瀝青路面與水泥路面常見(jiàn)病害對(duì)比分析

郭博　王永維

摘? 要：瀝青路面與水泥路面是兩種不同性質(zhì)的路面。文章就兩種路面的特性、常見(jiàn)病害成因及防治措施進(jìn)行了總結(jié)對(duì)比，對(duì)更全面、深入地了解兩種路面有著積極意義。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;水泥路面;病害成因;防治措施

中圖分類號(hào)：U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）14-0069-03

Abstract： Asphalt pavement and cement pavement are two kinds of pavement with different properties. This paper summarizes and compares the causes and prevention measures of common diseases of the characteristics of the two kinds of pavement， which is of positive significance for a more comprehensive and in-depth understanding of the two kinds of pavement.

Keywords： asphalt pavement; cement pavement; cause of disease; prevention and control measures

引言

目前，瀝青路面、水泥路面依然是我國(guó)各等級(jí)道路中使用最為廣泛的兩種路面形式[1]。瀝青路面屬柔性路面，有著表面平整、無(wú)接縫、行車舒適、振動(dòng)小、噪音低、耐磨、不揚(yáng)塵易清洗、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)便可再生利用、適宜分期修建等優(yōu)點(diǎn)。但由于瀝青材料溫度穩(wěn)定性教差，夏季易軟化，產(chǎn)生車轍、泛油或推移剪裂破壞。冬季易脆裂，引起路面開(kāi)裂破壞。

相對(duì)于瀝青路面，水泥混凝土路面屬于剛性路面，具有強(qiáng)度、穩(wěn)定性（與瀝青相比水穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性都較好）、耐久性好，良好的平整度、粗糙度，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用少，運(yùn)輸成本低，能夠適應(yīng)繁重和快速交通的要求等優(yōu)點(diǎn)。但水泥路面具有接縫較多、開(kāi)放交通較遲和養(yǎng)護(hù)修復(fù)困難等缺點(diǎn)。

兩種路面各有其優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)存在著不同類型的病害。本文就兩種路面的特性、病害及防治措施進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比總結(jié)分析。

1 瀝青路面與水泥路面結(jié)構(gòu)組成對(duì)比

不管是水泥路面還是瀝青路面，一般由路基、墊層、基層、路面組成。兩種路面的路基主要有土方路基、石方路基及特殊路基，斷面形式有路堤、路塹、半填半挖等;在溫濕度變化較大時(shí)，兩種路面均應(yīng)加設(shè)半剛性墊層或排水墊層;兩種路面均依據(jù)道路交通等級(jí)和路基抗沖刷能力來(lái)選擇基層材料，對(duì)于瀝青路面主要有半剛性基層（無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料）與柔性基層（嵌鎖型和級(jí)配礫石）兩種類型，城市快速路、主干路交通量大、軸載重，一般采用半剛性基層，柔性基層適用于城市次干路及其以下道路。對(duì)于水泥路面主要有剛性基層（混凝土、碾壓混凝土或?yàn)r青混凝土）、半剛性基層（無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料）、柔性基層（級(jí)配粒料等）三大類型，一般交通等級(jí)高，基層選用剛性基層、半剛性基層，如特重交通宜選用貧混凝土、碾壓混凝土或?yàn)r青混凝土做基層，重交通道路宜選用水泥穩(wěn)定粒料或?yàn)r青穩(wěn)定碎石，中、輕交通道路宜選擇水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料或級(jí)配粒料;瀝青路面面層一般包括熱拌瀝青混合料、冷拌瀝青混合料、溫拌瀝青混合料、瀝青貫入式及瀝青表面處治五大類型，熱拌及溫拌瀝青混合料面層適用于各種等級(jí)道路。冷拌瀝青混合料適用于支路及其以下道路，也可用于瀝青路面的坑槽冷補(bǔ)。瀝青貫入式適用于次干路及以下，瀝青表面處治主要用作防水層、磨耗層、防滑層等。水泥路面的面層主要有普通（素）混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土四種類型，目前國(guó)內(nèi)主要采用普通（素）混凝土，原材料的選擇也主要是根據(jù)交通等級(jí)來(lái)選用，如重交通以上等級(jí)道路，水泥的強(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)以上，城市次干路及以下，水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5級(jí)。再比如淡化海砂只能適用于支路。

2 瀝青路面與水泥路面病害原因?qū)Ρ?/p>

無(wú)論是水泥還是瀝青路面，在通車使用一段時(shí)間之后，都會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)各種損壞、變形及其它缺陷，這些我們統(tǒng)稱為路面病害。

