沥青混凝土路面的病害形成原因与防治措施分析

李春然、王彪

（贵州宏信创达工程检测咨询有限公司，贵州贵阳 550014）

0 引言

沥青混凝土路面是我国主要的路面形式之一，相比于水泥混凝土路面，具有减震吸声性能优越、行车舒适度高、耐久性和抗滑性好、施工期短、养护维修简便等优点。随着我国经济迅速发展，人民生活水平日益提高，交通通行量也不断增大，交通荷载不断增大；同时受气候、地质条件、路面材料和施工质量的影响，沥青混凝土路面病害日益严重，极大地影响了交通通行的安全性。因此，在沥青混凝土路面施工以及后续的运营养护过程中，要采取有效措施，对病害进行必要的防治处理，以改善沥青混凝土路面综合性能，满足道路交通通行需要。

1 沥青混凝土路面的主要病害及成因分析

1.1 裂缝的成因分析

目前沥青混凝土路面病害中，裂缝问题发生率较高，主要包含以下裂缝类型。

1.1.1 横向裂缝

裂缝与路中线基本呈垂直状态，缝宽不等，有的贯穿整个路幅，有的贯穿部分路幅。该裂缝形成的原因不仅有车辆荷载作用，与施工材料的性能和施工工艺也存在直接关系。就目前沥青混凝土路面施工结构分析，底层结构一般是水泥稳定碎石材料，该材料的强度和刚度较高，但是稳定性较差。尤其是受到环境温度变化的影响，导致结构发生膨胀或者收缩反应，引发严重的裂缝问题[1]。

1.1.2 纵向裂缝

裂缝基本与行车方向平行，裂缝长宽不一，常在高填方的路基上出现，纵向裂缝容易沿行车方向呈台阶状分布，影响行车舒适度。该裂缝问题主要是因为基层沉陷，或者车辆荷载持续作用。基层沉陷多数是因为施工路段比较低洼且回填高度没有达到设计标高要求；或者回填土结构内存在大量的有机物，在地下水的持续作用下，不能达到密实标准要求，在车辆荷载作用下发生推移，从而影响结构的性能，导致结构裂缝的发生。一些车辆存在超载运行的情况，超出沥青混凝土路面结构的承载能力，从而引发纵向裂缝。除以上原因外，路面结构强度不足，地质不良导致路基不均匀沉陷，相对方向的车辆荷载差异大、不平衡也会引发纵向裂缝。

1.1.3 网状裂缝

该类型的裂缝包含大量的横向裂缝与纵向裂缝，纵横交错呈网状不规则分布。造成网状裂缝的原因主要有横向裂缝和纵向裂缝未及时处理导致交织发展、温度疲劳以及沥青老化等。如果不能及时处理，会导致大量的水分经裂缝渗入路基和路床结构内，导致结构强度下降。再加上车辆反复碾压作用，导致内部结构松散，极大地影响道路通行的安全性。

1.2 坑槽的成因分析

坑槽病害对于沥青混凝土路面而言，产生的影响是非常严重的，其多数是水损害所造成的。水损害是因为沥青混凝土路面长期受到水或者冻融循环的作用，加上车辆的持续碾压，导致内部孔隙水产生动压力或者真空负压，在长期抽吸作用影响之下，水分会直接进入沥青混合料的骨架结构中，影响沥青和集料的黏结力，使沥青膜逐渐与集料剥离，导致路面表面出现脱落、松散等问题，最终形成坑槽病害。如果现场施工工艺选择不当，或现场施工质量管理不到位，也会引发坑槽病害。在沥青混合料的搅拌过程中，应该加强温度控制，运输到现场后，温度也必须保持在合理的范围内，如果温度不合理，碾压施工效果将难以达到标准要求，最终导致沥青混合料的黏结性能较差，对沥青混凝土路面的运行产生负面影响。坑槽病害非常严重，如果不能及时处治，会严重威胁道路交通的安全性[2]。

1.3 车辙的成因分析

车辙是沥青混凝土路面在行车荷载的长期持续作用下，结构层材料发生侧向位移，而产生的永久性带状凹槽，主要处在行车道车轮荷载经常作用的位置上。该病害表现为路面存在凹槽而结构没有完全断裂。其形成原因主要包含以下四种。

1.3.1 磨耗性车辙

磨耗性车辙是在恶劣环境影响以及车轮持续碾压作用下，导致沥青混凝土路面的集料发生脱落而形成的；有些道路工程为了提高冬季路面防滑性能，喷洒一定量的防滑材料，使沥青的高温性能下降，也会导致严重的磨耗性车辙病害。

