公路沥青路面病害的分析与防治

公路沥青路面病害的分析与防治

李鹏

【摘 要】沥青路面病害的形式、形成及危害沥青路面的主要类型有沥青表面处治、沥青贯入式、热拌沥青混合料和乳化沥青混合料路面等，沥青路面病害的原因是多方面的，有执行标准、设计、施工方面的原因；有交通最迅猛增加的原因；有原材料质量的原因。本文针对这些种导致路面破坏的各种原因简要阐述预防措施。

【关键词】公路 沥青路面 病害 分析 防治

1、引言

公路沥青路面较水泥混凝土路面具有表面平整、无接缝、噪声低、耐磨、振动小、施工期短、适宜分期修建以及维修方便等优势，因而在国内外广泛采用。我国公路和城市道路近20年来修建了大量沥青路面。但同时公路沥青路面也存在着大量病害。沥青路面病害的形式、形成及危害沥青路面的主要类型有沥青表面处治、沥青贯入式、热拌沥青混合料和乳化沥青混合料路面等，沥青路面病害的现象有：泛油、波浪、壅包、滑溜、裂缝、坑槽、局部沉陷、松散、车辙等九种。而沥青路面的裂缝尤其严重，其巾网裂，龟裂，纵缝，横缝等。其原因是多方面的，有执行标准、设计、施工方面的原因；有交通最迅猛增加的原因；有原材料质量的原因。本文针对这些种导致路面破坏的各种原因简要阐述预防措施。

2、公路沥青路面病害的类型、成因

2.1裂缝类

2.2.1.纵向裂缝。纵向裂缝一种发生在紧急停车带或路肩部位，其形状是沿路肩边缘向内逐步扩大，呈纵向弧形；另一种是发生在行车道部位，多为纵向条带状，裂缝两端未延伸到路堤边缘。发生纵向裂缝的原因是由于地基处理不当，施工时未作预压，路基密实度不均匀；摊铺时间过长或接缝处理不当，接缝处压实未达到要求而产生的不均匀沉降，在行车作用下所形成裂缝。

2.1.2横向裂缝。一方面由于基层失水产生收缩形成规则的横向裂缝，另一方面沥青混凝土面层或基层由于温度骤降而发生温缩形成裂缝，方向一般与道路中线垂直。土基干缩或冻缩产生的裂缝，也以横缝的形式居多。

2.1.3龟裂、网裂。由于路面整体强度不足、基层湿软、沥青路面层老化，稳定性下降，以及路面材料配合不当或未拌和均匀造成；也可能是路面出现横向或纵向裂缝后未能及时封填使水渗入下层所致。

2.2变形类

2.2.1车辙。指道路延长方向集中车轮通过位置上所产生的连续的纵向变形。原因：沥青混合料具有一定的蠕变和应力松弛特性，在行车载荷作用下，当沥青混合料的受力超过其弹性极限和屈服点，就可能产生塑性变形，不断积累形成车辙；沥青混合料配合比不好，热稳定性不足，细集料偏多，集料未形成嵌锁结构，沥青用量偏高、针人度偏大或者沥青质量不好，均易造成车辙的形成；由于雨水渗透侵蚀基层表面的粉料，使基层软化也会产生车辙；特殊的道路交通条件，如大量重型或超载车辆在路上行驶，由于其单轴载荷加大，亦容易产生车辙。

2.2.2沉陷。小面积沉陷一般是由于基层局部成形不足，强度不够，在行车荷载和自然因素等作用下形成，路面发生龟裂，当水渗入后将已经损坏的路面进一步软化，致使面层发生沉陷。大面积沉陷则往往是由于填方路基的不均匀沉降或局部滑移引起的。桥头的沉陷原因包括地基地质条件、填料、施工材料，以及设计、结构、施工方面诸多因素，直接原因是刚性桥台结构与柔性路堤处在行车荷载的反复作用下，填土自身固结沉降过程中产生较大的差异沉降变形。