2.1 裂縫類病害對(duì)比

兩種路面都存在著裂縫類病害，但其形成原因不盡相同。對(duì)于瀝青路面，常見(jiàn)的裂縫病害有疲勞病害、反射裂縫、龜裂等。（1）疲勞裂縫大多數(shù)為瀝青老化后，低溫勁度增高，在大溫差（夏季高溫、冬季寒冷或晝夜溫差大）地區(qū)，由于溫度應(yīng)力的反復(fù)作用，當(dāng)超過(guò)瀝青混合料極限抗拉強(qiáng)度或極限變形時(shí)，路面面層將會(huì)出現(xiàn)裂縫。若面層與基層間粘結(jié)力較小時(shí)，基層不能很好地與面層共同承擔(dān)溫縮應(yīng)力，瀝青路面會(huì)更易發(fā)生開(kāi)裂。（2）瀝青路面反射裂縫主要是由于面層上部交通荷載與基層材料自身特性所引起。重交通荷載容易使瀝青面層達(dá)到極限彎拉，在瀝青面層底部最先出現(xiàn)開(kāi)裂，在外界環(huán)境因素（如高溫環(huán)境下瀝青的老化、水損害等）作用下，裂縫反射至瀝青表層。瀝青路面基層材料多采用無(wú)機(jī)結(jié)合料，當(dāng)基層材料中“石灰、水泥、粉煤灰等比例偏大，集料中細(xì)料偏多，或石粉中性指數(shù)偏大，碾壓時(shí)含水量，成型溫度較高，強(qiáng)度形成較快”時(shí)，成型過(guò)程中易產(chǎn)生失水收縮，溫度驟降下易產(chǎn)生溫縮裂縫，這些基層表面裂縫進(jìn)而反射至瀝青面層表面。（3）路面龜裂是在重復(fù)交通荷載作用下，瀝青面層或穩(wěn)定基層疲勞破壞產(chǎn)生的一系列相互貫通的裂縫。龜裂一般發(fā)生在重復(fù)交通荷載的地方，不會(huì)波及到整個(gè)瀝青路面。裂縫最先出現(xiàn)在瀝青面層或穩(wěn)定基層底部，逐步傳至表面，形成一條或數(shù)條平行的縱向裂縫。在車輛重復(fù)荷載作用下，裂縫連通起來(lái)，形成了多邊、銳角的小塊，發(fā)展成為網(wǎng)狀或龜紋狀的裂縫。

對(duì)于水泥路面，裂縫類型主要溫縮裂縫和干縮裂縫兩種類型。（1）溫縮裂縫。在路面混凝土硬化初期，混凝土內(nèi)部會(huì)聚集大量的水化熱（由水泥水化產(chǎn)生），但其散熱性能不佳，導(dǎo)致內(nèi)外溫差較大，有時(shí)溫差甚至高達(dá)40℃（外界環(huán)境驟降低），這樣將在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，最終導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫。（2）干縮裂縫。水泥混凝土路面在凝結(jié)過(guò)程中，在混凝土表面水分蒸發(fā)較多，而內(nèi)部散失水分較少或沒(méi)有損失，導(dǎo)致混凝土表面體積減少比內(nèi)部大，即體積收縮不均衡，這種不均衡容易促使混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

