瀝青砼路面配合比設(shè)計(jì)與病害原因分析

薛萬(wàn)標(biāo)

（江蘇通余建設(shè)工程有限公司，江蘇 蘇州 215200）

1 概述

瀝青路面以其施工時(shí)間短、行車(chē)舒適、噪音低、養(yǎng)護(hù)維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。瀝青路面病害主要有：車(chē)轍、擁包、泛油、翻漿、松散、網(wǎng)裂、坑槽等。這些病害極具普遍性和嚴(yán)重性，對(duì)新建公路的正常使用形成了嚴(yán)重的威脅。瀝青路面病害原因是多方面的，本文通過(guò)施工階段瀝青路面因配合比設(shè)計(jì)等導(dǎo)致的路面病害進(jìn)行論述。

2 結(jié)合配合比設(shè)計(jì)分析瀝青路面病害的成因

瀝青路面病害主要由高溫穩(wěn)定性不足和水損壞引起的。高溫穩(wěn)定性不足多過(guò)于密實(shí)、級(jí)配趨于懸浮型，水損壞多過(guò)于松散、級(jí)配趨于骨架空隙型。高溫穩(wěn)定性不足多與瀝青層自身關(guān)系密切，水損壞多與基層土層破壞分不開(kāi)。所以要減少瀝青路面的病害就要在配合比設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮防止水損壞兼具高溫穩(wěn)定性，更要在施工時(shí)，精心施工嚴(yán)格按照配合比施工。

2.1 高溫穩(wěn)定性不足

高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在高溫條件下，能夠抵抗荷載的反復(fù)作用，不發(fā)生顯著永久變形（不可恢復(fù)變形如車(chē)轍、波浪及推移擁包等），保持路面平整的特性。瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性的形成主要來(lái)源于礦料的嵌擠作用和瀝青的高溫粘度。高溫穩(wěn)定性不足大部分由于密實(shí)度過(guò)大、級(jí)配過(guò)細(xì)、級(jí)配未形成骨架結(jié)構(gòu)、粉塵含量過(guò)多、瀝青含量過(guò)多、瀝青粘度過(guò)小。夏季高溫使得瀝青路面體積膨脹，內(nèi)部沒(méi)有多余的間隙，使得多余的瀝青膠質(zhì)不得不遷移，間隙率過(guò)小、瀝青膠質(zhì)過(guò)多，內(nèi)磨阻力自然變小。路面在這種情況下，無(wú)法承受重車(chē)的重復(fù)荷載，所以瀝青路面必然出現(xiàn)車(chē)轍、泛油、擁包、波浪。

2.2 水損壞

一般認(rèn)為只要是路面結(jié)構(gòu)層透入水后使路面產(chǎn)生的早期破壞現(xiàn)象，都可稱(chēng)為水損壞。水損壞大部分由于密實(shí)度不足、松散、滲水、糊料、基層土層水穩(wěn)性不足。據(jù)資料顯示，當(dāng)瀝青路面的空隙率小于8%時(shí)，瀝青層中水在荷載作用下一般不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力，不容易造成水損破壞。當(dāng)排水性混合料的路面空隙率大于15%時(shí)，一般都采用改性瀝青，且水能夠在空隙中自由流動(dòng)，也不容易造成水損破壞。而當(dāng)路面實(shí)際空隙率在8%～15%的范圍時(shí)，水容易產(chǎn)生較大的毛細(xì)壓力成為動(dòng)力水，造成瀝青混合料的水損壞。水損壞原因從表現(xiàn)形式上水損壞有：自上而下的水損壞，通過(guò)動(dòng)水壓力作用，水使瀝青膜從集料表面脫落，失去附著力的過(guò)程，表現(xiàn)為松散、脫落、掉粒、坑槽。自下而上的水損壞，水分通過(guò)各種途徑進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，對(duì)瀝青層內(nèi)部或半剛性基層造成沖刷，瀝青混合料在水的作用下油石剝離，瀝青路面結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度降低，半剛性基層受水侵蝕后水穩(wěn)定性減少，半剛性基層承載能力降低。表現(xiàn)為唧漿、裂縫、網(wǎng)裂和坑洞等。原因多是因雨水侵蝕，因雨水下滲，導(dǎo)致路基回彈變形增大，加之行車(chē)作用，強(qiáng)大的水壓力作用于瀝青路面內(nèi)部，不斷的抽吸造成破壞。一直向下發(fā)展，最終造成基層與土層的承載力不足。瀝青路面的水損壞一般與承重層破壞是密切相關(guān)的。因?yàn)闉r青路面屬于柔性路面，其力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性主要依賴(lài)于基層與土層。

3 瀝青砼配合比設(shè)計(jì)

