瀝青路面與水泥路面常見病害對比分析

郭博　王永維

摘? 要：瀝青路面與水泥路面是兩種不同性質的路面。文章就兩種路面的特性、常見病害成因及防治措施進行了總結對比，對更全面、深入地了解兩種路面有著積極意義。

關鍵詞：瀝青路面;水泥路面;病害成因;防治措施

中圖分類號：U418.6 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）14-0069-03

Abstract： Asphalt pavement and cement pavement are two kinds of pavement with different properties. This paper summarizes and compares the causes and prevention measures of common diseases of the characteristics of the two kinds of pavement， which is of positive significance for a more comprehensive and in-depth understanding of the two kinds of pavement.

Keywords： asphalt pavement; cement pavement; cause of disease; prevention and control measures

引言

目前，瀝青路面、水泥路面依然是我國各等級道路中使用最為廣泛的兩種路面形式[1]。瀝青路面屬柔性路面，有著表面平整、無接縫、行車舒適、振動小、噪音低、耐磨、不揚塵易清洗、施工期短、養護維修簡便可再生利用、適宜分期修建等優點。但由于瀝青材料溫度穩定性教差，夏季易軟化，產生車轍、泛油或推移剪裂破壞。冬季易脆裂，引起路面開裂破壞。

相對于瀝青路面，水泥混凝土路面屬于剛性路面，具有強度、穩定性（與瀝青相比水穩定性、熱穩定性都較好）、耐久性好，良好的平整度、粗糙度，養護維修費用少，運輸成本低，能夠適應繁重和快速交通的要求等優點。但水泥路面具有接縫較多、開放交通較遲和養護修復困難等缺點。

兩種路面各有其優缺點，同時存在著不同類型的病害。本文就兩種路面的特性、病害及防治措施進行了詳細對比總結分析。

1 瀝青路面與水泥路面結構組成對比

不管是水泥路面還是瀝青路面，一般由路基、墊層、基層、路面組成。兩種路面的路基主要有土方路基、石方路基及特殊路基，斷面形式有路堤、路塹、半填半挖等;在溫濕度變化較大時，兩種路面均應加設半剛性墊層或排水墊層;兩種路面均依據道路交通等級和路基抗沖刷能力來選擇基層材料，對于瀝青路面主要有半剛性基層（無機結合料穩定粒料）與柔性基層（嵌鎖型和級配礫石）兩種類型，城市快速路、主干路交通量大、軸載重，一般采用半剛性基層，柔性基層適用于城市次干路及其以下道路。對于水泥路面主要有剛性基層（混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土）、半剛性基層（無機結合料穩定粒料）、柔性基層（級配粒料等）三大類型，一般交通等級高，基層選用剛性基層、半剛性基層，如特重交通宜選用貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土做基層，重交通道路宜選用水泥穩定粒料或瀝青穩定碎石，中、輕交通道路宜選擇水泥或石灰粉煤灰穩定粒料或級配粒料;瀝青路面面層一般包括熱拌瀝青混合料、冷拌瀝青混合料、溫拌瀝青混合料、瀝青貫入式及瀝青表面處治五大類型，熱拌及溫拌瀝青混合料面層適用于各種等級道路。冷拌瀝青混合料適用于支路及其以下道路，也可用于瀝青路面的坑槽冷補。瀝青貫入式適用于次干路及以下，瀝青表面處治主要用作防水層、磨耗層、防滑層等。水泥路面的面層主要有普通（素）混凝土、鋼筋混凝土、連續配筋混凝土、預應力混凝土四種類型，目前國內主要采用普通（素）混凝土，原材料的選擇也主要是根據交通等級來選用，如重交通以上等級道路，水泥的強度等級為42.5級以上，城市次干路及以下，水泥強度等級不低于32.5級。再比如淡化海砂只能適用于支路。

