沥青路面典型病害的机理及其防治措施研究

周彧ZHOU Yu

（重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆 400000）

0 引言

由于沥青路面具有平整度好、行车舒适性高等优势，目前已被广泛应用于公共道路的建设中，但由于其稳定性较差，其耐久性受施工、材料以及自然因素的影响较为明显，易出现病害。近年来，沥青路面病害的防治已成为一个热点研究问题。王鑫[1]对高速公路路面病害的成因进行了分析，并提出病害的防治建议；徐华东等[2]分析了路面产生横裂、纵裂和不规则裂缝的原因，并分别提出了相应的处治措施和维修方法；于玲等[3]分析了我国东北高速公路沥青路面的典型病害主要以及引起病害的因素；田耀刚等[4]分析了坑槽病害特征，总结当前坑槽病害的修补材料及修补技术，并提出了当前坑槽修补存在的问题及未来发展方向；蒋功雪等[5]对沥青车辙病害产生的原因进行了分析，在此基础上对湖南省高速公路沥青路面的设计、施工与养护均提出了相关建议；吉增晖[6]调查分析了沥青路面预防性养护技术的运用情况，评述了相关研究工作成果。本文对沥青路面的几种典型病害及其形成机理（裂缝、坑槽、车辙、泛油）进行总结，并提出了病害的预防治理措施，以期为沥青路面病害的防治提供参考。

1 沥青路面的典型病害及其形成机理

沥青路面的病害主要以裂缝、坑槽、车辙、泛油等较为常见，分析病害的形成机理是制定防治措施的前提，本文首先对各类病害的成因进行分析。

1.1 路面裂缝

裂缝是沥青路面最常见的病害，根据其成因可分为荷载裂缝、温缩裂缝、沉降裂缝等，按照其分布形式又可分为横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝，引起沥青路面产生裂缝的原因主要有：

①车辆荷载。在车辆荷载的作用下，若基层失稳，沥青路面受拉，当拉应力大于材料的抗拉强度时，沥青路面发生破坏后出现裂缝[7]。

②温度变化。基层材料受热胀冷缩的影响，随温度降低发生收缩开裂，裂缝逐渐扩展至沥青面层；在冻土地区，基底材料冬季冻胀，沥青面层隆起，受拉破坏后形成裂缝。

③材料性质。沥青材料的耐久性受沥青和沥青混合料的自身性质、级配组成的影响，在气候条件、车辆荷载等共同作用下，沥青材料发生老化，强度和承载力降低。

④不均匀沉降。在通道、涵洞、桥梁两侧，由于基层材料的弹性模量不同，变形不协调，或由于回填土未夯实，服役期间路基不均匀沉降而导致沥青面层产生裂缝。

⑤施工质量。如路基的压实度、沥青的针入度、沥青层的铺设厚度等影响工程质量的因素均可能导致裂缝的产生。

1.2 路面坑槽

沥青路面坑槽以水损坏性坑槽较为常见，当沥青路面出现松散、裂缝等病害，而未及时修复处理时，在车辆荷载和水的作用下，病害进一步扩大发展形成坑槽。一般情况下，沥青路面出现松散、裂缝等病害时，由于沥青路面整体性被破坏，在车辆荷载下，该位置易出现沥青膜剥离、矿料颗粒剥落的现象，强度降低，沥青路面结构的空隙率增大，降雨或是降雪后，自由水不断地进入路面结构的内部，自由水在车辆荷载下产生的空隙水压力对沥青混合料循环的冲刷、挤压和泵吸，进一步加速了病害位置沥青面层的破坏，逐步形成坑槽。沥青混合料离析、沥青混合料配合比等也可引起沥青路面出现坑槽。

1.3 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[8]，主要表现为沥青路面沿车辆轮迹连续下沉形成带状凹槽，且车辙两侧常出现纵向裂缝及隆起的现象。沥青路面车辙按破坏类型分为结构性车辙、失稳性车辙、磨损性和压密性车辙，其中失稳性车辙较为常见，引起沥青路面形成车辙的主要因素有：

①车辆荷载。车流量增大，交通管制逐渐成熟，形成渠化交通，重载车、超载车增多，经车辆碾压，形成车辙。

②气候条件。夏季高温使路面温度过高，沥青面层软化，沥青混合料强度降低，在车辆荷载作用下，形成车辙。

③施工质量。若路基稳定性不好，路基局部下沉，易造成结构性车辙；若层间粘结不好，重型车辆行驶过程中易造成路面推移；若沥青沥青混合料质量不符合规范要求，造成沥青混合料的稳定性不高，沥青路面易产生塑性变形；若沥青混合料的压实度不够，沥青面层在车辆荷载下会产生压密变形。

1.4 路面泛油

沥青路面泛油是过量的沥青在高温作用下膨胀，充满沥青混凝土中的空隙后溢出到路表的现象[9]。泛油主要是由于沥青混合料配比不当，油石比过大，混合料中的沥青含量偏高，混合料中空隙过少，沥青稠度太低等，加之沥青材料自身的高温稳定性较差，受热膨胀后，在车辆荷载的作用下，矿料下沉，沥青渗出到路表形成油层而引起的；其次，高温多雨季节，雨水进入沥青面层内部，降低了沥青与矿料的粘结力，沥青与集料分离并向上移动，产生泛油现象。