3.1 礦粉用量

瀝青砼中礦粉的摻量過(guò)少，可出現(xiàn)路面達(dá)不到最佳密實(shí)度，防水性差，瀝青含量低。進(jìn)而導(dǎo)致面層質(zhì)量差、易剝落、松散，經(jīng)行車(chē)使用后。面層易出現(xiàn)坑槽，大面積松散、脫落等。使用年限降低。礦粉摻量又不宜過(guò)多，過(guò)多會(huì)導(dǎo)致過(guò)密，影響高溫穩(wěn)定性。

3.2 油石比

油石比較大，已鋪筑的路面會(huì)產(chǎn)生擁包和泛油。油石比較小，路面會(huì)出現(xiàn)松散，耐久性差。根據(jù)空隙率、當(dāng)?shù)貧夂?、交通情況、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等確定最佳油石比。應(yīng)根據(jù)級(jí)配計(jì)算比表面積，驗(yàn)證油膜厚度，改性瀝青混合料的油膜厚約為7-9μm，重交通道路瀝青混合料的油膜厚度為6-8μm。配比設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)該過(guò)度減少油石比來(lái)提高車(chē)轍，應(yīng)采用增加粗骨料來(lái)提高級(jí)配嵌擠性能，提高內(nèi)磨阻力提高級(jí)配穩(wěn)定性，因?yàn)榻档陀褪?，?huì)給瀝青混合料的耐久性帶來(lái)很大的影響。

3.3 粗集料用量

粗集料應(yīng)占主導(dǎo)地位，當(dāng)粗集料的含量在68%-72%時(shí)，所形成的瀝青混合料屬于骨架密實(shí)型，粗集料的含量72%以上時(shí)，形成的瀝青混合料屬于骨架空隙型，粗集料的含量小于68%時(shí)，瀝青混合料的結(jié)構(gòu)屬于懸浮密實(shí)型。形成骨架是瀝青砼級(jí)配的核心。粗集料過(guò)多空隙必然過(guò)大，影響水穩(wěn)定性，粗集料過(guò)少形不成骨架，高溫穩(wěn)定性必然要差。

3.4 細(xì)集料用量

高溫穩(wěn)定性主要由形成骨架嵌擠結(jié)構(gòu)決定的，以一定量的細(xì)集料填充，注意不能過(guò)多或過(guò)少，細(xì)集料用量過(guò)多，級(jí)配過(guò)細(xì)，瀝青砼穩(wěn)定度降低。夏季行車(chē)后易造成面層波浪，推移，車(chē)轍等。細(xì)集料用量過(guò)少，級(jí)配過(guò)粗，又會(huì)因密實(shí)度過(guò)小而滲水，影響防水性能。應(yīng)以礦料間隙率來(lái)驗(yàn)證。耐久性在級(jí)配嵌擠結(jié)構(gòu)形成的情況下，由瀝青的性質(zhì)和瀝青油膜厚度決定的，但也不是瀝青油膜厚度越厚越好，應(yīng)考慮到混合料壓實(shí)后，滿(mǎn)足空隙率在4%-5%。礦粉和瀝青在級(jí)配中起粘結(jié)填充的作用，也是要求最佳，不宜過(guò)多或過(guò)少，一般瀝青用量可以根據(jù)已知的級(jí)配結(jié)果計(jì)算出，計(jì)算出的最佳瀝青用量，再通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，檢驗(yàn)最佳瀝青用量是否過(guò)多，最直接簡(jiǎn)單的就是析漏試驗(yàn)。骨架嵌擠密實(shí)型不管是抗高溫穩(wěn)定性，還是低溫抗裂性，還是防止水損害都有很強(qiáng)的針對(duì)性。所以在配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意。

結(jié)語(yǔ)

總之，瀝青砼路面病害的原因是多方面的，配合比設(shè)計(jì)是建設(shè)高質(zhì)量瀝青砼路面的第一步，也是最重要的一步，是瀝青砼路面質(zhì)量的靈魂。設(shè)計(jì)是用來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)的，如果指導(dǎo)思想錯(cuò)誤，將導(dǎo)致后序所有工作再努力也是錯(cuò)誤的。只有擁有正確的指導(dǎo)思想，才能造就高性、長(zhǎng)壽命的瀝青砼路面，為我國(guó)現(xiàn)代化服務(wù)。

[1]沈金安.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對(duì)策[D].北京：人民交通出版社，2004.

[2]張寒.瀝青路面病害原因分析及處理對(duì)策[J].吉林交通科技，2012（02）.

[3]駱惠林.淺析瀝青路面早期病害的原因[J].大眾科學(xué).科學(xué)研究與實(shí)踐，2007（10）.