2 瀝青路面與水泥路面病害原因對比

無論是水泥還是瀝青路面，在通車使用一段時間之后，都會陸續出現各種損壞、變形及其它缺陷，這些我們統稱為路面病害。

2.1 裂縫類病害對比

兩種路面都存在著裂縫類病害，但其形成原因不盡相同。對于瀝青路面，常見的裂縫病害有疲勞病害、反射裂縫、龜裂等。（1）疲勞裂縫大多數為瀝青老化后，低溫勁度增高，在大溫差（夏季高溫、冬季寒冷或晝夜溫差大）地區，由于溫度應力的反復作用，當超過瀝青混合料極限抗拉強度或極限變形時，路面面層將會出現裂縫。若面層與基層間粘結力較小時，基層不能很好地與面層共同承擔溫縮應力，瀝青路面會更易發生開裂。（2）瀝青路面反射裂縫主要是由于面層上部交通荷載與基層材料自身特性所引起。重交通荷載容易使瀝青面層達到極限彎拉，在瀝青面層底部最先出現開裂，在外界環境因素（如高溫環境下瀝青的老化、水損害等）作用下，裂縫反射至瀝青表層。瀝青路面基層材料多采用無機結合料，當基層材料中“石灰、水泥、粉煤灰等比例偏大，集料中細料偏多，或石粉中性指數偏大，碾壓時含水量，成型溫度較高，強度形成較快”時，成型過程中易產生失水收縮，溫度驟降下易產生溫縮裂縫，這些基層表面裂縫進而反射至瀝青面層表面。（3）路面龜裂是在重復交通荷載作用下，瀝青面層或穩定基層疲勞破壞產生的一系列相互貫通的裂縫。龜裂一般發生在重復交通荷載的地方，不會波及到整個瀝青路面。裂縫最先出現在瀝青面層或穩定基層底部，逐步傳至表面，形成一條或數條平行的縱向裂縫。在車輛重復荷載作用下，裂縫連通起來，形成了多邊、銳角的小塊，發展成為網狀或龜紋狀的裂縫。

對于水泥路面，裂縫類型主要溫縮裂縫和干縮裂縫兩種類型。（1）溫縮裂縫。在路面混凝土硬化初期，混凝土內部會聚集大量的水化熱（由水泥水化產生），但其散熱性能不佳，導致內外溫差較大，有時溫差甚至高達40℃（外界環境驟降低），這樣將在混凝土內部產生很大的溫度應力，當溫度應力超過混凝土極限抗拉強度時，最終導致混凝土表面出現裂縫。（2）干縮裂縫。水泥混凝土路面在凝結過程中，在混凝土表面水分蒸發較多，而內部散失水分較少或沒有損失，導致混凝土表面體積減少比內部大，即體積收縮不均衡，這種不均衡容易促使混凝土表面出現裂縫。

2.2 其它常見病害對比

除了上述裂縫病害外，瀝青路面還存在車轍、坑槽等病害，水泥路面還存在斷板、錯臺、路面拱起等病害。

車轍是瀝青混合料在高溫條件或長時間承受荷載作用下，產生的累計塑性變形病害。車轍深度的大小直接影響到車輛行駛的舒適性、安全性及路面的耐久性。瀝青路面的車轍按形成原因分為磨耗磨損型車轍、結構型車轍、失穩型車轍、壓密型車轍四種類型：（1）磨耗磨損型車轍是由于車輛輪胎或外界環境（如雨水）與路面的長期反復作用，面層集料逐漸被剝離而遭到磨耗損失，尤其在冬季路面鋪撒防滑料（如：砂）時，磨損型車轍會進一步加速發展。（2）結構型車轍主要是由于在車輛荷載的反復作用下，路基或基層結構層強度不足形成的永久性變形反射至瀝青路面面層而形成。（3）失穩型車轍主要是由于瀝青路面路面層材料強度不足以抵抗交通荷載的作用下產生的剪切應力而造成失穩、凹陷和橫向位移而形成。在高速公路出入口，一般公路的交叉路口等交通量大、車速又較低地區，更容易造成此類車轍病害，因為在這些地方交通荷載對瀝青路面的作用時間長，路面層材料失穩，橫向位移和永久變形可能性加劇。（4）壓密型車轍主要是由于前期瀝青面層在碾壓過程中壓實度達不到設計要求，后期在車輛荷載反復作用下逐步被壓密而形成的。以上是四種車轍類型的形成原因，從車轍的形成過程來看，在高溫作用下，瀝青軟化導致對骨料的約束力降低而促使骨架失穩，進而導致整個面層發軟，在交通荷載（尤其是重載交通）反復作用下，容易產生車轍病害。

當瀝青路面處于雨水較多且交通量（尤其是重載交通）較大時，路表水下滲至路面表面層瀝青混合料中，再經過交通車輛的反復碾壓后，混合料內部產生動水壓力促使瀝青慢慢地從骨料表面剝離出來，進而出現局部松散破損或裂縫等病害，如未能及時加以修補，剝落的石料被高速行駛的車輪帶出，最終逐漸在路面上形成坑槽。此外，瀝青老化嚴重也會促使其與集料的粘附性降低，在雨水沖刷與交通荷載的綜合作用下，瀝青混合料易松散，進而形成坑槽。

水泥路面斷板主要是由于板內應力超過其極限彎拉強度而導致的。一是施工方面原因。基層材料強度不足，水穩性不良，以致受力不均，出現應力集中而導致的開裂斷板;混凝土面板切縫不及時或深度不夠，車輛荷載過早通行。二是設計不合理。目前道路車流量遠大于設計車流量，特別是重載車輛較多。

