瀝青混凝土路面耐久性的影響因素及對策

(重慶交通大學土木建筑學院 重慶)

瀝青混凝土路面耐久性的影響因素及對策

楊 林

(重慶交通大學土木建筑學院 重慶)

瀝青混凝土路面在使用的過程中，長期受自然因素和行車荷載的重復作用,為保證路面具有較長的使用年限，必須具備較好的耐久性。本文主要對公路建設瀝青混凝土路面的耐久性進行分析研究,提出了改善瀝青混凝土路面耐久性的措施，以延長瀝青路面使用壽命。

瀝青混凝土路面；耐久性；改善措施

1 引言

近年來，我國公路建設得到了快速的發展，發展最為迅速的應屬高等級公路。據統計，目前主要使用瀝青混凝土材料作為高等級公路的路面材料，約占90%，瀝青混凝土路面的設計使用年限為12 ～ 15 年，但現在的情況是，在外界不同的環境情況和日益增長的交通荷載的影響下，在設計使用年限內瀝青路面就較為普遍地出現開裂、路面凹凸不平等損壞現象，影響道路的正常通行，道路的使用壽命因此而大幅度縮短。因此，加強道路的日常管理維護，提高瀝青混凝土路面的耐久性具有重要的意義，本文對瀝青混凝土路面耐久性的影響因素進行了分析研究，提出了相應的提高瀝青路面耐久性的措施。

2 瀝青混凝土路面的耐久性定義

瀝青混凝土路面的耐久性就是指路面在自然因素以及行車荷載的多次重復作用下，材料不致迅速衰變、結構不致因疲勞而破壞的性能。

3 影響瀝青混凝土耐久性的因素分析

影響瀝青路面耐久性的因素有很多，實踐經驗表明，其中較為主要的影響因素是車轍、裂縫及半剛性基層的質量。車轍的形成受外界環境、路面結構設計和瀝青材料等因素有關；瀝青的老化也是導致路面加速損壞的重要原因。由此可見，瀝青材料的耐久性對瀝青路面的耐久性有重要意義。

3.1車轍

車轍是指路面結構層及土基在行車荷載作用下的補充壓實，以及結構層材料的側向位移產

生的累積永久變形。瀝青路面車轍通常有三種類型，分別是磨損下的車轍、結構性車轍和失穩性車轍。導致瀝青路面車轍形成的因素很多，其內因主要是瀝青混合料本身的性能和路面結構形式，外因主要是荷載和環境條件如降雨、氣溫等。

（1）道路交通條件： 由于高等級公路的交通管制及修建越來越成熟，交通量愈大，輪載愈重，輪跡集中，交通渠化就愈明顯，則車轍就愈容易產生.，實驗表明：車轍發展的速度于與荷載作用次數是相反關系。荷載作用次數的增加車轍深度也會隨著增加，從而導致道路發生破壞。

（2）氣象條件.：瀝青路面在一定氣溫條件、日照及風力作用下，較灰白色或彩色路面易吸收更多熱量，因而路面溫度較高，所以南方地區的瀝青路面易于產生車轍。

（3）路面結構及材料組成：目前柔性路面絕大多數是采用瀝青混合料（瀝青混凝土、瀝青碎石等）作為路面材料。瀝青層厚度越大，發生永久變形的可能性也愈大，其它粒料如土拌碎礫石、級配碎石土等也會發生一定程度的永久變形。路基路面各材料在側向位移和附加壓實作用下也可能產生車轍。車輪磨耗層的磨損，會加速車轍的形成。

3.2裂縫

裂縫會破壞路面的連續性和整體性，影響路面的使用質量。 裂縫的產生使得路表雨水長期由裂縫滲入到土基中，從而降低了路基的強度和穩定性。以下2種情況會導致瀝青路面的面層出現開裂。

