公路瀝青混凝土路面病害與防治

任興榮

（河北省石家莊市公路橋梁建設集團）

1 瀝青混凝土路面的病害及其分類

1.1 損壞類型

路面產生損壞的原因是多方面的（車輛荷載、氣候與環境、施工與管理、養護等）,結構損壞所表現出的形態和特征也是多種多樣的。各種損壞對路面結構完好程度和路面使用性能有不同程度的影響,需采取不同的養護或改建對策。因此,要依據損壞的形態、特征和原因,對損壞進行分類,并對每一類損壞規定明確的定義。路面常遇到的損壞類型,可按損壞模式和影響程度的不同而分為裂縫或斷裂類——路面結構的整體性因裂縫或斷裂而受到破壞；永久變形類——路面結構雖仍保持整體性,但在各種因素的作用下外形產生較大的變化；表面損壞類——路面表層部分出現的局部缺陷,如材料的散失磨損等；接縫損壞類——水泥混凝土接縫及其鄰近范圍出現的局部損壞。

1.2 損壞分級

各種路面損壞都有一個產生和發展的過程。不同程度的損壞對于路面使用性能有不同程度的影響。例如,裂縫初期,縫隙細微,邊緣處材料完整,因而對行車舒適性的影響極小,裂縫間也尚有較高的傳荷能力；而發展到后期,縫隙變得很寬,邊緣處嚴重碎裂,行車出現較大顛簸,而裂縫間已幾乎無傳荷能力。因而,為了區別同一種損壞對路面使用性能的不同影響程度,對各種損壞須按其影響的嚴重程度劃分為幾個等級（一般2～3個等級）。對于斷裂或裂縫類損壞,分級時主要考慮對結構整體性影響的程度,可采用縫隙寬度、邊緣碎裂程度、裂縫發展情況等指標表征。對于變形類損壞,主要考慮對行車舒適性的影響程度,可采用平整度作為指標進行分級。對于表面損壞類往往可以不分級。

2 瀝青混凝土路面破壞的預防與處理

2.1 基層對瀝青路面病害形成的影響分析

（1）基層反射裂縫

半剛性基層瀝青路面最大的缺陷之一,隨著溫度與濕度的變化容易產生收縮裂縫,然后自基層向上擴展到瀝青表面形成反射裂縫。裂縫的出現往往是瀝青路面損壞加劇的開始,導致雨水沿裂縫下滲,軟化半剛性基層造成基層強度不足而形成唧漿、沉陷、啃邊等病害。在行車荷載特別是重車、超重車的反復作用下,使瀝青結構層底面產生的拉應力超過材料的疲勞強度,底面先開裂并逐漸向上擴展到路表；或者基層開裂后,當行車荷載通過時基層裂縫兩端部之間將會產生豎向位移差,在面層中引起面層剪切搓動和剪切疲勞而導致開裂。

（2）基層厚度對病害形成的影響分析

由于目前施工水平、施工設備、施工管理等的限制,以及市政工程重視工期、忽視質量等的特點,很容易因施工缺陷而引發路面病害的形成。根據多年調查發現,基層缺陷是誘發瀝青路面龜裂唧漿的主要原因,主要體現在基層厚度、分層施工中上下基層的分層厚度以及上下基層分層施工的時間間隔等三方面。為了保證壓實度必須采用分層施工。特別目前車輛超載情況又較嚴重,基層厚度與分層對路面早期破壞的影響是相當嚴重的。

（3）基層強度對路面病害形成的影響分析

有些路段不存在分層施工的情況仍存在路面唧漿,究其原因,主要是基層局部強度不足所造成。在施工過程中,由于基層局部拌和不均、壓實不足和粗細集料離析而造成半剛性基層未形成整體強度,開放交通后基層的局部缺陷引起面層開裂,雨水沿著裂縫浸入后產生唧漿,將基層的細集料和膠結材料隨泥漿一起向上涌出,基層整體強度進一步下降而使得面層狀況惡化,形成網裂和局部沉陷。

2.2 瀝青面層對瀝青路面病害形成的影響分析

瀝青路面的耐久性也主要依賴于瀝青與集料之間的粘附程度,雖然施工方法、交通條件、環境因素以及混合料的性質對瀝青路面的性能有影響,但水和礦料的作用是影響瀝青路面耐久性的主要因素之一。無論在冰凍地區還是南方多雨地區,水損害都可能發生。

（1）水浸入瀝青路面內部的途徑

瀝青路面盡管空隙率較小,但是絕對不透水是不可能的,如果瀝青面層產生了裂縫,表面水便從裂縫透入路面結構層中。在地下水位接近地表的地段,特別是路基填土不高時,地下水可通過毛細作用進入路面結構層中；特別在冬季,由于路基上層和路面底基層都可能處于潮濕或過分潮濕狀態。瀝青面層雖不是完全不透水,但卻能阻礙路面結構層和土基中水分蒸發。研究資料表明,水分從瀝青面層中蒸發出來要比透進去困難得多、慢得多。浸入路面結構層中的水使結構強度降低,瀝青與集料的粘附性下降,從而導致瀝青路面過早破壞。

（2）瀝青面層空隙率的分析

造成路面表面層的大空隙率的原因是多方面的,主要包括以下幾方面。①路面壓實度不足是導致路面空隙率過大的主要原因之一。②本身的集料級配組成不合理是導致路面空隙率過大的根本原因。③面層施工時出現粗細集料的離析,造成不均勻性。由于空隙率過大,特別在潮濕多雨地區,連續下雨的季節其面層結構實際上長期處在飽水狀態,在車輪荷載的作用下部分路面結構的水變成了有壓水,特別是夏季瀝青路面溫度高達50～60℃,導致面層內的水溫升高加劇了集料上的瀝青薄膜的剝離,造成路面松散脫落,最終形成麻面、松散、坑槽、唧漿等病害。

（3）面層壓實度的分析

瀝青混合料的壓實度越高,其空隙率就越小,其穩定度、抗拉強度和勁度就越大,其疲勞壽命就越長,在使用過程中產生的壓縮變形也就越小（抗車轍能力就越強）,從而使瀝青面層的初期良好平整度和其他優良品質能維持較長的時間,具有優良的耐久性,但集料也越容易被壓碎。足夠的壓實度是保證瀝青混凝土的質量,使其物理力學性質和功能特性符合設計要求的重要環節,也是瀝青面層施工的最后一道工序。

（4）減少瀝青路面水損害的措施

既然瀝青路面的水損害來源于瀝青膜從集料表面的剝落,提高瀝青與集料的粘附性和抗剝落性主要是從集料與瀝青本身的性質、加抗剝落劑等方面來考慮。集料方面主要采用親油性的堿性集料、保證集料表面潔凈、對集料進行預處理以交換集料表面易被水移動的離子等；瀝青方面主要是提高瀝青本身的粘度以增強其抗剝落性能,主要可采用橡膠或樹脂改性瀝青,在日本瀝青路面鋪裝綱要中還規定使用針入度較小的瀝青作為抗剝落的一種措施；抗剝落劑能使瀝青表面帶有與集料表面相反的電荷,從而使瀝青表面張力減少,促使集料表面更加濕潤,達到增強瀝青與集料之間的粘性的目的,實踐表明在面層結構中摻加抗剝落劑能有效的改善瀝青與集料的粘附性,提高路面的使用性能。

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