2.2 其它常見(jiàn)病害對(duì)比

除了上述裂縫病害外，瀝青路面還存在車轍、坑槽等病害，水泥路面還存在斷板、錯(cuò)臺(tái)、路面拱起等病害。

車轍是瀝青混合料在高溫條件或長(zhǎng)時(shí)間承受荷載作用下，產(chǎn)生的累計(jì)塑性變形病害。車轍深度的大小直接影響到車輛行駛的舒適性、安全性及路面的耐久性。瀝青路面的車轍按形成原因分為磨耗磨損型車轍、結(jié)構(gòu)型車轍、失穩(wěn)型車轍、壓密型車轍四種類型：（1）磨耗磨損型車轍是由于車輛輪胎或外界環(huán)境（如雨水）與路面的長(zhǎng)期反復(fù)作用，面層集料逐漸被剝離而遭到磨耗損失，尤其在冬季路面鋪撒防滑料（如：砂）時(shí)，磨損型車轍會(huì)進(jìn)一步加速發(fā)展。（2）結(jié)構(gòu)型車轍主要是由于在車輛荷載的反復(fù)作用下，路基或基層結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度不足形成的永久性變形反射至瀝青路面面層而形成。（3）失穩(wěn)型車轍主要是由于瀝青路面路面層材料強(qiáng)度不足以抵抗交通荷載的作用下產(chǎn)生的剪切應(yīng)力而造成失穩(wěn)、凹陷和橫向位移而形成。在高速公路出入口，一般公路的交叉路口等交通量大、車速又較低地區(qū)，更容易造成此類車轍病害，因?yàn)樵谶@些地方交通荷載對(duì)瀝青路面的作用時(shí)間長(zhǎng)，路面層材料失穩(wěn)，橫向位移和永久變形可能性加劇。（4）壓密型車轍主要是由于前期瀝青面層在碾壓過(guò)程中壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，后期在車輛荷載反復(fù)作用下逐步被壓密而形成的。以上是四種車轍類型的形成原因，從車轍的形成過(guò)程來(lái)看，在高溫作用下，瀝青軟化導(dǎo)致對(duì)骨料的約束力降低而促使骨架失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)面層發(fā)軟，在交通荷載（尤其是重載交通）反復(fù)作用下，容易產(chǎn)生車轍病害。

當(dāng)瀝青路面處于雨水較多且交通量（尤其是重載交通）較大時(shí)，路表水下滲至路面表面層瀝青混合料中，再經(jīng)過(guò)交通車輛的反復(fù)碾壓后，混合料內(nèi)部產(chǎn)生動(dòng)水壓力促使瀝青慢慢地從骨料表面剝離出來(lái)，進(jìn)而出現(xiàn)局部松散破損或裂縫等病害，如未能及時(shí)加以修補(bǔ)，剝落的石料被高速行駛的車輪帶出，最終逐漸在路面上形成坑槽。此外，瀝青老化嚴(yán)重也會(huì)促使其與集料的粘附性降低，在雨水沖刷與交通荷載的綜合作用下，瀝青混合料易松散，進(jìn)而形成坑槽。

水泥路面斷板主要是由于板內(nèi)應(yīng)力超過(guò)其極限彎拉強(qiáng)度而導(dǎo)致的。一是施工方面原因?；鶎硬牧蠌?qiáng)度不足，水穩(wěn)性不良，以致受力不均，出現(xiàn)應(yīng)力集中而導(dǎo)致的開(kāi)裂斷板;混凝土面板切縫不及時(shí)或深度不夠，車輛荷載過(guò)早通行。二是設(shè)計(jì)不合理。目前道路車流量遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)車流量，特別是重載車輛較多。

水泥路面拱起一是由水泥體積安定性不良所引起。二是由于路面伸縮縫設(shè)置不合理而導(dǎo)致外界環(huán)境溫度升高時(shí)混凝土面板不能自由膨脹，進(jìn)而形成道路兩側(cè)的混凝土路面面板發(fā)生明顯抬高路面起拱現(xiàn)象。

水泥路面面板錯(cuò)臺(tái)的原因：（1）相鄰面板下路基的不

均勻沉降導(dǎo)致的錯(cuò)臺(tái)。（2）相鄰面板間傳荷能力下降，如接縫處未設(shè)置傳力桿，導(dǎo)致荷載傳遞不足或中斷。（3）路表水通過(guò)板縫滲流至路基，在行車荷載的作用下引起沿板縫向上的唧泥，進(jìn)而引起板端脫空，從而導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)出現(xiàn)。

3 瀝青路面與水泥路面病害防治措施對(duì)比

針對(duì)瀝青路面出現(xiàn)的反射裂縫目前主要通過(guò)在無(wú)機(jī)結(jié)合料基層上鋪設(shè)玻纖網(wǎng)、土工織物等土工合成材料，撒布粘層油后再鋪設(shè)道路面層的方法防治基層裂縫反射至瀝青表層形成裂縫。

針對(duì)瀝青路面的疲勞裂縫，首選用級(jí)配良好、排水性好的砂礫石作為填料，以保證路基的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，最大限度地降低在車輛荷載作用下路基產(chǎn)生的不均勻沉降?；鶎硬牧线x用抗沖刷能力好干縮性能好、抗拉能力高的材料，相應(yīng)增大粗骨料含量，提高骨料的最大粒徑等措施。瀝青面層采用針入度大、延度大的瀝青，混合料類型采用密級(jí)配瀝青混合料，集料要求呈堿性、表面粗糙、制定堅(jiān)硬、嵌擠力強(qiáng)與瀝青粘附性好。條件允許的情況下，可采用抗疲勞裂縫和抗溫度裂縫均較好的SMA瀝青混合料和改性瀝青混合料。此外，可通過(guò)稀漿封層、微表處、超薄磨耗層等養(yǎng)護(hù)方式預(yù)防疲勞裂縫的產(chǎn)生。

