瀝青混凝土路面早期病害成因與對(duì)策分析

許建強(qiáng)

摘要：近年來，隨著高速公路的建成并投入運(yùn)營(yíng)，瀝青混凝土路面早期病害現(xiàn)象也越來越引起業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注。目前最常見的病害現(xiàn)象有：裂縫、水破壞、松散、泛油、推移等，這些病害對(duì)新建公路的正常使用形成了嚴(yán)重的威脅，對(duì)公路維護(hù)提出了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。文章分析了以上幾種常見病害的成因并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土路面；早期病害；路面養(yǎng)護(hù)

中圖分類號(hào)：TU57文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）07-0177-02

一、瀝青混凝土路面早期病害成因分析

造成瀝青混凝土路面早期病害的因素很多，但綜合起來主要有以下四個(gè)方面：設(shè)計(jì)不合理；施工質(zhì)量控制不嚴(yán)；超載車輛管理不嚴(yán)；氣候條件。

（一）裂縫

高速公路瀝青混凝土路面裂縫主要有縱向裂縫和橫向裂縫兩種?？v向裂縫的產(chǎn)生主要是由于地基和填土在橫向不可避免的不均勻性所造成的，特別是在舊路基拓寬地段，由于土質(zhì)臺(tái)階處理不規(guī)范、分層填筑厚度及壓實(shí)度控制不嚴(yán)，尤其在有表面水滲入的情況下，這些地段往往是縱向裂縫的高發(fā)區(qū)。

和縱向裂縫一樣，橫向裂縫也是不可避免的。橫向裂縫的產(chǎn)生往往是由于溫度應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的疲勞裂縫。這種溫度裂縫往往起始于溫度變化率最大的表面并很快向下延伸。并隨著時(shí)間增長(zhǎng)造成瀝青的老化，瀝青面層的抗裂縫能力逐年降低，溫度裂縫也逐年增加。

（二）水破壞

所謂水破壞即降水透入路面結(jié)構(gòu)層后使路面產(chǎn)生早期破壞的現(xiàn)象，它是目前瀝青混凝土路面破壞現(xiàn)象中最常見也是破壞力最大的一種病害。水破壞的主要破壞形式有：網(wǎng)裂、坑洞、唧漿、轍槽等。水破壞的產(chǎn)生往往是由于施工中瀝青混凝土配合比控制不嚴(yán)、瀝青混合料拌合不勻、碾壓效果不良等導(dǎo)致的瀝青路面空隙率過大所造成的。在行車作用下，特別在降雨過程中和雨后行車道上的局部網(wǎng)裂會(huì)逐漸松散，松散的石料被車輪甩出形成坑洞。

當(dāng)水透入瀝青面層并滯留在半剛性基層頂面時(shí)，在大量高速行車作用下，自由水產(chǎn)生很大的壓力并沖刷基層混合料表層的細(xì)料形成灰白色漿，灰漿又被行車壓擠，形成各種形狀不一的裂縫（縱、橫、斜裂縫及網(wǎng)裂）到路表面形成唧漿。在灰漿數(shù)量大的情況下，可能很快形成更為嚴(yán)重的裂縫，在數(shù)量小的情況下，可使路面形成網(wǎng)裂或形變。某處一旦有灰漿唧出，該處很快就會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變，隨后的降水就更容易透入，并形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致路面嚴(yán)重破壞。

形成水破壞的原因除與瀝青混合料不均勻、空隙率過大有關(guān)外，還與瀝青和碎石間的黏結(jié)性能或有無抗剝落劑、交通量大小、重載車比重及公路沿線降雨量等因素有關(guān)。在我國(guó)南方潮濕地區(qū)，瀝青路面的水破壞數(shù)量及速度比北方干旱地區(qū)嚴(yán)重得多。

（三）松散

松散是由于瀝青混凝土表面層中的集料顆粒脫落，從表面向下發(fā)展的漸進(jìn)過程。集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失黏結(jié)力是顆粒脫落的主要原因?？赡軐?dǎo)致松散的情況還有：

1．集料顆粒被足夠厚的粉塵包裹，使瀝青膜黏結(jié)在粉塵上，而不是黏結(jié)在集料顆粒上，表面的摩擦力磨掉瀝青膜，并使集料顆粒脫落。

2．表面離析處往往缺少大部分細(xì)集料，離析面上粗集料與粗集料相接觸，但只有少數(shù)接觸點(diǎn)有瀝青黏結(jié)著集料。隨著時(shí)間增長(zhǎng)，瀝青會(huì)逐漸老化，瀝青膜剝落會(huì)使瀝青與集料的黏結(jié)力減弱，孔隙中的水凍結(jié)會(huì)破壞黏結(jié)力，或足夠大的摩擦力會(huì)破壞離析面上的集料顆粒而產(chǎn)生松散。