1.3.2 结构性车辙

结构性车辙多数是在长期运行之下，路面结构老化严重，加上车辆荷载持续作用，而引发的病害。

1.3.3 失稳性车辙

沥青材料比较特殊，如果环境温度超过40℃，沥青结构的黏结性能会逐步降低，表现出流动性特点。再加上车辆持续碾压作用，导致沥青混凝土路面结构损坏严重，部分位置会出现凹陷、凸起等问题，形成失稳性车辙病害。

1.3.4 压密性车辙

道路工程施工中，路基结构的压实作业极为重要，如果压实效果不合格，路面结构的坡度及平整度不能满足设计要求，且雨水不能及时排放，进入沥青混合料空隙内，导致路基结构性能下降，引发压密性车辙病害[3]。

1.4 沉陷的成因分析

挖方段和填挖交界处是沉陷病害多发部位，路面沉陷对深层次的路基结构危害严重，会极大地影响道路通行效果，大幅度缩短道路使用寿命。造成沉陷的原因主要有：路基结构层排水不畅，土体湿润软化发生不均匀沉陷；工程建成时间久远，日益增长的交通量超过路面的承受力，发生疲劳破坏；在车辆荷载作用下，下层结构强度不足；桥头路面沉陷不均匀等。沉陷主要表现为大面积沉陷和小面积沉陷两种状态。

1.4.1 大面积沉陷

大面积沉陷发生的原因主要是路基或基层结构承载力不足，尤其是一些施工路段选择的填方材料不合理，性能不达标，最终影响路面压实度，再加上长期受到降雨、车辆荷载的共同作用，路基或基层结构发生破坏，引发大面积沉陷。

1.4.2 小面积沉陷

小面积沉陷主要是因为沥青混凝土路面的摊铺不均匀、压实不合格、平整度不足、坡度设计不合理或者沥青混合料配比不当所造成的。

2 沥青混凝土路面的病害防治措施

2.1 裂缝类病害的防治措施

2.1.1 裂缝类病害的处治

沥青混凝土路面出现裂缝病害后，应该及时采取合理有效的措施，避免水等有害物质进入结构内部，造成更为严重的危害。对于裂缝宽度在2mm 以下的细小裂缝，可以不进行处理，但是要组织技术人员观察裂缝的变化情况，一旦超出标准，应该立即采取处理措施；裂缝宽度在2～5mm 之间时，应用工具将裂缝内的杂物清理干净，然后灌入乳化沥青材料进行封闭处理；裂缝宽度超过5mm 时，需要使用专业工具进行开挖处理，将内部杂物清除干净，然后填入沥青混合料进行修补处理，再应用设备对路面进行充分压实。如果裂缝是因为路基和基层强度不足所造成的，病害比较严重，应该将该区域内面层全部清理干净，然后重新铺设材料并碾压密实。在现场处理的过程中，应加强地基结构承载性能检测，一旦发现问题，要整体进行处治[4]。

2.1.2 裂缝类病害的预防

第一，低温收缩是导致沥青混凝土路面产生裂缝的主要因素。因此，选材应采用低温劲度小、延展度大、温度反应不敏感、含蜡量低的沥青，按技术要求选择级配优良的矿料，选择最佳配合比的沥青混合料，从而有效防止沥青混凝土路面开裂。

第二，设计过程中要综合考虑现场的水文情况、地质条件、交通通行状况、车辆荷载等多方面因素，确定最佳的公路设计方案。

第三，加强施工现场的质量管控，每个环节都必须有专人进行质量监督检测，确保各种材料满足技术指标要求。

第四，加强交通管制，禁止超载超限车辆进入。

2.2 坑槽类病害的防治措施

2.2.1 坑槽类病害的处治

目前的沥青混凝土路面坑槽修补方法主要包含挖补法、填料法、热烘法、喷射法等，本文主要分析以下两种方法。

一是挖补法。该方法主要针对不规则的坑槽病害进行处理。首先，应找出坑槽的边缘，按照“圆洞方补，斜洞正补”的原则，在坑槽边缘外合适的距离，画出填补轮廓线。其次，凿除轮廓线内路面损坏部位，清除坑内松动部位及粉尘、杂质，并在槽壁涂刷热沥青。再次，如基层损坏，则按原配合比将基层混合料拌和均匀后，填入槽内，进行摊铺、整平、压实。最后，碾压密实的基层表面须保持清洁、干燥，在其表面喷洒透层沥青，分层填入沥青混合料，并摊铺、整平、压实。

