沥青砼路面早期病害的诱发成因及防范对策

    李海明

    摘要:本文通过对沥青砼路面在建成通车后的一些常见早期病害进行原因分析,以期获得引起这类病害存在的实质原因,通过对产生原因的准确掌握,来达到制订预防措施的管理目的。

    关健词：沥青路面；早期病害；诱发原因；防范对策

    1 早期病害类型及形成原因

    坑槽、沉陷、车辙、推移、拥包、裂缝等都是沥青路面几种较为常见的病害类型。造成病害的形成原因是多方面的，主要有以下几种：

    1.1 路面结构设计上的问题采用半刚性基层时只用弯沉控制设计，忽略层底弯拉应力是否合理。

    1.2 设计时没有考虑防止反射裂缝问题，路基路面应作为整体进行综合设计。

    1.3 结构层设计厚度太小也是导致路面早期破损的重要原因之一。路面面层受行车水平力和垂直力的综合作用，在面层结构内产生剪应力。从力学角度而言，这种综合作用越大，面层产生的剪应力就越大。对车辆在公路上的不同位置进行受力分析可知，在车辆启动、制动处，纵坡较大的坡道以及合成坡度较大的弯道内侧，路面面层所受车辆的水平力和垂直力的合力较大，较易发生剪切破坏。同时，据有关资料分析，剪切应力对路面的破坏一般在路面表层的5-8cm范围内，随着深度的增加，其破坏影响逐渐消失。

    1.4 沥青材料性能不过关是我省沥青路面早期破损的主要原因之一，普通沥青已不能完全适应未来社会的快速发展，改性沥青的选用已势在必行。

    1.5 后期南方各省的路面大部分基层均以水泥稳定结构为主，由于料源有限并且考虑经济、就地取材等，砂砾、碎石等天然材料质量较差，使得路面基层质量难以保证。从路面材料情况来看，主要问题是骨料的表面特性、形状、磨耗值、级配不能满足使用要求，以及矿粉的质量难以保证，从而导致沥青混合料的内摩阻力和内聚力、粘结力下降，沥青路面也就极易发生早期病害。

    1.6 施工过程的质量问题

    1.6.1 对透层油或粘层油的作用认识不够，造成各结构层间连续性和粘结性差，如为降低工程造价攤铺面层前基层不洒粘层油，或洒布工艺控制不严造成计量不准、油膜不均匀、不连续稠度；基层清扫不净，残余浮土、碎石、油污等形成隔离层。

    1.6.2 面层铺筑过程中易出现压实度不足，造成面层内部孔隙率较大，使得沥青混合料粘结力、防水性能下降，如碾压设备不当或碾压遍数不够；拌和厂离施工现场较远，运距过长，运输途中沥青混合料热量损失较大，运至现场后温度不能满足铺筑要求；为保工程进度低温施工，或拌和过程中油温过高致使沥青老化。

    1.7 路面渗水是沥青混凝土路面面层损坏的一个很重要的原因。由于路面渗水，水分渗到沥青面层中而排不出去，这样在汽车荷载及温度变化的作用下，沥青面层产生破坏。

    1.8 超载运输、重载运输导致路面早期病害的另一主因。因此，路面实际使用寿命与超限运输之间的定量分析，是一个不可忽视的研究课题。

    2 针对早期病害的技术防范措施

    沥青路面早期病害的防护通过以上分析，可看出沥青混凝土路面早期病害与沥青混合料、路面设计施工、交通气候条件的全部或部分有联系，而交通气候条件是客观存在的，所以沥青路面早期病害防治应以路面设计、沥青混合料和施工三个方面考虑。

    2.1 合理设计路面结构

    2.1.1 尽可能减薄沥青面层厚度由于以下四方面原因，高速公路路面厚度可酌情减薄，控制在9-12cm之内。第一是半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层（基层和底基层）来承担，无需用增厚面层来提高承载能力。第二是提高沥青路面使用性能不是用厚的沥青面层，而是用优质沥青。第三是沥青面层的裂缝不只是反射裂缝，在正常施工情况下，大部分是沥青面层本身的温缩裂缝。第四是一般来说厚的沥青面层易导致车辙的产生。

    2.1.2 加强沥青路面防水设计

    ①选用合理的基层和底基层结构。

    ②严格控制沥青混合料的质量。

    ③沥青的选取选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下，可在沥青中掺加各种类型的改性剂，以提高基性能指标。

    2.2 集料的选用骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一业数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低骨料的含水量。

    2.3 在沥青混合料目标配合比的确定中，沥青混合料的高温稳定性与疲劳性能、低温抗裂性，路面表面特性和耐久性是相互矛盾，相互制约，照顾了某一方面性能，可能会降低另一方面性能。混合料配合比设计，实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优化设计，根据当地的气候条件和交通情况做具体分析，尽量互相兼顾。

    当然，为提高沥青路面使用性能还可以考虑以下两个途径：第一是改善矿料级配，采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）。第二是改善沥青结合料，采用改性沥青。

    2.4 严格控制施工质量施工质量控制不严，早期破损必然出现。所以沥青路面施工必须按全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证体系，实行目标管理、工序管理，明确责任，对施工全过程，每道工序的质量要进行严格的检查、控制、评定，以保证其达到质量标准，具体要抓好以下几方面：

    2.4.1 严格控制沥青混合料的拌和质量，拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理；加大马歇尔试验频率，严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标，必要时对混合料进行特殊配合比设计。

    2.4.2保证基层顶面粗糙度。改善基层材料级配，增加粗骨料，提高大中粒径集料含量；控制最佳含水量，改进碾压方法，避免过振过湿，不能使基层顶面形成灰浆硬壳，不能用细料进行压实后找平。对细粒土类的半刚性基层，必要时可以采用顶面栽钉等办法加强基层顶面粗糙度。

    2.4.3合理洒布透层油、粘层油。在进行各层铺筑前，必须保持顶面清洁。根据近年来的施工经验，对于水泥稳定类半刚性基层，透层油应以慢裂型乳化沥青为宜。用沥青洒布车喷洒时，应保持稳定的车速和喷洒量，不能流淌和形成油膜，更不能有空白，并立即撒布2立方米/1000平方米的石屑或粗砂，用6T钢筒式压路机稳压一遍，将多余的浮料扫走。对旧沥青路面罩面，必须洒布粘层油粘层油应有较好的粘附性，脚踏有明显的粘附感，整个面层取芯后不易分离。对于干线公路可以设置I型稀浆封层作为粘结层，实现层间结合与防水的双重作用且不需要封闭交通。

    2.2.4 提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时，运距不能过远，摊铺温度应控制在130℃为宜，摊铺厚度均匀，压实设备数量应配套，速度控制在2m/min左右，碾压遍数不能太少，以免混合料孔隙过大；一般不能进行补料，尤其是下面层；基层雨后潮湿未干，不得摊铺，更不得冒雨摊铺；纵向、横向接缝应紧密、平顺，各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。

    结束语:

    综上所述,沥青路面早期破损的产生原因,贯穿了从设计开始到施工完毕整个过程,不同时期的特定因素,造成了沥青路面各类破损的出现。因此，制订行之有效的预防措施，须从不同破损的产生根源上予以分析，才能做到对症下药。同时，为确保沥青路面的设计寿命，延长使用寿命，必须从工程建设的各个时期严格把关，才能最大程度降低沥青破损的发生频率。

    参考文献

    [1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京：人民交用出版社，2001.

    [2]JTJ0147，公路沥青路面设计规范[S].