高速公路主要病害分析

摘 要:瀝青路面是我國高速公路路面的主要結構形式，瀝青路面是直接承受車輛載荷和自然因素的結構層，關系著行車是否安全、快速、經濟、舒適。許多高速公路建成后，受交通量迅速增長、車輛大型化、超載嚴重、行駛渠道化等因素影響，瀝青路面遠未到達使用年限即出現裂縫，坑槽、車轍、沉陷等病害。其中，大多數病害為瀝青路面水損害，與水的作用有著直接或間接的關系。本文就著重分析瀝青路面水損害的表現和原因。

關鍵詞:公路病害 水損害 原因分析

中圖分類號:U416.217\t\t文獻標識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0115-01

瀝青路面工程普遍存在的兩大問題，耐久性和路面結構的早期損害問題都亟待解決。有一些高速公路在建成后通車不久，短的幾個月，長的兩三年，都出現了水損害。通過對路面損害現象的調查、研究，道路科研工作者通過反復地分析、論證發現，瀝青路面的早期破壞現象大多與水有關，水損害已經成為路面早期破壞現象的最主要元兇之一。

1 水損害的定義

所謂水損害，是指:瀝青路面處在存在空隙水的工作條件下，由于行車動態載荷或水的凍融循環作用，導致路面空隙中的水不斷產生動水壓力或真空負壓抽吸的反復循環沖刷力或冰凍膨脹力，致使水分逐漸侵入瀝青與集料的界面，造成瀝青從集料表面脫落、瀝青混合料內部逐漸喪失黏合力、路面結構性能下降并伴隨麻面、松散、掉粒、坑洞、唧漿、網裂、轍槽等病害的發生，同時誘發其他路面病害的損害現象。

2 早期水損害的表現形式

2.1 唧漿

水透過瀝青面層(二、三層)并滯留在半剛性基層的頂面，在大量快速行車作用下自由水產生很大的壓力，形成動水。在動水的沖刷下，基層表面的粉質部分如水泥、石灰、粉煤灰及土質變成稀漿，在載荷的作用下稀漿通過路面的各種縫隙被擠出來至路表，即產生唧漿破壞。這種破壞現象是水損害最為明顯的標志。通常發生在雨后或者雪融后且基層采用二灰碎石、水泥類半剛性基層上，在南方潮濕多雨地區尤為突出。

2.2 形變和網裂

滯留在表面層和中間層的水，在大量行車載荷的作用下，使得這兩層部分碎石上的瀝青剝落。石料上的瀝青一旦剝落，在載荷的作用下表面層就會產生形變和網裂。

2.3 松散

存留在面層的水分侵入到瀝青與集料界面，由于水的剝離作用使得瀝青和集料之間的黏結力和黏附作用下降甚至完全喪失，導致強度急劇下降甚至完全喪失，混合料中的碎石呈松散狀。

3 水損害產生的原因

瀝青膜從集料表面剝落是造成瀝青路面損害的最主要原因，導致瀝青剝落的原因主要有以下幾個方面。

3.1 瀝青與集料的黏附性

影響瀝青與集料黏附性能及混合料水穩定性的因素有以下一些。

(1)瀝青的性質。

由于在黏性大的瀝青中存在較多的極性物質，并對集料具有良好的浸潤性，所以黏性大的瀝青和集料黏附性能好，其抗剝落能力較黏性小的瀝青強，所拌和的瀝青混合料具有更好的水穩定性。

(2)集料的性質。

天然石料偏酸性，而酸性集料與瀝青的黏附性差，不如堿性集料。酸性骨料容易降低混合料的水穩定性和高溫穩定性。因為碎石缺乏棱角容易變形，所以在集料中摻雜碎石對抵抗車轍不理。同時，集料是親水性還是憎水性對瀝青剝落的影響較大。親水性集料對水的吸附力大，集料表面的瀝青膜容易被水置換。而憎水性質的集料這沒有這方面的顧慮。一般說來，憎水性質的集料先堿性，與瀝青了黏附性比酸性集料強。

3.2 瀝青路面的空隙增大

目前，我國高速公路路面孔隙率普遍偏大，造成這種結果的原因主要有以下一些。

(1)瀝青混合料的類型。

我國瀝青路面面層多采用密集配合瀝青混凝土和半密實式瀝青混凝土。前者設計空隙率為3%～6%;后者為4%～10%。在保證施工規范要求的96%壓實度條件下，前者的空隙率將為7%～10%，而后者將達到8%～14%，再加上其他因素，空隙率會更大。在這種情況下，瀝青面層因透水而造成早期破壞也就不足為奇了。

(2)路面壓實不足。

施工工藝對瀝青路面水穩定性的影響集中體現在壓實上，沒有得到很好壓實的混合料，空隙率將加大，為水的滲入提供了條件，造成壓實不足的一個很重要的原因在于現在國內瀝青面層的集料粒徑普遍偏大，而與其相匹配的壓實厚度則偏薄，造成壓實不力。當然，路面壓實不足還與壓路機的性能、壓實速度、遍數、溫度等有關。

4 混合料離析

水泥粉煤灰穩定碎石基層常發生粗細集料集中現象，即為混合料離析現象。離析易導致路面壓實不均，造成基層強度不均勻，表面不平整等病害出現。在一個區域，如果細集料比較集中，就會使該區域瀝青含量偏高，空隙變小，從而使混合料抗永久變形的能力下降，并出現泛油現象。如果某區域粗集料含量偏高，就會使該區域瀝青含量偏低，空隙變大，混合料的抗拉壓能力變小，使用壽命減小，并且容易出現水損害。離析可能發生在施工的各個環節:拌和站發生的放料離析、運輸過程發生的顛簸離析、卸料過程發生的卸料離析、攤鋪過程發生的攤鋪離析、找平過程發生的找平離析等。

5 忽視瀝青路面結構內部排水

排水不良是造成路面水損害的重要原因之一，但人們卻很容易忽視這一點。人們很容易將水損害歸咎于地下水侵入，但高路堤道路也經常存在早期損害，這就使得人們不得不關注路表滲水。根據調查結果，路表滲水途徑有以下幾種。

(1)路面材料松散導致的路表滲水。

(2)混合料空隙過大引起的滲水。

(3)路肩接縫處導致的滲水和中央分隔帶導致的滲水。

(4)使用過程中出現裂縫未及時修補導致的滲水。

6 其他方面的原因

除了上面提到的原因外，造成路面損害的原因還有以下一些。

(1)氣候的影響(潮濕地帶路面水損害比干燥地帶嚴重)。

(2)路面開裂不及時修補導致損害的進一步加大。

(3)行車量增長速度過快，超載現象嚴重，超過修建初期的預期載荷。

(4)環境變化導致酸雨區域擴大，對路面腐蝕影響范圍擴大。

(5)修建公路時的氣候不佳(如寒冷、潮濕氣候)。

(6)養護不及時，修補不及時。

7 結語

由于經驗不足，過去對路面水損害的危害性缺乏足夠的認識，未對瀝青路面水損害問題進行系統深入的研究，導致高速公路在新建時，已經為今后的病害埋下了伏筆。為了能找到處理路面損害的合理方法，延遲路面大修時間，并為今后舊路面大修以及新建路面如何進行妨害設計提供參考價值，亟待對目前高速公路瀝青損害處治技術進行研究，這些，具有重大現實意義和工程實用價值。

參考文獻

[1]\t溫建武，溫高峰.高速公路病害分析與處治技術[M].人民交通出版社.