高速公路主要病害分析

摘 要:瀝青路面是我國高速公路路面的主要結(jié)構(gòu)形式，瀝青路面是直接承受車輛載荷和自然因素的結(jié)構(gòu)層，關(guān)系著行車是否安全、快速、經(jīng)濟(jì)、舒適。許多高速公路建成后，受交通量迅速增長、車輛大型化、超載嚴(yán)重、行駛渠道化等因素影響，瀝青路面遠(yuǎn)未到達(dá)使用年限即出現(xiàn)裂縫，坑槽、車轍、沉陷等病害。其中，大多數(shù)病害為瀝青路面水損害，與水的作用有著直接或間接的關(guān)系。本文就著重分析瀝青路面水損害的表現(xiàn)和原因。

關(guān)鍵詞:公路病害 水損害 原因分析

中圖分類號:U416.217\t\t文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0115-01

瀝青路面工程普遍存在的兩大問題，耐久性和路面結(jié)構(gòu)的早期損害問題都亟待解決。有一些高速公路在建成后通車不久，短的幾個(gè)月，長的兩三年，都出現(xiàn)了水損害。通過對路面損害現(xiàn)象的調(diào)查、研究，道路科研工作者通過反復(fù)地分析、論證發(fā)現(xiàn)，瀝青路面的早期破壞現(xiàn)象大多與水有關(guān)，水損害已經(jīng)成為路面早期破壞現(xiàn)象的最主要元兇之一。

1 水損害的定義

所謂水損害，是指:瀝青路面處在存在空隙水的工作條件下，由于行車動(dòng)態(tài)載荷或水的凍融循環(huán)作用，導(dǎo)致路面空隙中的水不斷產(chǎn)生動(dòng)水壓力或真空負(fù)壓抽吸的反復(fù)循環(huán)沖刷力或冰凍膨脹力，致使水分逐漸侵入瀝青與集料的界面，造成瀝青從集料表面脫落、瀝青混合料內(nèi)部逐漸喪失黏合力、路面結(jié)構(gòu)性能下降并伴隨麻面、松散、掉粒、坑洞、唧漿、網(wǎng)裂、轍槽等病害的發(fā)生，同時(shí)誘發(fā)其他路面病害的損害現(xiàn)象。

2 早期水損害的表現(xiàn)形式

2.1 唧漿

水透過瀝青面層(二、三層)并滯留在半剛性基層的頂面，在大量快速行車作用下自由水產(chǎn)生很大的壓力，形成動(dòng)水。在動(dòng)水的沖刷下，基層表面的粉質(zhì)部分如水泥、石灰、粉煤灰及土質(zhì)變成稀漿，在載荷的作用下稀漿通過路面的各種縫隙被擠出來至路表，即產(chǎn)生唧漿破壞。這種破壞現(xiàn)象是水損害最為明顯的標(biāo)志。通常發(fā)生在雨后或者雪融后且基層采用二灰碎石、水泥類半剛性基層上，在南方潮濕多雨地區(qū)尤為突出。

2.2 形變和網(wǎng)裂

滯留在表面層和中間層的水，在大量行車載荷的作用下，使得這兩層部分碎石上的瀝青剝落。石料上的瀝青一旦剝落，在載荷的作用下表面層就會(huì)產(chǎn)生形變和網(wǎng)裂。

2.3 松散

存留在面層的水分侵入到瀝青與集料界面，由于水的剝離作用使得瀝青和集料之間的黏結(jié)力和黏附作用下降甚至完全喪失，導(dǎo)致強(qiáng)度急劇下降甚至完全喪失，混合料中的碎石呈松散狀。

3 水損害產(chǎn)生的原因

瀝青膜從集料表面剝落是造成瀝青路面損害的最主要原因，導(dǎo)致瀝青剝落的原因主要有以下幾個(gè)方面。

3.1 瀝青與集料的黏附性

影響瀝青與集料黏附性能及混合料水穩(wěn)定性的因素有以下一些。

(1)瀝青的性質(zhì)。

由于在黏性大的瀝青中存在較多的極性物質(zhì)，并對集料具有良好的浸潤性，所以黏性大的瀝青和集料黏附性能好，其抗剝落能力較黏性小的瀝青強(qiáng)，所拌和的瀝青混合料具有更好的水穩(wěn)定性。

(2)集料的性質(zhì)。

天然石料偏酸性，而酸性集料與瀝青的黏附性差，不如堿性集料。酸性骨料容易降低混合料的水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性。因?yàn)樗槭狈饨侨菀鬃冃?，所以在集料中摻雜碎石對抵抗車轍不理。同時(shí)，集料是親水性還是憎水性對瀝青剝落的影響較大。親水性集料對水的吸附力大，集料表面的瀝青膜容易被水置換。而憎水性質(zhì)的集料這沒有這方面的顧慮。一般說來，憎水性質(zhì)的集料先堿性，與瀝青了黏附性比酸性集料強(qiáng)。