3．瀝青混凝土面層需要有高密實(shí)度才能保證瀝青混合料的黏聚力，如果混合料密實(shí)度不夠，集料就容易從混合料中脫落而形成局部松散。

（四）泛油

瀝青從瀝青混凝土層的內(nèi)部和下部向上移動(dòng)，使表面有過多瀝青的現(xiàn)象稱作泛油。在高溫季節(jié)，新鋪瀝青混凝土面層在大量行車特別是在重載車輛作用下進(jìn)一步壓實(shí)，易導(dǎo)致瀝青混凝土內(nèi)部過多的自由瀝青向上移動(dòng)，產(chǎn)生泛油現(xiàn)象。在絕大多數(shù)情況下，泛油僅產(chǎn)生在行車道上，而且是間斷式的片狀分布。

瀝青用量過大是產(chǎn)生瀝青面層泛油的最主要原因，而瀝青用量過大的主要原因有：

1．瀝青混合料設(shè)計(jì)的擊實(shí)功不夠。我國(guó)在設(shè)計(jì)瀝青混合料配合比時(shí)通常采用馬歇爾試驗(yàn)方法。當(dāng)初在開發(fā)和確定馬歇爾試驗(yàn)方法時(shí)，選定室內(nèi)試驗(yàn)的壓實(shí)功是要使室內(nèi)產(chǎn)生的密度等于路面在行車荷載作用下最終達(dá)到的密度。

2．施工控制不嚴(yán)和管理不善。有些施工單位在生產(chǎn)過程中私自改變配合比、瀝青混合料拌和不均勻等都會(huì)造成局部瀝青用量過大。

3．少數(shù)施工單位習(xí)慣于使用瀝青量過大的混合料。有些人認(rèn)為瀝青用量多，包覆礦料的瀝青膜厚，瀝青混合料的黏結(jié)力就大。但實(shí)際情況恰恰相反，包覆礦料的瀝青膜越薄，瀝青混合料的黏結(jié)力就越大。

（五）推移

推移的產(chǎn)生一般與基層施工質(zhì)量、透層油灑布、超載車輛加重、瀝青混合料性質(zhì)有關(guān)。在瀝青混凝土路面鋪筑前，由于基層表面清掃不干凈、透層油灑布不均會(huì)容易造成瀝青面層和基層黏結(jié)不良，瀝青面層建成運(yùn)營(yíng)后在大量荷載（超載車輛）作用下，由于與基層黏結(jié)不良特別在瀝青面層施工接縫處開始產(chǎn)生推移，隨著時(shí)間增長(zhǎng)，輪跡帶兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生壅包，甚至?xí)霈F(xiàn)由于推移而造成的嚴(yán)重裂縫。在基層平整度較差、面層厚度較薄的地段往往

由于施工質(zhì)量等原因，基層不平整會(huì)反映到瀝青路面上，車輛荷載作用下面層不平整會(huì)愈加明顯，形成波浪。

二、瀝青混凝土路面早期病害預(yù)防措施

瀝青混凝土路面早期病害不能徹底消除，但是可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、加強(qiáng)施工質(zhì)量管理等去預(yù)防，將其危害降到最低，從而延長(zhǎng)公路使用壽命。

（一）裂縫

根據(jù)縱向裂縫形成原因，在路基施工中特別在路基拓寬地段、路橋（涵）銜接處嚴(yán)格控制填土厚度及填料的均勻性，并保證達(dá)到規(guī)范要求的壓實(shí)度，瀝青路面進(jìn)行半幅攤鋪時(shí)，采取合理措施縱向冷接縫。

采用優(yōu)質(zhì)瀝青會(huì)明顯減少溫度裂縫。試驗(yàn)證明，在其他條件相同的情況下，采用較稀（針入度大）的瀝青有利于減少溫度裂縫。另外，瀝青混凝土面層抗溫度裂縫的能力與混凝土均勻性、壓實(shí)度和空隙率有關(guān)?；炷辆鶆?、壓實(shí)度高、空隙率小，混凝土強(qiáng)度高且比較均勻，面層表面的薄弱處也就越少。