（1）溫度導致裂縫：瀝青路面的溫度裂縫主要由環境溫度變化引起，其特點是面層每隔一定路段出現橫向蔓延的開裂。

（2）疲勞荷載導致裂縫：如車轍相同，瀝青路面的疲勞開裂也是在反復荷載的作用下而在行車道出現的一種破壞。

3.3路面老化

在潮濕條件下，路面集料和瀝青膠結料之間的粘結力會逐漸削弱或破壞；大噸位行車荷載和外界水的侵蝕也會加速路面老化。

3.4材料耐久性影響因素分析

（l）不同材料具有不同的疲勞特性。材料不同，其所體現的物理和化學特征也存在著較大的差別，總體上來說，路面材料的疲勞特性主要存在著以下幾種關系，剪力疲勞和水泥穩定碎石大于熱拌瀝青混合料，熱拌瀝青混合料大于冷拌瀝青混合料，其又大于級配碎石，對于彎拉疲勞來說是熱拌瀝青混合料要大于冷拌瀝青混合料，而冷拌瀝青混合料又要大于級配碎石。而對于水疲勞來說是熱拌瀝青混合料大于冷拌瀝青混合料，大于水泥穩定碎石，級配碎石排在最后。

（2）環境因素對材料疲勞壽命的影響。瀝青混合料在不同溫度的情況下表現出不同的疲勞破壞模式。當溫度較高時，瀝青混合料回彈模量下降，60℃時模量下降到200～400 Mpa 的水平，這時混合料彎拉破壞極限應變大，混合料不容易出現彎拉疲勞破壞，易出現剪切疲勞破壞；當溫度降低時，如l5℃時，瀝青混合料彈性模量已經超過了2500 Mpa，混合料回彈模量較高、材料脆，容易產生拉彎疲勞破壞。而半剛性基層材料回彈模量受溫度變化影響較小。

4 提高瀝青路面耐久性的措施

要提高瀝青路面的耐久性，不僅要選用質量好的瀝青和改進瀝青混合料的性能，還要從預防控制車轍、防裂和提高道路基層的質量等方面著手。

車轍預防

混合料配合比設計和路面結構層次要合理、規范的施工程序和有效的養護都能夠較好地預防車轍的產生。半剛性基層上的瀝青路面不但要抗裂，而且要抗車轍，因此在對瀝青混合料進行配合比設計時，應綜合考慮這兩方面的需求：集料級配稍細有利于抗裂，但對于抗車轍不利；集料級配稍粗，對抗裂不利，但對于抗車轍有效。 因此，面層最好采用連續性級配的中粒式或者粗粒式瀝青混凝土（用k法計算）來有效應對疲勞、耐久、防滲的要求；防滑耐磨層選用折斷型級配瀝青混凝土（用變k 法計算）。路基土及路面各層都需達到規定的壓實度等指標，可減小車轍形成的可能性。

加強半剛性基層施工質量

基層強度達不到設計要求就無法滿足路面承載力的使用要求，半剛性路面基層與瀝青面層的層問粘結狀態就會降低，不能提高路面的耐久性，在大修工程中發現局部路段半剛性基層破碎、松散，是由于基層強度不足和基層施工不均勻所致。半剛性基層的質量由半剛性材料強度和抗沖刷能力組成。施工質量決定半剛性基層質量，在強度滿足的半剛性材料的前提下下，采用現代化拌合、攤鋪和碾壓機械，確保水穩混合料的均勻和無離析現象。通過跟蹤檢測各項技術指標來保證基層強度和施工質量，延長基層使用壽命，保證瀝青路面的耐久性。

5 結束語

提高瀝青路面耐久性，延長公路使用年限。路面是個整體結構，影響路面的耐久性有很多因素，有內在的路面材料因素，也有外在的施工過程中的人為因素。除了優先采用好的瀝青和改進瀝青混合料性能之外，還應當從正確設計路面結構層次以及采用合適的混合料配合比，運用正確的施工和養護方法，采用抗沖刷性好、干縮系數小、溫縮系數小、擁有較高抗拉強度的半剛性材料，提高基層質量等一系列措施來提高瀝青路面的耐久性。

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