2 沥青路面病害的防治措施

2.1 沥青路面病害的预防措施

沥青路面病害出现后，若得不到及时处理，在外界条件作用下（如水、车辆荷载、微生物等），病害将进一步恶化，最终将以几种病害组合的形式出现，病害发生恶性循环，病害逐步加剧，给路面修复带来更大的挑战。根据本文对沥青路面典型病害形成机理的分析可知，沥青路面病害产生的原因可分为内在因素和外在因素，内在因素主要是沥青及混合料的性能、路面设计及施工质量，外在因素主要指自然条件，如高温、降雨等。由于外在因素的不利影响不能完全规避，因此，如何提升沥青路面自身的抗病害能力是现阶段病害防治研究的主要内容，目前预防沥青路面病害的主要技术措施如下：

①改善材料性能。主要是通过控制集料、沥青的质量、使用添加剂、改善配合比等方式提升沥青沥青路面的性能。选取高质量的原材料，优化材料的加工工艺，改善粗、细集料的品质；由于沥青路面不同结构层的功能存在差异，需要结合工程特点，根据建设需求，灵活科学合理的选取沥青材料；根据工程条件，合理选取相应的添加剂以改善沥青路面抗破坏能力，或采用改性沥青提高沥青路面的强度和稳定性。

②优化结构设计。主要包括沥青混合料的级配和配合比设计、路面结构设计以及对特殊路段进行针对性设计等方面。对沥青混合料的配合比设计进行优化，确保沥青混合料的性能；对路基路面的结构设计进行优化，确保路基的强度和稳定性，提高沥青路面各层的工作性能；对于特殊工况，如高温地区、多雨地区、寒区、沙漠等特殊路段，进行针对性设计，提高沥青路面的耐久性，避免病害的产生。

③控制施工质量。施工过程中，严格遵守技术规范要求，严格控制摊铺速度、松铺系数、碾压方案等各项指标，加强过程管理，保持施工的连续性，减少层间污染，对施工工艺进行科学优化，保障施工质量。对于病害的修补，要保证新旧路面各层间的紧密结合，提升养护质量，同时避免由路面养护对沥青路面带来的二次损坏。

④加强路面监测。加强对沥青路面全生命周期的监测，加强日常养护，治理车辆超载等，开发智慧监测系统。发现病害，及时修复，避免病害进一步恶化，提升沥青路面的耐久性，延长公路的使用寿命，从而提高路面的养护效率。

2.2 沥青路面病害的治理措施

为了保证修补质量、缩短通车时间及提高施工的方便性，根据病害发展程度制定开挖原则及分层摊铺厚度，针对病害影响深度总结了以下几种治理方案。

①对于水泥稳定碎石基层及沥青面层单条纵、横裂缝＜5mm 的裂缝处治，采用改性沥青进行灌缝进行处理，施工工艺如图1 所示。对于沥青面层的裂缝，清理裂缝里的灰尘、杂质——加热灌缝料——灌缝——粘贴防水卷材；对于基层裂缝，先用开槽机沿缝进行开槽，再利用鼓风机清除缝内杂质，随后采用改性热沥青与5mm 粒径以下的矿料按一定比例拌和而成沥青砂胶填缝，灌缝和填缝处治完毕后须骑缝铺贴50cm 宽防水卷材。

图1 水泥稳定碎石基层及沥青面层单条纵、横裂缝处治示意图

②原路面裂缝较多或产生车辙、龟裂、波浪、拥包等路面病害，需要清除原沥青结构面层，采用沥青混合料摊铺修复，施工工艺如图2 所示。当开挖深度在8cm≤h≤12cm范围内，清除原沥青结构层最小深度为8cm，最大深度为12cm，清除沥青结构层后，在工作面干净、干燥的条件下，洒布改性乳化沥青粘层，然后一次性铺筑沥青混合料与原路面齐平，并沿新旧沥青层接缝处铺贴50cm 宽防水卷材；当局部病害较为严重时，面层开挖深度>12cm，须分层开挖处治，单层开挖处治深度控制在7cm≤h≤12cm，且须分层铺筑沥青混合料与原路面齐平。

图2 路基段路面面层局部维修示意图

③原路面底基层出产生较严重的网裂、冲刷或原路表产生明显唧泥的病害，须分层开挖并采用沥青混合料分层摊铺修复，如图3 所示。每层开挖深度为10cm，直至基层病害完全清除，当基层开挖后，洒布改性乳化沥青粘层，然后分层铺筑沥青混合料与原基层顶面齐平，沥青层之间洒布改性乳化沥青粘层，沿新补沥青层与原水稳层接缝处铺贴防水卷材。

图3 路基段路面底基层局部修补示意图

3 结论

本文分析了沥青路面的4 种典型病害及其形成机理，提出了现阶段沥青路面病害要形成以预防为主、防治结合的理念，沥青路面病害的预防要以提升沥青路面自身抗病害能力为目标，要从设计、施工、养护等各个环节进行有效控制，并提出了病害预防治理的4 点建议，并根据病害发展程度提出了3 种治理方案。研究成果以期为沥青路面病害的机理研究及防治提供参考。随着科技的发展，未来，新技术、新材料、新设备、新工艺的应用，必将不断延长沥青路面的使用寿命，提高服役期内的使用性能！