贵州省干线公路沥青路面典型病害研究

2018-07-24杜武刚中交路桥南方工程有限公司北京101120

中国建材科技 2018年2期

杜武刚雷建（中交路桥南方工程有限公司，北京 101120）

1 研究背景

贵州省地处祖国西南腹地，面积17.62万km2，其中，山地和丘陵占了92.5%，因此，贵州素有“八山一水一分田”之说。特殊的地理形貌严重地阻碍了贵州省的经济社会发展，老百姓生活亦大受影响。从改革开放开始，尤其是进入“十二五”以来，贵州充分发挥“交通先行、引领经济”，全省累计完成交通固定资产投资4431亿元，全省公路总里程达18.38万km，其中，贵州省二级及以上普通国省道建成和在建规模达到6700km以上，较2010年增长1倍。取得辉煌成就的同时也可以看出，多种因素共同作用下干线公路沥青路面出现了许多早期病害。沥青路面病害严重阻碍了老百姓的出行，对当地经济、社会的发展造成阻力。

本文对9个地级市的国省干线公路中选择了36个路段共计764km沥青路面进行了实地调研，汇总分析后，对贵州省干线公路沥青路面典型病害产生原因进行了系统分析。

2 沥青路面典型病害调研

对贵州省各地区干线公路沥青路面现场调查结果进行汇总分析，统计得出贵州省干线公路沥青路面病害组成情况，结果如图1和表1所示。从图表中可以看出，贵州省干线公路沥青路面主要病害为龟裂、横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝、坑槽、松散和修补，合计占总病害的91.1%。

图1 沥青路面病害组成

3 病害成因分析

3.1 龟裂、块状裂缝

根据干线公路典型病害调查结果，贵州省干线公路沥青路面出现龟裂、块状裂缝的原因主要有以下几种[1]：一是沥青混合料老化，性能降低，抗裂性能变差，沥青面层无法承受路面荷载作用，逐渐被压散成块，形成疲劳损坏；二是沥青结构层简单，厚度不足，面层难以承受荷载；三是基层强度不足或松软沉陷，在交通荷载作用下，造成沥青路面被压散成块，形成网状型裂缝。

3.2 横向裂缝

对调查结果分析认为，横向裂缝产生的原因有以下几种：①反射裂缝。主要原因是由于基层为半刚性基层，虽然具有强度高、整体性好等优点，但在运营期间易产生干缩裂缝和低温收缩裂缝，随着运营时间的增长，道路在交通荷载和温度荷载的重复作用下，基层裂缝易扩展到面层形成反射裂缝；②温度裂缝。冬季低温条件下，沥青材料变得越来越硬，并开始收缩。由于沥青面层在路面中是受约束的，当气温下降时，沥青面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变，沥青面层就会开裂；③疲劳裂缝。路面结构层厚度不足或较薄，路面通行交通量较大，路面结构承载能力较低，在得不到及时有效的外力缓解作用下，路面长期处于结构承载能力饱和的状态下，路面表层易产生轻微裂缝病害，随着运营期的增长，裂缝病害进一步发展，在雨水及交通荷载作用下，基层产生水损坏，会导致其他病害的发育。

表1 贵州区域病害调查情况

3.3 纵向裂缝

经分析认为，纵向裂缝产生的一般原因如下：①对于半填半挖路基，路基纵向回填土压实质量有所差异从而发生不均匀沉降，形成纵向沉降裂缝；②局部路基湿软或基层承载能力不足，重载交通作用下产生的疲劳型纵向裂缝；③路基拼接缝，道路由于规划发展需要或大交通压力需求，对原路面进行加宽拼接处治，新老路基之间发生不同程度的沉降，易形成纵向顺直的拼接裂缝。

3.4 坑槽

路面坑槽的产生过程较长，往往是某些病害的次生损害，开始可能是局部裂缝发展成龟裂、松散后，在车辆荷载和雨水等因素作用下逐步形成。贵州省坑槽产生的原因主要有以下几种[2,3]：①面层厚度与压实度不够；②粘结层施工质量较差，使上下层不能有效粘结，而形成坑槽；③水损害性坑槽。水分进入沥青路面，滞留在中面层，当集料与沥青膜剥离后，沥青混合料不再是一个整体，集料在荷载的作用下，对基层产生了力的作用，基层的局部松落形成灰浆，从路面的缝隙向上挤出来，在沥青路面上形成白色的唧浆。如此循环不断，形成了水损害性坑槽；④基层、底基层损坏产生翻浆形成的坑槽。

3.5 松散

干线公路沥青路面产生松散的原因有很多，具体为：①个别干线公路混合料沥青用量偏低，使得沥青与集料间粘结性差；②部分地区存在低温施工，且施工运距过远，沥青混合料施工温度不足，导致路面压实度过低，造成沥青面层内部空隙率过大，在车辆的载荷作用下造成的沥青面层松散；③干线公路料场选择范围过窄，集料加工时母材质量太差造成粉尘含量过高，使沥青膜粘结在粉尘上，在表面的摩擦力作用下，集料颗粒容易发生脱离；④集料选择有误，选择了酸性骨料与沥青粘附性差而造成的松散；⑤个别地区雨水较多，由于车轮载荷的作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青黏附性降低逐渐丧失粘结力，沥青膜从集料表面脱落，沥青混合料出现掉粒、松散。

3.6 车辙

车辙按成因可分成三类[4,5]：①压密型车辙：此类车辙是由于施工时路面压实过密，粗集料破碎或压实不足，造成空隙过大以及车辆轴载超过沥青混合料抗压强度。②失稳型车辙：由于高温条件下，剪应力超过沥青混合料的抗剪切强度，导致沥青混合料侧向流动变形，不断积累形成车辙。这种车辙高温区的重载路段较为普遍。③结构型车辙：由于荷载作用超过路面各层强度，发生在沥青面层以下，包括路基和基层在内的各结构层的永久性变形，称为结构型车辙。对调研情况进行分析，黔南州干线公路沥青路面车辙多为压密型车辙。

3.7 泛油

在处理干线公路龟裂等病害时，多数养护管理段习惯采用乳化沥青甚至热沥青进行喷洒，洒布不均匀极易导致路面泛油，另外，某些铣刨重铺处混合料沥青用量控制不到位，导致泛油。

3.8 沉陷

沉陷是指基层压实度不够或路基土质不良，在地下水的浸入、路基和基层不稳定因素及行车荷载等作用下产生的不均匀的竖向变形而导致路面局部下沉的现象。贵州省部分干线公路采用级配碎石基层，加之路基施工质量不佳，极易造成沥青路面沉陷。

3.9 波浪拥包

经分析，贵州省干线公路沥青路面产生波浪拥包的原因是：①混合料中沥青用量过高、粘度和软化点偏低，矿料级配不良，细料偏多，致使面层材料自身的高温抗剪强度不足，在行车作用下产生拥包；②基层局部含水量过大，水分滞留于基层，或基层浮土过多，或粘层沥青洒布不合要求等原因，影响面层和基层之间的结合，在行车水平力的作用下，使路面产生推移而形成局部不规则隆起的变形。③由于基层局部强度不足或水稳性不好，使基层松软在行车作用下，形成局部拥包。