瀝青路面車轍病害防治：根據(jù)外界氣候條件及使用部位選擇適宜的瀝青品種，并優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)。對(duì)于夏季高溫持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的地區(qū)，應(yīng)選用針入度較小、軟化點(diǎn)較高、耐老化性好及與集料粘附性好的瀝青，集料要具有棱角分明、表面粗糙、形狀接近立方體等特性，級(jí)配有助于形成具有嵌擠結(jié)構(gòu)的骨架空隙結(jié)構(gòu)或骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。

瀝青路面坑槽病害防治：瀝青路面的設(shè)計(jì)應(yīng)有足以抵抗車輛荷載的厚度，集料選用與瀝青有較高黏結(jié)力的堿性集料，級(jí)配宜選用水穩(wěn)性較好的密級(jí)配。拌制過(guò)程中嚴(yán)格控制拌和時(shí)間、攪和溫度及攪和的均勻性，當(dāng)路面出現(xiàn)一些可能使雨水下滲的病害或路面受損時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)清理或修補(bǔ)以免病害擴(kuò)展，形成坑槽。

水泥路面裂縫的防治：嚴(yán)格控制水泥混凝土板的切縫時(shí)間，混凝土一次澆筑距離不宜過(guò)長(zhǎng)，在下層混凝土初凝前澆完上層混凝土，混凝土振搗應(yīng)適度、均勻，及時(shí)采取灑水覆蓋等養(yǎng)護(hù)措施，對(duì)于路基強(qiáng)度不足地區(qū)，采取補(bǔ)強(qiáng)措施，防治路基的不均勻沉降，路面設(shè)計(jì)厚度應(yīng)滿足道路交通要求，尤其是重載交通地段。對(duì)于水泥混凝土路面出現(xiàn)的微小裂縫，可采用向縫隙中灌入瀝青砂和環(huán)氧樹(shù)脂的方法，對(duì)于較大的裂縫，需要將裂縫周邊敲出后用高壓噴槍清除縫內(nèi)殘留物，再沿裂縫四周噴射乳化瀝青，最后灌注瀝青砂。

水泥混凝土板的斷裂病害防治：應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程控制：在縮縫處沒(méi)有設(shè)置傳力桿時(shí)，應(yīng)設(shè)置脹縫。嚴(yán)格把控路基壓實(shí)過(guò)程中的壓實(shí)度與彎沉值，對(duì)于不良土質(zhì)路基，要采取諸如換填、強(qiáng)夯、擠密、化學(xué)加固等方法提高土體的地基承載力確保后期不產(chǎn)生不均勻沉降。對(duì)輕微斷裂，采取開(kāi)挖凹槽后用快凝細(xì)石混凝土回填填補(bǔ)。對(duì)于路基沉陷引起的嚴(yán)重?cái)喟澹瑧?yīng)采用整板更換的措施。

水泥路面起拱病害防治：水泥的體積安定性良好，加強(qiáng)對(duì)原材料的抽檢，避免堿集料反應(yīng)的發(fā)生。在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格控制水灰比、砂率及水泥用量，避免過(guò)大造成混凝土強(qiáng)度不足。合理設(shè)置脹縫、縮縫，避免路面熱脹冷縮引起拱起。此外，要盡量減少路基與基層之間的摩擦力，降低出現(xiàn)脹縫拱起的可能性。

水泥路面錯(cuò)臺(tái)病害防治：對(duì)于水泥混凝土板的輕微錯(cuò)臺(tái)，可利用瀝青混凝土填充與錯(cuò)臺(tái)處順接，或采用磨平機(jī)磨平錯(cuò)臺(tái)部分。對(duì)于較為嚴(yán)重的錯(cuò)臺(tái)就要挖除并鑿毛清理后重新澆筑同配比混凝土。

4 結(jié)束語(yǔ)

路面結(jié)構(gòu)組成、特性的不同決定了病害形成原因及防治措施的不同。在路面病害的防治過(guò)程中，應(yīng)以預(yù)防為主，認(rèn)真分析病害發(fā)生的原因，采取有針對(duì)性的整改措施，必要時(shí)采用多種措施綜合治理方法。

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