沥青路面路用性能的影响因素评价综述

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

前言

沥青道路因自身路用性能高的优点成为了道路交通运输的常用载体。但随着我国经济的飞速发展，各高速公路的交通量和车辆荷载都迅猛增加，给路面造成较大负担，极易引起路面变形及表面磨光，不利于汽车的安全驾驶。一般情况下，沥青路面除了受交通荷载作用，还受其它环境因素的影响。其中，以水与温度对沥青路面路用性能和结构性能的影响最为显著。因此，修建的沥青路面不仅需要满足交通作用的基本要求，还得适应所在地区的自然环境。本文通过对交通荷载、温度与水在沥青路面结构破坏机理的描述与分析，再从路面自身材料特性出发，讨论了集料与沥青对沥青混凝土路用性能的作用，以此更加全面地评价沥青路面各性能的影响因素。

一、沥青路面破坏现象

沥青路面表面磨光、纵向裂缝、沉陷、推移以及水损坏等是沥青道路的几个较为常见的破坏现象。随着科技的发展及施工技术的提高，这些病害得到了一定的控制，但并未从根本上得以解决。例如，一些新修的高速公路在通车后不久就出现发生破坏，主要表现为水损坏，给道路的修建与养护带来了巨大的经济负担。

水损坏主要与行车荷载、水、温度以及沥青路面集料内部的清洁度等因素有关。因路面材料多孔介质特性，雨水在沥青路面内部重新分布并聚集。交通荷载的不断作用，对路面空隙中水分产生了连续的动水压力冲刷，使得水分逐渐扩散至沥青与集料的界面，集料颗粒之间粘结力逐渐减弱[1]；部分水与集料间泥土发生泥化，也不利于沥青对集料颗粒的粘结，降低了路面的结构性能。

二、交通荷载、水与温度对路面路用性能的影响

交通荷载、温度与水的耦合作用易对沥青路面造成破坏。

(一)交通荷载作用。一般而言，行车超载是引起路面变形与破坏的直接原因。荷载过大，超过了沥青路面的抗拉强度，会在内部出现损伤，形成裂缝。在荷载的循环作用下，裂缝逐渐扩展，最终破坏了路面结构，路面的使用寿命减少。

(二)温度作用。当处于夏季时，长时间的高温作用，导致路面出现泛油、车辙、推移等病害；在冬季，由于极端天气，出现低温或冻融循环的时候，沥青路面易产生低温裂缝等病害[1]。在新疆等地区，由于昼夜温差过大，引起路面内外部不同程度的热胀冷缩。夜间，表面层受低温作用，路面可能产生反射裂缝等现象，对结构内部造成破坏。由于该地区常年低温，对沥青混凝土的低温抗裂性能要求较高。温度裂缝不仅会降低路面的平整性，对行车的舒适与安全产生影响，还易使降水直接进入沥青路面内部结构，由此引起一系列病害。

(三)水的作用。通常水与温度会同时作用，对路面结构进行破坏。在季节性冰冻地区，沥青路面内部结构的水分在正负温度的交替作用下重新分布并聚集[1]。当在反复冻融作用下，沥青路面内部的水分不断发生集聚和消散的现象，因水分冻胀产生挤压，加大了沥青混凝土结构损伤，性能劣化[1]。为减少冻融损伤作用，可在沥青混合料中均匀掺入冰点下降剂。

除了路面结构发生破坏时，不利于行车安全外，当路表面被磨光后，同样对交通安全不利。沥青路面路表纹理对路面抗滑起着重要作用。纹理的磨光，会削弱路面对车辆轮胎的削剪切作用，降低行车的制动效果。此外，水的作用还会显著降低路面摩擦。降雨过后，汽车行驶与积水路面，由于沥青路面与轮胎前进方向的胎面所形成的不规则楔形水膜，减小了路面与轮胎的摩擦作用。当水膜较厚时，车辆在运动过程中易出现打滑，甚至引起车辆侧翻。

三、集料及沥青

集料是沥青混合料的骨架，沥青作为粘结材料，将各骨料颗粒紧密连接在一起。

(一)骨料。粗骨料作为沥青路面重要组成结构之一，其强度与路面的破坏程度直接相关；骨料的最大尺寸影响沥青路面的压实和厚度；粗骨料形状大小与棱角性的好坏与路面的抗滑能力紧密相关。因此，选择高质量的粗骨料对沥青路面路用性能起着积极作用。沥青混合料中的细骨料也会影响路面的抗车辙和抗疲劳开裂性能。其用量、形状、表面纹理等影响沥青和骨料之间的粘合，对路面的稳定性发挥着重要作用。集料级配也会影响路面的刚度、稳定性、渗透性、抗疲劳性、抗滑性、水温性和耐久性。因此，须考虑集料的性质以确保路面的长期性能。

(二)沥青。沥青中含蜡量越高，对路面抗滑越不利，且会降低沥青与集料之间的粘结性能，增大沥青脆性，易产生横向裂缝。沥青的劲度对路面的开裂问题也有重要影响。较大劲度的沥青，在低温下易开裂。

对于沥青路面，首先要选择合适的标号沥青作为粘结材料。在高温地区，尽量选择较硬且稠度大的沥青；在常年低温的严寒地区，需选用稠度小，低温延度大的软质沥青[2]。但一些地区昼夜温差较大或者冬寒夏炎，选择沥青时，需要兼顾高低温性能要求。为增强沥青的各项性能，可在沥青中添加一些改性剂，以减轻不同环境对沥青路面的破坏。

(三)沥青混合料路用性能。沥青混合料的高温抗车辙、低温抗开裂、抗老化、水稳，以及抗滑等特性与沥青种类和含量、集料类型和级配，以及混合料的体积参数等因素有关。可通过对不同类型的沥青混合料进行车辙试验、冻融劈裂试验等，研究高温作用、冻融循坏作用下混合料的变形特性与力学性能的变化规律。

四、沥青路面的性能要求

沥青路面作为道路交通的载体，同时温度、降水等气候以及交通荷载外部作用力的影响。这些因素极大地加快了路面的破坏。为增强沥青路面的路用性能，沥青各层面结构需满足各项性能要求[3]：基层水稳定性、抗疲劳性等性能良好；下面层抗水损害能力和抗疲劳能力高；中间层抗车辙能力强；上面层的抗老化性、抗磨性高。若能严格控制沥青混合料的压实空隙率，或者加强沥青材料本身的防水损坏性能，并强化路面的排水性能，可防止水分进入到沥青混合料内部，减少水分对路面结构的作用，延长路面的使用寿命。

五、结语

沥青路面结构破坏严重，不利于交通的正常运行，易导致道路交通安全事故。通过阐述行车荷载、温度与水在沥青路面机构内部的作用机理，评价道路材料对路面性能的影响，发现集料与沥青种类的选择，以及集料的级配对沥青路面的抗滑、耐久、水稳等特性影响显著。认为将冰点下降剂均匀地混合于沥青混合料中，可减小沥青混合料中的水因结冰冻胀导致的冻胀力，避免或减少冻融损伤。此外，需采取相关措施，防止水分进入到沥青混合料内部，减少因水的作用导致的路面结构的破坏。

但目前，沥青路面的破坏问题并未完全解决，道路的养护对延长沥青路面的使用寿命意义非凡。当发现沥青路面出现磨光、裂纹、车辙、坑槽等病害现象时，需及时采取相应的养护措施，使道路经常保持平整与完好。因此，通过对沥青路面的不断维护，可减轻路面的破坏程度，能在一定程度上保证道路交通的安全。