水泥路面拱起一是由水泥體積安定性不良所引起。二是由于路面伸縮縫設置不合理而導致外界環境溫度升高時混凝土面板不能自由膨脹，進而形成道路兩側的混凝土路面面板發生明顯抬高路面起拱現象。

水泥路面面板錯臺的原因：（1）相鄰面板下路基的不

均勻沉降導致的錯臺。（2）相鄰面板間傳荷能力下降，如接縫處未設置傳力桿，導致荷載傳遞不足或中斷。（3）路表水通過板縫滲流至路基，在行車荷載的作用下引起沿板縫向上的唧泥，進而引起板端脫空，從而導致錯臺出現。

3 瀝青路面與水泥路面病害防治措施對比

針對瀝青路面出現的反射裂縫目前主要通過在無機結合料基層上鋪設玻纖網、土工織物等土工合成材料，撒布粘層油后再鋪設道路面層的方法防治基層裂縫反射至瀝青表層形成裂縫。

針對瀝青路面的疲勞裂縫，首選用級配良好、排水性好的砂礫石作為填料，以保證路基的穩定性和強度，最大限度地降低在車輛荷載作用下路基產生的不均勻沉降。基層材料選用抗沖刷能力好干縮性能好、抗拉能力高的材料，相應增大粗骨料含量，提高骨料的最大粒徑等措施。瀝青面層采用針入度大、延度大的瀝青，混合料類型采用密級配瀝青混合料，集料要求呈堿性、表面粗糙、制定堅硬、嵌擠力強與瀝青粘附性好。條件允許的情況下，可采用抗疲勞裂縫和抗溫度裂縫均較好的SMA瀝青混合料和改性瀝青混合料。此外，可通過稀漿封層、微表處、超薄磨耗層等養護方式預防疲勞裂縫的產生。

瀝青路面車轍病害防治：根據外界氣候條件及使用部位選擇適宜的瀝青品種，并優化配合比設計。對于夏季高溫持續時間較長的地區，應選用針入度較小、軟化點較高、耐老化性好及與集料粘附性好的瀝青，集料要具有棱角分明、表面粗糙、形狀接近立方體等特性，級配有助于形成具有嵌擠結構的骨架空隙結構或骨架密實結構。

瀝青路面坑槽病害防治：瀝青路面的設計應有足以抵抗車輛荷載的厚度，集料選用與瀝青有較高黏結力的堿性集料，級配宜選用水穩性較好的密級配。拌制過程中嚴格控制拌和時間、攪和溫度及攪和的均勻性，當路面出現一些可能使雨水下滲的病害或路面受損時，應當及時清理或修補以免病害擴展，形成坑槽。

水泥路面裂縫的防治：嚴格控制水泥混凝土板的切縫時間，混凝土一次澆筑距離不宜過長，在下層混凝土初凝前澆完上層混凝土，混凝土振搗應適度、均勻，及時采取灑水覆蓋等養護措施，對于路基強度不足地區，采取補強措施，防治路基的不均勻沉降，路面設計厚度應滿足道路交通要求，尤其是重載交通地段。對于水泥混凝土路面出現的微小裂縫，可采用向縫隙中灌入瀝青砂和環氧樹脂的方法，對于較大的裂縫，需要將裂縫周邊敲出后用高壓噴槍清除縫內殘留物，再沿裂縫四周噴射乳化瀝青，最后灌注瀝青砂。

水泥混凝土板的斷裂病害防治：應加強施工過程控制：在縮縫處沒有設置傳力桿時，應設置脹縫。嚴格把控路基壓實過程中的壓實度與彎沉值，對于不良土質路基，要采取諸如換填、強夯、擠密、化學加固等方法提高土體的地基承載力確保后期不產生不均勻沉降。對輕微斷裂，采取開挖凹槽后用快凝細石混凝土回填填補。對于路基沉陷引起的嚴重斷板，應采用整板更換的措施。

水泥路面起拱病害防治：水泥的體積安定性良好，加強對原材料的抽檢，避免堿集料反應的發生。在混凝土配合比設計時，嚴格控制水灰比、砂率及水泥用量，避免過大造成混凝土強度不足。合理設置脹縫、縮縫，避免路面熱脹冷縮引起拱起。此外，要盡量減少路基與基層之間的摩擦力，降低出現脹縫拱起的可能性。

水泥路面錯臺病害防治：對于水泥混凝土板的輕微錯臺，可利用瀝青混凝土填充與錯臺處順接，或采用磨平機磨平錯臺部分。對于較為嚴重的錯臺就要挖除并鑿毛清理后重新澆筑同配比混凝土。

4 結束語

路面結構組成、特性的不同決定了病害形成原因及防治措施的不同。在路面病害的防治過程中，應以預防為主，認真分析病害發生的原因，采取有針對性的整改措施，必要時采用多種措施綜合治理方法。

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