2.2.3推移和壅包。在水平力作用下，沥青路面层的抗剪强度不足造成。多数壅拥包是由于使用的沥青稠度偏低，用量偏多，热稳定性不好，以及沥青混凝土面层过厚导致。基层或下面层未能充分的压实，导致强度不足，受车载作用发生相对位移。

2.3松散类

2.3.1坑槽。沥青混凝土路面较为常见的病害，往往都有一个形成过程，开始时是局部的龟裂松散，在行车荷载和雨水等自然因素的作用下逐步形成。其产生原因：(1)施工时混合料温度太高沥青老化，粘结力降低，脆性增加，在行车载荷作用下易形成坑槽；混合料温度太低，使摊铺不够均匀，压实不充分，导致压实度不够；(2)下面层标高控制不严，导致沥青上面层结构厚度不够，从而在行车载荷作用下，这部分首先产生破坏，形成坑槽；(3)路面裂缝后，水渗到基层，在行车载荷作用下，基层可能发生松散、沉陷，从而造成面层进一步龟裂，如此反复循环，沥青面层将发生脱落沉陷，形成坑槽；(4)混合料摊铺时，下层的表面不够清洁，含有过多的泥灰等杂物，使得相邻两层之间不能有效的粘结而容易形成坑槽；(5)在公路开始运营后，因翻车和车辆维修等原因，汽车用油等有机物渗入路面空隙，沥青被稀释后，粘结力下降，集料散失后形成坑槽。另外车辆刮撞或千斤顶的使用，都可以形成坑槽病害。

2.4其他

2.4.1泛油。形成泛油的主要原因：混合料组成设计不当，混合料中沥青用量过多、空隙率过小、沥青稠度太低，在车辆荷载反复碾压下，多余沥青由下部泛到路表形成病害；在沥青混合料拌和时，如细料含量过少，混合料比表面积较小，则沥青用量相对较多，也易泛油；因摊铺时混合料产生离析，局部细料过分集中也易泛油。

2.4.2翻浆。多种因素综合作用下的结果：基层用料不当，或拌和不均，细料过多，使得材料水稳性差，遇水后软化，在行车作用下浆水上冒；低温季节施工的半刚性基层，强度增长缓慢，而路面通车过早，在行车和雨水作用下使基层表面粉化形成浆水。

3、公路沥青路面病害的成因分析

3.1结构设计不合理。沥青面层结构选用不当、混合料类型不合理。根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求，宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料，尽量采用小粒径沥青砼，以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗入。

3.2环境温度、交通荷载等因素的影响。沥青路面初期产生的裂缝对沥青路面使用性能常无明显影响，但由于半刚性基层自身干缩和温缩应变胀缩产生的拉应力超过半刚性基层自身的极限抗拉强度，使其从强度薄弱处产生断裂。随着路面使用时间的延长，已有的裂缝逐渐向上扩展到路表，横向裂缝不断增加。缝宽不断增大，横向裂缝再不断附生纵向裂缝，最终形成大小不等独立板块，在表面水的作用下，致使裂缝附近基层的含水量加大，甚至饱和。其结果是路面强度明显降低．在大量行车荷载反复作用下，产生冲刷、唧浆和沉陷等现象．聚终导致路面很快产生结构性破坏，使道路结构逐渐丧失承载能力。

3.3油路补强段的路面厚度考虑不足。为充分利用老路并节约土地及投资，利用旧路的线位及结构层。按照公路补强设计的一般要求和科学态度，宜先对所利用的路段状况进行客观评估，根据旧路的状况(特别是强度弯沉指标)确定利用旧路的方案及补强厚度。但设计单位没有认真细致的调查，大致给出一个补强厚度及路段桩号就草草了事，结果导致许多补强路段补强后弯沉值大于设计值，造成新路强度不足，早期破坏严重。

