瀝青混凝土路面早期破壞的原因

孫立新,韓曉莽

(杜蒙縣公路管理站)

1 前 言

在高速公路的建設中,我國的絕大部分高速公路都采用瀝青混凝土路面。瀝青混凝土面層具有良好的力學性能和較好的耐久性以及行車舒適性,適合于各種車輛的通行,并具有堅實、耐久、平整、良好的抗滑、防滲、耐疲勞的性能和抗高溫開裂的溫度穩(wěn)定性,但是隨著國民經濟快速、協(xié)調發(fā)展,交通量的不斷增長,我國道路交通量日益增大,車輛迅速大型化且嚴重超載,使公路路面面臨嚴峻的考驗。很多高速公路瀝青路面均呈現出一定的早期破壞,如開裂、泛油、剝落、車轍等現象,有的高速公路甚至當年通車即發(fā)生了病害,正常維修期大大提前,直接影響了車輛的運行,也增大了養(yǎng)護管理資金的投入。對此,調研組就其原因及對策作了詳細的分析。

2 高速公路瀝青路面早期破壞的原因

目前我國高速公路瀝青路面出現的早收縮和半剛性基層的干縮引起;路基壓實度不足也會引起這種期破壞和損壞高速公路瀝青路面的設計使用壽命為 15年,如果通車 1～3年內就發(fā)生嚴重病害和較大面積損壞,可視為早期破壞。調研組對我國高速公路瀝青路面發(fā)生的早期破壞類型歸納如下。

(1)水損壞。隨著時間的推移,特別是長期下雨后,路面的顏色愈來愈黑,并出現輪跡處路面向兩邊推擠而隆起,輪跡處繼續(xù)沉陷,再發(fā)展,靠近輪跡的隆起部分破損,很快就出現面層松散、剝落、坑槽等。松散的集料表面光溜溜的,瀝青膜已剝落貽盡,這是典型水損害現象。

(2)裂縫。路面裂縫是路面早期破損最常見的病害之一,它的危害在于從裂縫中不斷進入水份使基層甚至路基軟化,導致路面承載能力下降,加速路面破壞,其中包括橫向裂縫和縱向裂縫兩部分。

①橫向裂縫。橫裂縫橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類。荷載性裂縫是由于路面設計不當和施工質量低劣,或由于車輛嚴重超載,致使瀝青面層或半剛性基層內產生的拉應力超過其疲勞強度而裂縫。非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式,它有兩種情況:瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫。這種病害比較普遍,主要由于瀝青面層溫度病害。

②縱向裂縫?？v向裂縫可分為兩種情況:一種情況是由于路基壓實度不均勻,路面不均勻沉陷而引起的,如發(fā)生在半填半挖處的裂縫。另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時,兩幅接茬未處理好,在行車載荷作用下,易形成縱縫。有時,車轍邊緣也會有縱裂縫。縱向裂縫,大多發(fā)生在半填半挖路基或路面加寬處,主要由路基的不均勻沉降造成;

(3)龜裂。龜裂又稱網裂,通常是由于路面整體強度不足,基層軟化,穩(wěn)定性不良其初始形態(tài)是沿輪跡帶出現單條或多條平行縱縫,逐漸在縱縫間出現橫向或斜向連接縫,等原因引起的,瀝青路面老化變脆,也會發(fā)展成網狀裂縫。一般多發(fā)生在行車道輪跡形成龜裂,主要由路面結構強度不足引起,這種病害在我國早期修建的高速公路上較為普遍。

(4)車轍。車轍變形車轍是在行車載荷重復作用下,路面產生累積永久性的帶狀凹槽,表現為沿行車帶出現橫向高差,主要是由于瀝青混合料級配設計不合理、穩(wěn)定性差或由于基層及面層施工時壓實度不足,使輪跡帶處的面層和基層材料在行車荷載反復作用下出現固結變形和側向剪切位移引起;另外,重載或超載車輛過多也是產生車轍的重要原因。

(5)波浪。主要原因是路面組成材料設計不合理或施工質量差,導致路面材料不足以抵抗車輪水平力的作用;在縱坡段,由于高溫的原因也會出現這種病害。

(6)松散。原因主要是采用的瀝青粘結力差,瀝青用量偏少,或所用的礦料過濕,鋪撒不勻,或所用的嵌縫料不合規(guī)格而未能被瀝青粘牢。對表處面層還會產生大面積松散、唧泥現象,從而導致瀝青面層脫落。在我國早期的高速公路上曾出現,現在主要出現在水損壞嚴重的路段上。

(7)坑槽。主要原因是面層的網裂、龜裂后不及時養(yǎng)護而逐漸形成的。另外基層局部強度不足,在行車作用下也易產生坑槽。是由龜裂和松散等其他損壞進一步發(fā)展的結果。

(8)沉陷。一般是由基層局部成形不足,強度不夠,在行車載荷和自然因素等作用下形成的。對于大面積沉陷往往是由于路基(高填方地段)不均勻沉降或局部滑移面引起的。主要原因是路基壓實度不足引起,特別是在一些高填方和壓實困難的半填半挖路段以及構造物兩端出現。

(9)凍脹和翻漿。多發(fā)生在北方和東北地區(qū)挖方或填挖交界的路段,主要是由于路基排水設計不合理,造成路基含水量過大引起的冬季凍脹春融翻漿。

(10)剝落。如果瀝青混合料中使用了中性或酸性石料,將會造成集料與瀝青之間的粘附性不足,在行車荷載的作用下,集料從路面剝落,使路面形成麻面,進而可能發(fā)展成為坑槽、松散等病害;施工時混合料離析也是產生剝落的原因之一。

(11)泛油。瀝青混合料中瀝青含量過多,空隙率較小,高溫穩(wěn)定性差,是產生泛油的主要原因。從調查結果分析,目前我國高速公路瀝青路面的早期破壞主要表現為裂縫、車轍、沉陷、泛油等,由于惡劣天氣原因以及抄造車原因水損壞和松散也時有發(fā)生,重度類型的損壞由于及時的養(yǎng)護已經很少出現。