沥青面层分幅摊铺时，两幅接缝未处理好，在行车载荷和大气因素作用下形成横向或者纵向裂缝致使水分下渗，多发于半填半挖路基处，主要由路基的不均匀沉降造成。

1.3 龟裂和块状裂缝

龟裂和塊状裂缝是沥青路面的主要病害之一，特别是对于建成通车时间较长的公路尤其明显。其主要表现为纵、横向的裂缝相互交错，形成块度不一的网格状裂缝，严重时裂缝区贫油形成麻面，并有不同程度的变形，缝壁有松散、大部分路面出现龟裂、块裂，且程度严重。

龟裂和块度裂缝的产生主要是由于路面在通车后，进过大量的行车荷载作用，推断基层已产生疲劳开裂，强度不足，路面在车辆碾压作用下逐渐碎裂成块。 另外由于路面压实不均匀或路基压实度不足，路面在行车荷载作用下逐渐形成不均匀沉陷，进而形成块度不一的裂缝，较轻微时形成块状裂缝，严重时形成龟裂。

沥青路面的老化，也会导致在低温时沥青混合料变脆变硬，加剧裂缝的形成速度。

2 变形类病害及其机理

2.1 车辙

沥青路面车辙指沥青路面表面沿轮迹的纵向凹陷，是沥青路面特有的一种损坏现象，是在与时间有关的荷载因素和气候因素共同作用下，轮迹带逐渐产生下洼形变并形成两条纵向的凹槽。车辙的深度常指轮迹带外侧凸起部分的峰顶到槽的谷底的距离，《公路技术状况评定标准》（JTJ H20-2007）中车辙定义轮迹处深度大于10mm的纵向带状凹槽（辙槽）。

（1）结构型车辙：主要是由于结构设计不合适或由于土基弱或沥青混凝土层下卧层弱，或两者都有，这类车辙通常伴有裂缝。

（2）压密型车辙：沥青混凝土面层在行车荷载作用下进一步压实而这可能是由于铺筑过程中压实不好引起的或由于混合料设计不好引起的，也可能是混合料设计残留空隙率的固有压缩产生的辙槽，开放交通后，轮迹带下的面层受到继续压实，产生压密变形。

（3）失稳型车辙：在荷载的中心产生下洼形变，材料从荷载下压挤向辙槽两侧并向上臌起。

（4）磨耗型车辙：在交通车辆轮胎磨耗和环境条件的综合作用下，路面磨损，面层内集料颗粒逐渐脱落。

2.2 波浪拥包

主要表现为由于局部沥青面层材料产生位移导致路表面形成有规律的纵向起伏，波峰和波谷间隔很近，这种病害对路面的行驶质量影响很大，按照波峰波谷之间的大小分为轻、重两个等级。波浪拥包产生的首要原因是由于沥青混合料的设计与施工的缺陷，材料组成设计差如油石比过大、细料过多、施工质量差，使面层材料不足以抵抗车轮荷载水平力的作用或者是面层和面层或面层和基层之间存在着不稳定夹层造成面层在行车荷载作用下产生的水平剪切和推挤。

3 松散类病害及其产生机理

3.1 松散

松散主要是由于集料和沥青逐渐剥落并散失。松散可能出现在整个路面表面，也可能在局部区域出现，但由于行车作用，一般轮迹处比较严重。按严重程度分为轻微和严重两类。轻微的特征为路面细集料散失、脱皮、麻面等；严重的特征为路面粗集料散失、脱皮、麻面、露骨、表面剥落、有小坑洞等。

原因分析：集料与沥青粘附性可能较差，在动水压力的作用下，与路面脱落；路面混合料沥青含量可能过低，或沥青老化变硬，产生麻面和露骨；压实度不足或局部集料级配不均匀，也可能造成松散。

3.2 坑槽

沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度涨缩的反复作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用，沥青膜渐渐地从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。这种破坏主要表现为：

（1）表面层产生坑洞

只要自由水侵入并滞留在沥青混凝土的空隙中，不管是传统的沥青混凝土，还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA，在快速行车作用下都会产生沥青剥落现象和水破坏。

（2）表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和形变

当沥青路面表面层和中面层都是空隙率较大的半开级配沥青混合料，而底面层为空隙率较小的密级配沥青混合料时，路表的自由水较易渗入并滞留在表面层和中面层内。行车荷载的作用使得中、上面层内的沥青剥落，沥青混合料失去粘结强度，导致路表面产生网裂、形变（局部沉陷）和向外侧推挤，并最终出现粒料分离形成坑槽。由于近年来高速公路的中上面层均采用密级配混合料，因而此类坑槽产生数量不是太多。

（3）底面层和基层间产生坑槽

此类病害容易发生在翻浆现象非常严重的路面，在重载车辆作用下，自由水产生很大的压力冲刷基层混合料表层细料，形成灰白色浆。在动水压力反复作用下，整个面层范围内的基层粒料出现松散，并反射到面层，产生坑槽。

4 其他类

4.1 泛油

泛油是沥青混合料中的沥青向上迁移到路表面，形成的一层有光泽的沥青膜，是影响路面行车安全的重要病害之一。泛油根据损坏部分的严重程度等级，按涉及的面积进行计算和评价。

泛油主要是由于沥青材料或设计缺陷造成的，沥青含量过多、混合料的空隙率过小、拌和控制不严、沥青高温稳定性差是造成泛油的主要因素。施工时粘层油用量不当，或雨水渗入使下层沥青与石料剥离，在动水作用下，沥青膜剥落上浮也能造成路表面泛油。泛油一般发生在天气炎热时，在温度低时不存在可逆过程，所以泛油会使得沥青路面的抗滑能力降低。

4.2 修补

修补是指因路面出现龟裂、坑槽、松散、沉陷、车辙等损坏后进行处理在路表面形成的修补部分。

5 结语

沥青路面病害形式多样，产生的原因各异，在养护中需要结合路面病害形式和原因进行综合分析，确定合理的养护方案。未来应进一步加强道路病害发展趋势的研究，为公路预防性养护提供可靠依据。

参考文献

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