瀝青混凝土路面早期破壞的原因

孫立新,韓曉莽

(杜蒙縣公路管理站)

1 前 言

在高速公路的建設(shè)中,我國(guó)的絕大部分高速公路都采用瀝青混凝土路面。瀝青混凝土面層具有良好的力學(xué)性能和較好的耐久性以及行車(chē)舒適性,適合于各種車(chē)輛的通行,并具有堅(jiān)實(shí)、耐久、平整、良好的抗滑、防滲、耐疲勞的性能和抗高溫開(kāi)裂的溫度穩(wěn)定性,但是隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速、協(xié)調(diào)發(fā)展,交通量的不斷增長(zhǎng),我國(guó)道路交通量日益增大,車(chē)輛迅速大型化且嚴(yán)重超載,使公路路面面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。很多高速公路瀝青路面均呈現(xiàn)出一定的早期破壞,如開(kāi)裂、泛油、剝落、車(chē)轍等現(xiàn)象,有的高速公路甚至當(dāng)年通車(chē)即發(fā)生了病害,正常維修期大大提前,直接影響了車(chē)輛的運(yùn)行,也增大了養(yǎng)護(hù)管理資金的投入。對(duì)此,調(diào)研組就其原因及對(duì)策作了詳細(xì)的分析。

2 高速公路瀝青路面早期破壞的原因

目前我國(guó)高速公路瀝青路面出現(xiàn)的早收縮和半剛性基層的干縮引起;路基壓實(shí)度不足也會(huì)引起這種期破壞和損壞高速公路瀝青路面的設(shè)計(jì)使用壽命為 15年,如果通車(chē) 1～3年內(nèi)就發(fā)生嚴(yán)重病害和較大面積損壞,可視為早期破壞。調(diào)研組對(duì)我國(guó)高速公路瀝青路面發(fā)生的早期破壞類(lèi)型歸納如下。

(1)水損壞。隨著時(shí)間的推移,特別是長(zhǎng)期下雨后,路面的顏色愈來(lái)愈黑,并出現(xiàn)輪跡處路面向兩邊推擠而隆起,輪跡處繼續(xù)沉陷,再發(fā)展,靠近輪跡的隆起部分破損,很快就出現(xiàn)面層松散、剝落、坑槽等。松散的集料表面光溜溜的,瀝青膜已剝落貽盡,這是典型水損害現(xiàn)象。

(2)裂縫。路面裂縫是路面早期破損最常見(jiàn)的病害之一,它的危害在于從裂縫中不斷進(jìn)入水份使基層甚至路基軟化,導(dǎo)致路面承載能力下降,加速路面破壞,其中包括橫向裂縫和縱向裂縫兩部分。

①橫向裂縫。橫裂縫橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類(lèi)。荷載性裂縫是由于路面設(shè)計(jì)不當(dāng)和施工質(zhì)量低劣,或由于車(chē)輛嚴(yán)重超載,致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其疲勞強(qiáng)度而裂縫。非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式,它有兩種情況:瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫。這種病害比較普遍,主要由于瀝青面層溫度病害。

②縱向裂縫。縱向裂縫可分為兩種情況:一種情況是由于路基壓實(shí)度不均勻,路面不均勻沉陷而引起的,如發(fā)生在半填半挖處的裂縫。另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時(shí),兩幅接茬未處理好,在行車(chē)載荷作用下,易形成縱縫。有時(shí),車(chē)轍邊緣也會(huì)有縱裂縫。縱向裂縫,大多發(fā)生在半填半挖路基或路面加寬處,主要由路基的不均勻沉降造成;

(3)龜裂。龜裂又稱(chēng)網(wǎng)裂,通常是由于路面整體強(qiáng)度不足,基層軟化,穩(wěn)定性不良其初始形態(tài)是沿輪跡帶出現(xiàn)單條或多條平行縱縫,逐漸在縱縫間出現(xiàn)橫向或斜向連接縫,等原因引起的,瀝青路面老化變脆,也會(huì)發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫。一般多發(fā)生在行車(chē)道輪跡形成龜裂,主要由路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足引起,這種病害在我國(guó)早期修建的高速公路上較為普遍。

(4)車(chē)轍。車(chē)轍變形車(chē)轍是在行車(chē)載荷重復(fù)作用下,路面產(chǎn)生累積永久性的帶狀凹槽,表現(xiàn)為沿行車(chē)帶出現(xiàn)橫向高差,主要是由于瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)不合理、穩(wěn)定性差或由于基層及面層施工時(shí)壓實(shí)度不足,使輪跡帶處的面層和基層材料在行車(chē)荷載反復(fù)作用下出現(xiàn)固結(jié)變形和側(cè)向剪切位移引起;另外,重載或超載車(chē)輛過(guò)多也是產(chǎn)生車(chē)轍的重要原因。

(5)波浪。主要原因是路面組成材料設(shè)計(jì)不合理或施工質(zhì)量差,導(dǎo)致路面材料不足以抵抗車(chē)輪水平力的作用;在縱坡段,由于高溫的原因也會(huì)出現(xiàn)這種病害。

(6)松散。原因主要是采用的瀝青粘結(jié)力差,瀝青用量偏少,或所用的礦料過(guò)濕,鋪撒不勻,或所用的嵌縫料不合規(guī)格而未能被瀝青粘牢。對(duì)表處面層還會(huì)產(chǎn)生大面積松散、唧泥現(xiàn)象,從而導(dǎo)致瀝青面層脫落。在我國(guó)早期的高速公路上曾出現(xiàn),現(xiàn)在主要出現(xiàn)在水損壞嚴(yán)重的路段上。

(7)坑槽。主要原因是面層的網(wǎng)裂、龜裂后不及時(shí)養(yǎng)護(hù)而逐漸形成的。另外基層局部強(qiáng)度不足,在行車(chē)作用下也易產(chǎn)生坑槽。是由龜裂和松散等其他損壞進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。

(8)沉陷。一般是由基層局部成形不足,強(qiáng)度不夠,在行車(chē)載荷和自然因素等作用下形成的。對(duì)于大面積沉陷往往是由于路基(高填方地段)不均勻沉降或局部滑移面引起的。主要原因是路基壓實(shí)度不足引起,特別是在一些高填方和壓實(shí)困難的半填半挖路段以及構(gòu)造物兩端出現(xiàn)。

(9)凍脹和翻漿。多發(fā)生在北方和東北地區(qū)挖方或填挖交界的路段,主要是由于路基排水設(shè)計(jì)不合理,造成路基含水量過(guò)大引起的冬季凍脹春融翻漿。

(10)剝落。如果瀝青混合料中使用了中性或酸性石料,將會(huì)造成集料與瀝青之間的粘附性不足,在行車(chē)荷載的作用下,集料從路面剝落,使路面形成麻面,進(jìn)而可能發(fā)展成為坑槽、松散等病害;施工時(shí)混合料離析也是產(chǎn)生剝落的原因之一。

(11)泛油。瀝青混合料中瀝青含量過(guò)多,空隙率較小,高溫穩(wěn)定性差,是產(chǎn)生泛油的主要原因。從調(diào)查結(jié)果分析,目前我國(guó)高速公路瀝青路面的早期破壞主要表現(xiàn)為裂縫、車(chē)轍、沉陷、泛油等,由于惡劣天氣原因以及抄造車(chē)原因水損壞和松散也時(shí)有發(fā)生,重度類(lèi)型的損壞由于及時(shí)的養(yǎng)護(hù)已經(jīng)很少出現(xiàn)。