公路瀝青混凝土路面病害與防治

任興榮

（河北省石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)）

1 瀝青混凝土路面的病害及其分類

1.1 損壞類型

路面產(chǎn)生損壞的原因是多方面的（車輛荷載、氣候與環(huán)境、施工與管理、養(yǎng)護(hù)等）,結(jié)構(gòu)損壞所表現(xiàn)出的形態(tài)和特征也是多種多樣的。各種損壞對(duì)路面結(jié)構(gòu)完好程度和路面使用性能有不同程度的影響,需采取不同的養(yǎng)護(hù)或改建對(duì)策。因此,要依據(jù)損壞的形態(tài)、特征和原因,對(duì)損壞進(jìn)行分類,并對(duì)每一類損壞規(guī)定明確的定義。路面常遇到的損壞類型,可按損壞模式和影響程度的不同而分為裂縫或斷裂類——路面結(jié)構(gòu)的整體性因裂縫或斷裂而受到破壞；永久變形類——路面結(jié)構(gòu)雖仍保持整體性,但在各種因素的作用下外形產(chǎn)生較大的變化；表面損壞類——路面表層部分出現(xiàn)的局部缺陷,如材料的散失磨損等；接縫損壞類——水泥混凝土接縫及其鄰近范圍出現(xiàn)的局部損壞。

1.2 損壞分級(jí)

各種路面損壞都有一個(gè)產(chǎn)生和發(fā)展的過程。不同程度的損壞對(duì)于路面使用性能有不同程度的影響。例如,裂縫初期,縫隙細(xì)微,邊緣處材料完整,因而對(duì)行車舒適性的影響極小,裂縫間也尚有較高的傳荷能力；而發(fā)展到后期,縫隙變得很寬,邊緣處嚴(yán)重碎裂,行車出現(xiàn)較大顛簸,而裂縫間已幾乎無傳荷能力。因而,為了區(qū)別同一種損壞對(duì)路面使用性能的不同影響程度,對(duì)各種損壞須按其影響的嚴(yán)重程度劃分為幾個(gè)等級(jí)（一般2～3個(gè)等級(jí)）。對(duì)于斷裂或裂縫類損壞,分級(jí)時(shí)主要考慮對(duì)結(jié)構(gòu)整體性影響的程度,可采用縫隙寬度、邊緣碎裂程度、裂縫發(fā)展情況等指標(biāo)表征。對(duì)于變形類損壞,主要考慮對(duì)行車舒適性的影響程度,可采用平整度作為指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)。對(duì)于表面損壞類往往可以不分級(jí)。

2 瀝青混凝土路面破壞的預(yù)防與處理

2.1 基層對(duì)瀝青路面病害形成的影響分析

（1）基層反射裂縫

半剛性基層瀝青路面最大的缺陷之一,隨著溫度與濕度的變化容易產(chǎn)生收縮裂縫,然后自基層向上擴(kuò)展到瀝青表面形成反射裂縫。裂縫的出現(xiàn)往往是瀝青路面損壞加劇的開始,導(dǎo)致雨水沿裂縫下滲,軟化半剛性基層造成基層強(qiáng)度不足而形成唧漿、沉陷、啃邊等病害。在行車荷載特別是重車、超重車的反復(fù)作用下,使瀝青結(jié)構(gòu)層底面產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過材料的疲勞強(qiáng)度,底面先開裂并逐漸向上擴(kuò)展到路表；或者基層開裂后,當(dāng)行車荷載通過時(shí)基層裂縫兩端部之間將會(huì)產(chǎn)生豎向位移差,在面層中引起面層剪切搓動(dòng)和剪切疲勞而導(dǎo)致開裂。

（2）基層厚度對(duì)病害形成的影響分析

由于目前施工水平、施工設(shè)備、施工管理等的限制,以及市政工程重視工期、忽視質(zhì)量等的特點(diǎn),很容易因施工缺陷而引發(fā)路面病害的形成。根據(jù)多年調(diào)查發(fā)現(xiàn),基層缺陷是誘發(fā)瀝青路面龜裂唧漿的主要原因,主要體現(xiàn)在基層厚度、分層施工中上下基層的分層厚度以及上下基層分層施工的時(shí)間間隔等三方面。為了保證壓實(shí)度必須采用分層施工。特別目前車輛超載情況又較嚴(yán)重,基層厚度與分層對(duì)路面早期破壞的影響是相當(dāng)嚴(yán)重的。

