高速公路瀝青路面耐久性及早期損壞分析

文/萬志青、熊萍花

1 前言

目前，改性瀝青、SMA 和礦物纖維材料在高速公路上得到廣泛應(yīng)用，大大提高了高速公路的施工技術(shù)水平。然而，從總體上看，其初期階段的損壞十分嚴(yán)重，并且浪費(fèi)了大量資源，致使高速公路的經(jīng)濟(jì)效益逐漸降低。高速公路瀝青路面耐久性具有兩個方面的不足：一方面，瀝青路面初期破損嚴(yán)重。根據(jù)調(diào)查，一些高速公路路面在運(yùn)行一到兩年后，損壞較大，且我國各地區(qū)存在不同程度的瀝青路面初期破壞。另一方面，損壞的范圍比較廣泛且嚴(yán)重，損壞不只限于瀝青面層，還有基層的損壞，嚴(yán)重情況下需要進(jìn)行道路改造[1]。

2 高速公路瀝青路面耐久性損壞原因探析

2.1 瀝青質(zhì)量原因

瀝青材料的最大功用是防水防潮，并且其是一種有機(jī)膠凝材料。由于這種材料具有正反兩方面質(zhì)量效果，因此如果使用的瀝青質(zhì)量不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，就會導(dǎo)致車輪行駛時的附著力差，從而降低瀝青路面的抗車轍性，同時還伴隨著水平裂縫，對溫度更為敏感，進(jìn)而可能會發(fā)生路面開裂。嚴(yán)格來說，中國瀝青質(zhì)量比某些號稱進(jìn)口的瀝青質(zhì)量要好。譬如南方的50 號瀝青以及高粘類、高模量的改性瀝青等。如果談到瀝青中有效瀝青物質(zhì)含量多，則可以想到瀝青本來就是石油提煉后的渣油，提煉越不充分的工藝和裝置，留下的瀝青中有效物質(zhì)就越多，那么不是更好質(zhì)量嗎？因此，不用擔(dān)心國內(nèi)得不到好的瀝青。補(bǔ)充一點(diǎn)，國內(nèi)很多瀝青的原油來源于中東，其中也不乏用于路面鋪設(shè)的優(yōu)質(zhì)瀝青，而且國內(nèi)對瀝青的改性加工能力更是國際一流的。

2.2 集料質(zhì)量不合格

施工過程中，如果工程的集料質(zhì)量不能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就會導(dǎo)致級配比設(shè)計的誤差較大，致使路面出現(xiàn)早期破損現(xiàn)象[2]。集料在使用過程中應(yīng)盡可能大，整體尺寸接近立方體，也可以使礫石棱角出現(xiàn)粗糙。這種做法的目的是加大瀝青材料的摩擦力度，從而提升瀝青混合料的抗車轍能力。除此之外，還要在一定程度上使用人工砂，控制自然砂的使用量，減少泥漿使用量。另外，在工程施工過程中，工作人員還要注意控制礦粉用量。

2.3 混合料配合比不恰當(dāng)

在工程設(shè)計過程中，瀝青混合料的配合比按照規(guī)定必須保持在平衡范圍內(nèi)；也就是說，配合比應(yīng)該將材料的耐久性和穩(wěn)定性考慮進(jìn)來。據(jù)調(diào)查，高級路面的瀝青材料是以馬歇爾試驗為準(zhǔn)，這種試驗要求瀝青材料必須進(jìn)行多次配合比設(shè)計，然后使用拌和設(shè)備進(jìn)行拌和試拌，如果這種試驗?zāi)軌蚍蠘?biāo)準(zhǔn)，才可以定為最終配合比。

2.4 高速公路施工單位管理失當(dāng)

在高速公路鋪設(shè)瀝青路面時，由于施工單位的修筑意識薄弱，許多管理者管理能力比較低，在施工過程中往往會有偷工減料、投機(jī)?；那闆r存在，瀝青材料缺失就是其中一環(huán)。除此之外，一個施工單位的管理機(jī)構(gòu)多如牛毛，還會造成工程成本的增加，這也使眾多的管理機(jī)構(gòu)中想要得到一個穩(wěn)妥的建議不會那么容易。各機(jī)構(gòu)為了自己的利益勾心斗角，并且從自身的利益出發(fā)提出建議，因此施工單位要想得到一個科學(xué)合理的高速公路瀝青路面設(shè)計建議就非常難，這也是造成瀝青路面初期破損十分嚴(yán)重的原因。施工單位的管理水平不能適應(yīng)當(dāng)今高速公路修筑的發(fā)展，且在鋪設(shè)瀝青材料過程中，施工單位在調(diào)試瀝青材料配合比時，往往從固定模式出發(fā)，不知變通的進(jìn)行配比，一方面提高造價成本，另一方面照搬原來的設(shè)計方案，很少進(jìn)行實地測量和勘查，對高速公路瀝青路面的耐久度、結(jié)構(gòu)體系、建筑用材等方面設(shè)計考慮較少。

3 瀝青路面早期損壞形式分析

我國高速公路的瀝青路面早期破壞形式呈現(xiàn)多種多樣的特點(diǎn)。以下是一些較為常見的破壞形式：

由于我國地形不同，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，致使修筑高速公路時也呈現(xiàn)出地質(zhì)條件多變的特點(diǎn)。以西部地區(qū)為例，其多為軟土地基，軟土路基可能發(fā)生沉降，造成公路路面發(fā)生沉降。根據(jù)分析，高速公路在修筑過程中遇到軟土路基時，施工隊大多會采取一定的解決措施。但是也不排除出現(xiàn)處理措施不到位的情況，而這種現(xiàn)象就會導(dǎo)致軟土路基會下沉，嚴(yán)重威脅行車安全。