二是填料法。该方法具有及时性、广泛性和临时性的特点。优势是维修设备简单，操作方便，施工速度较快，适用于不同季节，对于修补面积较小的坑槽病害有着非常明显的作用。在填料施工中，将现场存在的泥土、松散骨料、水等清理干净，然后再填入强度较高的材料，并碾压成型。

沥青混凝土路面修补包含下述两种工艺。

一是材料冷处理法。冷处理方式的主要优势是施工速度快。首先，将不规则坑槽切除后，进行现场清理。其次，进行分层摊铺、碾压施工，确保路面结构性能合格。最后，对于超出路面的部位，及时进行碾压处理，达到压实度的要求。

二是材料热处理法。热处理方法的应用，可以保证坑槽和路面结构的整体性能符合要求。一般在坑槽内部杂物清理干净后，立即开展现场摊铺施工，使用加热后的材料进行修复处理，以提高路面结构的整体性能。

2.2.2 坑槽类病害的预防

要做好沥青混凝土路面的排水工作；保证沥青层的摊铺厚度达标；提高碾压密实度；选用碱性集料；沥青与集料应有良好的黏结性能；现场摊铺施工过程中，应该加强温度的控制，确保温度在合理的范围内；在规定的时间内进行碾压处理。通过以上措施确保路面的整体性能合格，减少病害的发生概率。

2.3 车辙类病害的防治措施

2.3.1 车辙类病害的处治

对于车辙病害，需要先将其表层变形部分进行刨除处理，再填补新料，最后摊铺、碾压密实。由于车辙变形属于永久变形，存在不可逆的特点，所以在清除沥青面层的旧料之后，应该进行内部结构承载性能的检测，如果发现问题，应该对下层结构进行换填、压实施工，然后再进行面层作业。

2.3.2 车辙类病害的预防

车辙病害处治所需时间比较长，占地面积比较大，修复作业有着较高的难度，同时需要较多的资金和人力，所以采取预防性措施，更加能够节约成本。首先，选择高强度的施工材料，如沥青玛蹄脂材料，以提升沥青混凝土路面的耐久性，延长其使用寿命。其次，在现场施工中加强搭接部位的管理，并保证结构的压实度符合要求，从而减少车辙发生的概率[5]。

2.4 沉陷类病害的防治措施

2.4.1 沉陷类病害的处治

路面结构发生沉陷问题，多数是因为承载力不足所造成的，对于沉陷问题，需要将病害部位全面清除，然后分析承载力不足的原因，再采取有针对性的措施进行处治。如果是因为压实质量不合格而引起的沉陷问题，要及时进行回填作业，并检测承载力参数，达到要求后再进行摊铺施工。如果是因为水损害所造成的承载力不足、松软等问题，要及时进行地基的换填处理，解决水损害问题后方可进行后续施工。

2.4.2 沉陷类病害的预防

在路基施工中，加强施工各个阶段的质量管理和控制，并对路基的弯沉值、压实度进行全面检测，确保满足技术标准要求。对于容易发生沉陷的部位，如台背、回填区等，需要加大现场监管力度。只有确保路基的质量达到标准，才能有效地预防沉陷病害。同时，要对道路基层、底基层的结构进行全面检查，并选择合适的施工工艺，从而提高结构的性能。在沥青混凝土路面施工的过程中，首先，要全面落实温度的管控措施，运料车到达现场之后，进行材料温度检测，保持合适的温度；其次，摊铺工作开始前，应进行摊铺机的预热处理，确保熨平板有足够的温度，并且加强摊铺速度的控制，以达到均匀性、连续性要求，使路面结构整体性能符合要求。最后，在摊铺之后，立即开展碾压施工，路面压实度必须符合标准要求，要做好该阶段的质量检测工作，如果存在压实度不足的情况，及时采取合理的应对措施。

3 结语

对于沥青混凝土路面的病害，各级管理部门应引起足够的重视，从材料、设计、施工、养护等各环节加强监管和检测力度，层层控制，层层落实。在运营阶段，还要加强交通管制，限制超载超限车辆通行，夏季高温时段，将重型车辆安排在夜间、凌晨等路表气温较低的时段通过，减少对沥青混凝土路面的损害。只有从根本上加强质量管控并落实预防措施，才能减少沥青混凝土路面病害的发生概率，进而延长道路的使用寿命。