（3）基層強(qiáng)度對(duì)路面病害形成的影響分析

有些路段不存在分層施工的情況仍存在路面唧漿,究其原因,主要是基層局部強(qiáng)度不足所造成。在施工過程中,由于基層局部拌和不均、壓實(shí)不足和粗細(xì)集料離析而造成半剛性基層未形成整體強(qiáng)度,開放交通后基層的局部缺陷引起面層開裂,雨水沿著裂縫浸入后產(chǎn)生唧漿,將基層的細(xì)集料和膠結(jié)材料隨泥漿一起向上涌出,基層整體強(qiáng)度進(jìn)一步下降而使得面層狀況惡化,形成網(wǎng)裂和局部沉陷。

2.2 瀝青面層對(duì)瀝青路面病害形成的影響分析

瀝青路面的耐久性也主要依賴于瀝青與集料之間的粘附程度,雖然施工方法、交通條件、環(huán)境因素以及混合料的性質(zhì)對(duì)瀝青路面的性能有影響,但水和礦料的作用是影響瀝青路面耐久性的主要因素之一。無論在冰凍地區(qū)還是南方多雨地區(qū),水損害都可能發(fā)生。

（1）水浸入瀝青路面內(nèi)部的途徑

瀝青路面盡管空隙率較小,但是絕對(duì)不透水是不可能的,如果瀝青面層產(chǎn)生了裂縫,表面水便從裂縫透入路面結(jié)構(gòu)層中。在地下水位接近地表的地段,特別是路基填土不高時(shí),地下水可通過毛細(xì)作用進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層中；特別在冬季,由于路基上層和路面底基層都可能處于潮濕或過分潮濕狀態(tài)。瀝青面層雖不是完全不透水,但卻能阻礙路面結(jié)構(gòu)層和土基中水分蒸發(fā)。研究資料表明,水分從瀝青面層中蒸發(fā)出來要比透進(jìn)去困難得多、慢得多。浸入路面結(jié)構(gòu)層中的水使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低,瀝青與集料的粘附性下降,從而導(dǎo)致瀝青路面過早破壞。

（2）瀝青面層空隙率的分析

造成路面表面層的大空隙率的原因是多方面的,主要包括以下幾方面。①路面壓實(shí)度不足是導(dǎo)致路面空隙率過大的主要原因之一。②本身的集料級(jí)配組成不合理是導(dǎo)致路面空隙率過大的根本原因。③面層施工時(shí)出現(xiàn)粗細(xì)集料的離析,造成不均勻性。由于空隙率過大,特別在潮濕多雨地區(qū),連續(xù)下雨的季節(jié)其面層結(jié)構(gòu)實(shí)際上長(zhǎng)期處在飽水狀態(tài),在車輪荷載的作用下部分路面結(jié)構(gòu)的水變成了有壓水,特別是夏季瀝青路面溫度高達(dá)50～60℃,導(dǎo)致面層內(nèi)的水溫升高加劇了集料上的瀝青薄膜的剝離,造成路面松散脫落,最終形成麻面、松散、坑槽、唧漿等病害。

（3）面層壓實(shí)度的分析

瀝青混合料的壓實(shí)度越高,其空隙率就越小,其穩(wěn)定度、抗拉強(qiáng)度和勁度就越大,其疲勞壽命就越長(zhǎng),在使用過程中產(chǎn)生的壓縮變形也就越?。管囖H能力就越強(qiáng)）,從而使瀝青面層的初期良好平整度和其他優(yōu)良品質(zhì)能維持較長(zhǎng)的時(shí)間,具有優(yōu)良的耐久性,但集料也越容易被壓碎。足夠的壓實(shí)度是保證瀝青混凝土的質(zhì)量,使其物理力學(xué)性質(zhì)和功能特性符合設(shè)計(jì)要求的重要環(huán)節(jié),也是瀝青面層施工的最后一道工序。

（4）減少瀝青路面水損害的措施

既然瀝青路面的水損害來源于瀝青膜從集料表面的剝落,提高瀝青與集料的粘附性和抗剝落性主要是從集料與瀝青本身的性質(zhì)、加抗剝落劑等方面來考慮。集料方面主要采用親油性的堿性集料、保證集料表面潔凈、對(duì)集料進(jìn)行預(yù)處理以交換集料表面易被水移動(dòng)的離子等；瀝青方面主要是提高瀝青本身的粘度以增強(qiáng)其抗剝落性能,主要可采用橡膠或樹脂改性瀝青,在日本瀝青路面鋪裝綱要中還規(guī)定使用針入度較小的瀝青作為抗剝落的一種措施；抗剝落劑能使瀝青表面帶有與集料表面相反的電荷,從而使瀝青表面張力減少,促使集料表面更加濕潤(rùn),達(dá)到增強(qiáng)瀝青與集料之間的粘性的目的,實(shí)踐表明在面層結(jié)構(gòu)中摻加抗剝落劑能有效的改善瀝青與集料的粘附性,提高路面的使用性能。

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