另外，瀝青面層常有因基層施工質(zhì)量不高而引起的反射裂縫。因此，在基層施工中，及時(shí)地養(yǎng)護(hù)、良好的接頭處理及整體強(qiáng)度是有效防治瀝青面層反射裂縫的有效方法之一。

（二）水破壞

由于水破壞的產(chǎn)生數(shù)量及速度與瀝青混凝土密實(shí)性及空隙率大小、瀝青和碎石的黏結(jié)力大小或有無抗剝落劑、交通量大小和重（超）載車輛的多少有關(guān)。有效防治水破壞發(fā)生，應(yīng)從以下幾點(diǎn)著手：

1．選擇合適的混凝土類型。瀝青面層各層應(yīng)盡量使用空隙率≯5%的密實(shí)型瀝青混凝土。從當(dāng)前的技術(shù)水平看，密實(shí)式粗集料斷級(jí)配瀝青混凝土既具有良好的不透水性，又具有明顯優(yōu)于連續(xù)級(jí)配瀝青混凝土（如AC—16I、AC—20I、AC—25I）的高溫抗永久形變能力，用前者作為表面層，還具有良好的抗滑性能。SMA路面廣泛應(yīng)用是最好的例證。

2．使用優(yōu)質(zhì)瀝青及抗剝落劑以增強(qiáng)瀝青與碎石的黏附性。

3．提高施工質(zhì)量。施工前原材料的選用必須規(guī)格、均勻、合理，配合比設(shè)計(jì)必須嚴(yán)密。在施工過程中必須注意瀝青混凝土的均勻性，嚴(yán)格控制碾壓溫度、碾壓遍數(shù)。盡量提高壓實(shí)度以減小空隙率。

4．嚴(yán)格控制超載車輛。公路管理部應(yīng)該按照《公路法》及交通部《超限運(yùn)輸車輛行駛公路規(guī)定》的要求對(duì)超載車輛進(jìn)行強(qiáng)制卸載，并在入口處設(shè)卡不得讓超載車輛進(jìn)入高速公路。

5．優(yōu)化設(shè)計(jì)。瀝青面層層間使用防水材料，在瀝青面層表面涂上防水材料，形成一種不透水的薄膜封層，能使瀝青面層中因降雨而聚集的水大大減少。

（三）松散

松散的產(chǎn)生往往是由于瀝青混凝土面層強(qiáng)度不足、壓實(shí)度過小，面層內(nèi)部空隙率過大而造成的。所以為有效預(yù)防松散現(xiàn)象的產(chǎn)生，必須做到：

1．選用合格的原材料，特別嚴(yán)格控制細(xì)集料含泥量以增強(qiáng)瀝青混合料的黏結(jié)力。

2．嚴(yán)格控制施工溫度及壓實(shí)效果。瀝青混合料施工溫度過高會(huì)導(dǎo)致瀝青老化，降低與礦料的黏附性；溫度過低會(huì)導(dǎo)致混合料壓實(shí)困難，造成混合料內(nèi)部空隙率過大。

3．嚴(yán)格控制瀝青混合料均勻性，防止混合料離析。

（四）泛油

由于泛油往往是瀝青用量過大造成的，所以在配合比設(shè)計(jì)階段必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行最佳油石比的選定；在施工過程中嚴(yán)格按照工程師批準(zhǔn)的配合比進(jìn)行施工。

（五）推移、壅包、波浪

推移、壅包、波浪往往產(chǎn)生在行車道上，特別是瀝青面層只有一層時(shí)，由于長(zhǎng)期荷載作用下，因基層與瀝青面層黏結(jié)力較差而產(chǎn)生推移，推移嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生壅包、波浪等破壞。所以有效防止推移等病害必須注意以下兩點(diǎn)：

1．加強(qiáng)路面基層施工質(zhì)量，提高基層平整度是有效防治病害的條件之一；再者，透層油灑布前首先必須認(rèn)真清掃基層表面浮土及雜物并且保證透層油灑布的均勻性和設(shè)計(jì)用量，提高基層與面層的黏結(jié)力。

2．有效阻止超載車輛?？傊?，瀝青混凝土路面早期病害的產(chǎn)生有多方面的因素，無論設(shè)計(jì)方面、還是施工方面都存在一些不足。鑒于目前瀝青混凝土路面病害早期化的特點(diǎn)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，更為重要的是應(yīng)該加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，規(guī)范施工，盡量在提高瀝青路面使用性能的同時(shí)，延長(zhǎng)使用壽命，提高投資效益。