橋頭跳車。橋頭跳車現(xiàn)象是高速公路上常見的現(xiàn)象，這是由于橋頭填筑的地基沉降和部分壓實效應(yīng)引起的，由于一部分橋頭填土的壓密效果不符合標(biāo)準(zhǔn)，致使橋頭跳車現(xiàn)象屢見不鮮。

瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)損壞、水循環(huán)系統(tǒng)不暢以及嚴(yán)重的積水現(xiàn)象。由于瀝青路面材料的吸水性不強(qiáng)，再加上施工時不注重道路雨水的清潔與維護(hù)，高速公路兩旁地下水管道淤塞，導(dǎo)致水循環(huán)不暢，大量的雨水在瀝青路面上堆積，嚴(yán)重?fù)p害了瀝青路面，造成瀝青路面的早期嚴(yán)重破損。

4 瀝青路面早期破損的解決方案

4.1 科學(xué)合理選擇瀝青材料

建筑材料的質(zhì)量與用量的選用關(guān)系到整個工程的質(zhì)量和安全，因此高速公路在選擇鋪設(shè)材料時，首先會選用瀝青材料。而選擇瀝青材料時，需要注意以下三點(diǎn)要求：穩(wěn)定的質(zhì)量、較低的含蠟量以及性能穩(wěn)定。在選擇過程中，施工單位不僅會關(guān)注瀝青材料的出廠指標(biāo)，還會對瀝青材料進(jìn)行薄膜烘箱試驗。這樣做的目的是對瀝青材料進(jìn)行質(zhì)量檢查，并從中觀察材料的性能變化。上述問題中，我們談到瀝青材料的抗車轍性能方面，瀝青材料最大的特點(diǎn)是：瀝青的抗車轍能力會隨著瀝青軟化的不斷提高而達(dá)到性能的極致。因此，高速公路在鋪設(shè)瀝青材料時，應(yīng)選擇軟化點(diǎn)較高、熱損失較低的瀝青材料[3]。

4.2 優(yōu)化瀝青材料配合比

如今，我國對瀝青材料的標(biāo)準(zhǔn)有了一定程度的管控，施工單位使用的材料級配優(yōu)化方法是目前高速公路路面以及交通安全保障的關(guān)鍵。瀝青材料設(shè)計者在對配合比進(jìn)行試驗時，會選擇科學(xué)合理的配合比，這樣做不僅能夠使瀝青材料具有良好的防滑性，而且還能增加瀝青路面的耐久性，防止高速公路瀝青路面出現(xiàn)早期破壞的現(xiàn)象[4]。

4.3 改善結(jié)構(gòu)設(shè)計

眾所周知，半剛性路面基礎(chǔ)能夠轉(zhuǎn)化為復(fù)合路面的形式，且能夠在半剛性路面添加柔性瀝青混凝土，以此有效減少出現(xiàn)高速公路基體的沖擊開裂現(xiàn)象，并且在基體中添加分級礫石或分級混凝土還能起到保護(hù)基體的過渡層作用。除此之外，施工單位還需要對路面的排水設(shè)施進(jìn)行維護(hù)和改善，在高速公路瀝青路面以及道路兩旁廣泛使用透水層進(jìn)行排水或者鋪設(shè)排水管道，使得瀝青路面上的積水能夠順著透水層或者排水管道排放出去，進(jìn)而起到減少結(jié)構(gòu)層的破壞和保護(hù)瀝青路面的效果；開展路面排水設(shè)施的日常維護(hù)，保持良好性能，減少路面損壞，從而有效提高路面的使用壽命[5]。

4.4 瀝青路面的“人性化”設(shè)計

在高速公路的設(shè)計建設(shè)中，設(shè)計瀝青路面道路線條應(yīng)具備合理性。而優(yōu)化高速公路線形（立體線形和平面線形），良好且合理的高速公路線條設(shè)計不但有助于美化環(huán)境，而且還可以幫助司機(jī)減少開車疲勞，從而避免交通事故在無意間發(fā)生，使司機(jī)的出行條件更為方便、快捷、舒適。在高速公路瀝青路面的設(shè)計建設(shè)中，應(yīng)該注意到以下一些情況：首先，應(yīng)盡量想到的是曲線道路，而不是充滿隱患的直線道路。因為車輛在曲線行駛時的速度和注意力均比在直線路面行駛時要強(qiáng)，而這樣的高速公路建設(shè)規(guī)劃也被證明是具有人性化的；其次，在高速公路瀝青路面的建設(shè)中，還要貫徹優(yōu)美環(huán)境及人性化的觀點(diǎn)，充分考慮上述兩種情況，合理的、整體的規(guī)劃高速公路。再具體一些就是道路線條的設(shè)計，應(yīng)很好地吸引住司機(jī)的視野，尤其是在將要轉(zhuǎn)彎的地方等；瀝青路面的縱斷面線形要與平面保持基本平衡，道路縱切曲線以及其半徑必須合理，進(jìn)而加強(qiáng)瀝青路面的平衡感；最后，還要注重高速公路道路的排水情況，這一點(diǎn)至關(guān)重要[6]。

5 結(jié)語

本文針對高速公路瀝青路面的耐久性進(jìn)行了多方面的研究和考察，在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，研究瀝青路面早期破壞的原因，然后結(jié)合部分瀝青道路在具體實踐中進(jìn)行了研究，提出了瀝青路面早期破壞的解決措施，以此為相關(guān)研究人員提供借鑒和參考。