高速沥青混凝土路面早期破损原因分析

　　摘要：通过分析指出我国高速公路沥青路面在常规设计标准下出现的早期破坏现象,从管理工作、材料、施工、设计、养护等各个角度分析了早期损坏产生的原因,提出了各种切实有效的防治措施,建议根据不同的交通和气候条件选择采用不同的路面结构,在设计和施工阶段确保高速公路的路基、路面完好,从而达到预期的设计年限。
　　关键词：沥青混凝土路面;早期病害;成因分析
　　
　　由于沥青路面具有行车舒适性好、噪声小；对路基、地基变形或不均匀沉降的适应性强；并且沥青路面修复速度快，碾压后即可通车的优点，所以大部分高速公路都使用沥青路面。随着我国经济的高速发展，高速公路建设也飞速发展，沥青混凝土路面以其表面平整、行车舒适、耐磨、造价低、噪声小、施工工期短、养护维修简便等优点而得到越来越广泛的应用。但由于受路面结构、气候、地形、地质条件、行车荷载等多种因素的影响，我国高速公路的沥青混凝土路面早期破坏的现象时有发生，最常见的早期病害现象有：裂缝、水损坏、松散、泛油、早期车辙等。这些病害不仅对新建公路的正常使用形成了严重的威胁，而且对公路维护提出了更严峻的挑战。因此有必要对高速公路沥青混凝土路面常见早期病害及其产生的原因进行分析总结，以便制订防治措施，确保交通安全。
　　一、沥青混凝土路面常见早期病害成因分析
　　1、裂缝
　　裂缝是路面上较普遍的损坏现象。高速公路沥青混凝土路面裂缝主要有纵向裂缝和横向裂缝两种。纵向裂缝产生的原因：一种是因填土未压实,路基产生不均匀沉陷或冻胀作用所造成的；另一种是沥青混合料摊铺时间过长，或接缝处理不当，接缝处压实未达到要求，在车轮荷载反复作用下沥青结构层底面产生的拉应力（或拉应变）超过材料的疲劳强度而形成纵向裂缝。
　　横向裂缝主要有低温缩裂和反射裂缝。这些横向裂缝，在水分侵蚀下，会促使面层疲劳开裂，在其周围逐步发展成网状裂缝。产生低温缩裂的主要原因是：在低温时，当气温下降速率较大，沥青类路面材料因急剧收缩受阻，产生较大拉应力，若拉应力超过沥青面层的抗拉强度时，面层就会拉裂，而路面纵向尺度远大于横向，即纵向约束大于横向约束，所以出现间隔性横向裂缝。产生反射裂缝的主要原因是：水硬性结合料稳定类基层，因湿度变化而产生的收缩裂缝反映到面层上来，使面层也相隔一定距离出现横向裂缝。
　　2、水损害
　　所谓沥青路面的水损害破坏是指沥青路面在存在水的条件下经受交通荷载和温度胀缩的反复作用，一方面水分逐步浸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落，并导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。水损害是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见的，也是破坏力最大的一种病害。水损坏的主要破坏形式有网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。
　　水损害的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌和不均、碾压效果不良等导致的沥青路面空隙率过大所造成的。形成水损坏的原因除沥青混合料不均匀、空隙率过大外，还与沥青和碎石间的粘结性能或有无抗剥落剂、交通量大小、重载车比重及公路沿线降雨量等因素有关。在严重超载车辆的重复作用下，空隙中的自由水会形成局部的高压、高速水流,将沥青从集料表面强行剥离。
　　3、松散
　　松散是路表面集料的松动、散离现象。当面层材料组合不当或施工质量差，结合料含量太少或粘结力不足，使面层混合料中的集料失去粘结而成片散开，形成松散。其中集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是集料颗粒脱落的主要原因。此外，以下几种情况也可导致沥青混凝土路面松散：1）混合料密实度不够，集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散；2）基层湿软，与面层粘结不良；3）当集料含泥量超标，集料颗粒被足够厚的粉尘包裹，使沥青膜粘结在粉尘上，而不是粘结在集料颗粒上，表面的摩擦力磨掉沥青膜，并使集料颗粒脱落,从而产生松散。
　　4、泛油
　　在高温季节，沥青面层发软以至浮现一层黑亮沥青的现象称为泛油。在绝大多数情况下，泛油仅产生在行车道上，而且是间断式的片状分布。
　　沥青用量过大是产生沥青面层泛油的最主要原因。由于混合料中沥青用量偏多，沥青稠度太低，粘结料过软，或者是高温时下层粘结料上溢等等，都会引起泛油。与传统的泛油不同，新泛油现象只发生在轮迹带上，与温度和交通量无明显关系，新泛油路段沥青用量正常。目前的新泛油现象有两种：一种是点状的油斑由小到大发展。首先是某段轮迹带上开始出现轻度小块油斑，紧接着小块油斑逐渐增多、增大，直径1cm~5cm不等，发展到严重阶段时，油斑的直径、面积和爆发密度进一步增大，直至各块油斑逐渐联通成片；第二种新泛油现象是由于压实不足或集料质量（形状、纹理）较差，在轮载的反复作用下集料发生位移，路面再压密，挤压沥青上泛，形成泛油。
　　二、高速公路沥青路面破损防治技术对策
　　1、设计质量控制方法
　　为了有效地控制设计质量，就必须对设计进行质量跟踪，定期对设计文件进行审核。在审查过程中，特别要注意过分设计和不足设计两种极端情况。过分设计，导致经济性差；不足设计，存在隐患或功能降低。
　　2、切实做好沥青路面的防排水设计
　　1）中央分隔带可直接采用表面封闭的中央分隔带方式，需要植树时需认真做好防水层，铺筑后应先打护栏柱。2）沥青路面的边缘需设置碎石或多孔混凝土纵向渗水沟。3）在基层表面设置有效的下封层，通常可采用乳化沥青稀浆封层等方式。4）做好边沟、边坡、挡墙的排水设计。5）保证路表水排水畅通。6）做好路面结构层内部的排水。7）做好挖方路段路基渗水、裂隙水排水。8）中央分隔带应尽可能采用封闭的办法。9）做好封水措施，喷洒透层油和粘层油；适当增大路拱横坡，改善超高路段的排水。
　　3、沥青混合料的配合比设计
　　1）必须严格按照规范的要求进行三阶段配合比设计，确定合理的矿料级配和沥青用量。2）最佳沥青用量的确定方法按现行规范的方法执行，但应按规范要求作适当调整。3）沥青混合料的空隙率等体积指标统一按修订后的《公路沥青路面施工技术规范》的方法执行。4）必须按照规范的要求进行沥青混合料的配合比设计检验。5）努力推广应用改性沥青SMA结构，表面层宜采用薄层小粒径SMA-10沥青混合料。[!--empirenews.page--]
　　4、进一步提高沥青路面施工质量
　　沥青的选用十分关键,要挑选符合规范各项要求的沥青，特别是沥青针入度，延度指标必须严格把关，在北方施工由于近些年的气候偏暖，因此，沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青。此外，透层油、粘层油沥青应采用与沥青混凝土用同一种沥青，特别是油石比的选择应考虑粘层油、透层油泛油时对其影响。
　　5、施工工艺方面
　　混合料的拌和、摊铺和压实两项工作是路面施工的重要环节。摊铺质量不好往往伴随着裂缝、车辙等病害的发生。摊铺过程中除严格按《规范》要求施工外,还应着重控制摊铺温度、供料速度与前进速度相协调,防止大料滚动离析等环节。

《高速沥青混凝土路面早期破损原因分析》

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