3.4路面施工。对原材料检验不严，对沥青混合料的配合比控制不够，特别是矿粉和沥青用量不准，使沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等。施工机械设备陈旧、不配套，使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、平整度等受到很大影响。沥青混合料加热温度过高，沥青和矿料拌和时，沥青便被矿料的高温灼焦、沥青老化，使路面强度不足，产生松散、坑槽等病害。碾压温度过高，造成温度过高的原因有两种情况：一是沥青混合料出厂温度超过规范规定的上限值；二是沥青混合料出厂温度虽然在规定的范围内，但接近高限，如果运距较短，摊铺碾压又很及时，就会使碾压温度超过规范高限。如果碾压温度过高，混合料就压不实，就会出现推移，发生微裂。

4、公路沥青路面病害的防治措施

4.1提高路基工作区的强度和稳定性。路基是路面的基础，路基工作区又是路基经受行车荷载影响较大的深度区域，该深度区域具有足够的强度和整体稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要。必须严格控制路基的填筑工艺，确保路基强度。填筑材料首选石、砾、砂类土，其次选用含砾、砂低液限粘土，再次选用低液限粘土。粉质土和有机土不能用于填筑路基。而在路基路面设计时，车辆荷载是按标准的额定轴(BZZ一100)考虑的，当公路建成后，路基工作区的深度已经是固定成型了。公路交付使用后，当公路上车辆超载运行时。路基工作区的深度必将会随之加大。由于超载的缘故。路基工作区的实际深度超出了预设深度，这样未经处理的超出部分的路基强度、稳定性、剐度明显不足，在实际使用中，路基路面就会产生裂缝、沉陷、车辙、变形过大等病害。

4.2严格控制施工质量。严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。半刚性基层碾压完成后，要及时养生。半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。透层或封层完成后，应尽快铺筑沥青面层。沥青砼施工期间，交通管制必须有专人负责，禁止非施工车辆上路，防止上路机械漏油，保持路面干净整洁。

4.3选择防裂性能好的材料。选用抗冲刷能力好，干缩、温缩系数小、抗拉能力高的半刚性材料作基层，最好使用温度膨胀系数低的骨料。选用松弛性能好的优质沥青做面层，保证沥青的针入度、延度等指标；在缺少优质沥青的情况下。应采用某些添加剂或聚合物。以提高沥青的低温抗裂性能及高温稳定性能。在稳定度满足要求的前提下。选用针人度较大的沥青作两层。采用密实型沥青混凝土面层，空隙率对面层的疲劳寿命有很大影响，密实型沥青混合料在使用中沥青硬化缓慢，同时也延缓了裂缝的扩展。沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性好的材料。如果集料呈酸性，则应填加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低集料的含水量，尽可能使用人工砂代替原形颗粒的天然砂。

4.4道路的养护。围绕建设与养护、维修与预防的关系，随着路网的不断完善，只有长期保持良好的路面使用性能，道路建设的巨额投资才能充分发挥其投资效益，而长期保持路面良好的技术状况必须有一个强有力的养护维修支持系统来保障。在路面养护和维修的关系上，长期以来人们总是习惯于等到路面开始出现损坏后，才对它进行维修，而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施，并不考虑路面是否已经有了某种损坏。当路面刚出现病害先兆时，及时对路面进行养护要比发生大的病害后处理简单，节省费用，说明重视预防性养护的经济意义。

5、结语

公路沥青路面病害是多样的，其产生原因也各不相同，但是具有相当的普遍性和后果严重性，这就要求公路养护部门和单位认真贯彻 “预防为主、防治结合”的方针，认清沥青路面病害发生的本质，及时采取预防措施消除隐患，将路面病害带来的损失降到最小，切实通过公路的养护达到提高路基路面的耐久性，延长沥青路面的使用周期，保持其强度、刚度、几何形态的稳定性，提高投资效益。与此同时，应加强对路面病害新技术、新处治方法的研究，把路面养护水平提高到一个新的台阶。