3.2 瀝青路面的空隙增大

目前，我國高速公路路面孔隙率普遍偏大，造成這種結(jié)果的原因主要有以下一些。

(1)瀝青混合料的類型。

我國瀝青路面面層多采用密集配合瀝青混凝土和半密實(shí)式瀝青混凝土。前者設(shè)計(jì)空隙率為3%～6%;后者為4%～10%。在保證施工規(guī)范要求的96%壓實(shí)度條件下，前者的空隙率將為7%～10%，而后者將達(dá)到8%～14%，再加上其他因素，空隙率會(huì)更大。在這種情況下，瀝青面層因透水而造成早期破壞也就不足為奇了。

(2)路面壓實(shí)不足。

施工工藝對瀝青路面水穩(wěn)定性的影響集中體現(xiàn)在壓實(shí)上，沒有得到很好壓實(shí)的混合料，空隙率將加大，為水的滲入提供了條件，造成壓實(shí)不足的一個(gè)很重要的原因在于現(xiàn)在國內(nèi)瀝青面層的集料粒徑普遍偏大，而與其相匹配的壓實(shí)厚度則偏薄，造成壓實(shí)不力。當(dāng)然，路面壓實(shí)不足還與壓路機(jī)的性能、壓實(shí)速度、遍數(shù)、溫度等有關(guān)。

4 混合料離析

水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層常發(fā)生粗細(xì)集料集中現(xiàn)象，即為混合料離析現(xiàn)象。離析易導(dǎo)致路面壓實(shí)不均，造成基層強(qiáng)度不均勻，表面不平整等病害出現(xiàn)。在一個(gè)區(qū)域，如果細(xì)集料比較集中，就會(huì)使該區(qū)域?yàn)r青含量偏高，空隙變小，從而使混合料抗永久變形的能力下降，并出現(xiàn)泛油現(xiàn)象。如果某區(qū)域粗集料含量偏高，就會(huì)使該區(qū)域?yàn)r青含量偏低，空隙變大，混合料的抗拉壓能力變小，使用壽命減小，并且容易出現(xiàn)水損害。離析可能發(fā)生在施工的各個(gè)環(huán)節(jié):拌和站發(fā)生的放料離析、運(yùn)輸過程發(fā)生的顛簸離析、卸料過程發(fā)生的卸料離析、攤鋪過程發(fā)生的攤鋪離析、找平過程發(fā)生的找平離析等。

5 忽視瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水

排水不良是造成路面水損害的重要原因之一，但人們卻很容易忽視這一點(diǎn)。人們很容易將水損害歸咎于地下水侵入，但高路堤道路也經(jīng)常存在早期損害，這就使得人們不得不關(guān)注路表滲水。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，路表滲水途徑有以下幾種。

(1)路面材料松散導(dǎo)致的路表滲水。

(2)混合料空隙過大引起的滲水。

(3)路肩接縫處導(dǎo)致的滲水和中央分隔帶導(dǎo)致的滲水。

(4)使用過程中出現(xiàn)裂縫未及時(shí)修補(bǔ)導(dǎo)致的滲水。

6 其他方面的原因

除了上面提到的原因外，造成路面損害的原因還有以下一些。

(1)氣候的影響(潮濕地帶路面水損害比干燥地帶嚴(yán)重)。

(2)路面開裂不及時(shí)修補(bǔ)導(dǎo)致?lián)p害的進(jìn)一步加大。

(3)行車量增長速度過快，超載現(xiàn)象嚴(yán)重，超過修建初期的預(yù)期載荷。

(4)環(huán)境變化導(dǎo)致酸雨區(qū)域擴(kuò)大，對路面腐蝕影響范圍擴(kuò)大。

(5)修建公路時(shí)的氣候不佳(如寒冷、潮濕氣候)。

(6)養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，修補(bǔ)不及時(shí)。

7 結(jié)語

由于經(jīng)驗(yàn)不足，過去對路面水損害的危害性缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，未對瀝青路面水損害問題進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，導(dǎo)致高速公路在新建時(shí)，已經(jīng)為今后的病害埋下了伏筆。為了能找到處理路面損害的合理方法，延遲路面大修時(shí)間，并為今后舊路面大修以及新建路面如何進(jìn)行妨害設(shè)計(jì)提供參考價(jià)值，亟待對目前高速公路瀝青損害處治技術(shù)進(jìn)行研究，這些，具有重大現(xiàn)實(shí)意義和工程實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]\t溫建武，溫高峰.高速公路病害分析與處治技術(shù)[M].人民交通出版社.