對高速公路瀝青路面早期病害原因分析的探討

馬寶君

（甘肅省交通科學研究院集團有限公司，甘肅 蘭州730050）

縱觀我國當前經濟發展的現狀以及城市化進程的發展速度，其對交通的質量和效率的要求會越來越高。現階段，在我國高速公路建設當中，瀝青路面所占據的比例在90%以上，是應用率最高的一種路面。但是，因為車輛反復荷載以及承載重量過大等諸多原因，瀝青路面的使用性能形成呈現出逐漸下降的趨勢，也出現了各種各樣的早期病害，嚴重影響著瀝青路面的整體性能，甚至嚴重威脅著人們的生命與財產安全，很多早期病害成為了出現交通事故的主要原因。因此，為了確保人們的出行安全，也為更好地支持國民經濟向前發展，必須做好瀝青路面早期病害的防治以及養護工作，全面提高瀝青路面的整體質量。

1 我國高速公路瀝青路面早期的病害

眾所周知，在社會經濟飛速發展和科學技術的不斷進步之下，我國當前的高速公路通車總里程數已經位居世界前列，真正進入到了一個全速發展的黃金時期。縱觀我國高速公路建設與發展的現狀，最具困擾性的一個問題便是高速公路的建設質量。瀝青路面之所以被世界各國廣泛采用，是因為瀝青路面自身的性質優勢。瀝青路面是一種無接縫連續路面，整體強度高、行車平穩性好、低噪聲、振動小，而且維修起來非常方便。但是，瀝青路面的早期破壞現象越來越突出，尤其是初期破壞現象，其所產生的損失非常嚴重。目前，我國高速公路瀝青路面的實際使用壽命要明顯低于設計壽命，瀝青路面所出現的早期病害主要有車轍、推移、擁包、泛油、裂縫、松散、水損害、翻漿和凍脹等。

2 高速公路瀝青路面早期病害的原因分析

2.1 車轍

在車輛行使的長期影響和反復荷載作用下，高速公路瀝青路面會逐漸產生各種更樣的早期病害。其中，車轍是最普遍也是最嚴重的一種病害類型。高速公路瀝青路面出現車轍的原因具體分析如下：

1）瀝青混合料。目前，在我國高速公路瀝青路面設計當中，瀝青混合料的強度是最主要的依據之一。而能夠決定瀝青混合料強度的最主要原因包括兩種，其分別是混合料的粘結力和內摩擦角的影響。具體分析見表1。

2）渠化交通與荷載。對瀝青路面早期病害的影響分析見表2。

3）路面組成結構。路基的類型和路面的厚度也是影響高速公路瀝青路面抗車轍能力的一個重要因素。如果路基是砂土材料，那么，面層厚度對車轍的影響就會相對大一些。如果面層瀝青混合料比較厚，路基基本上便不會產生車轍，但是，面層瀝青混合料比較薄，車轍就會很深。因此，如果路基和基層強度都相對高一些時，通常就會采用薄瀝青混合料面層，以起到有效控制車轍深度的作用。如果路基和基層強度相對弱一些時，便會根據實際情況適當調整或者增加面層的厚度。但是，如果增加面層的厚度，很容易導致路面回彈模量和路基回彈模量之間的比值過大，進而使得結構組合出現不合理之處。

4）環境氣候條件。影響瀝青的黏度以及抵抗蠕變的能力的一個重要因素便是溫度。氣溫一旦升高，瀝青自身的黏度和抵抗蠕變的能力都會隨之下降。如果路面結構的含水量高或者路面出現積水問題，加之潮濕條件，礦料和瀝青的黏結力就會被破壞或者削弱。水分與行車荷載的雙重作用，必然會明顯加劇病害的嚴重性，瀝青路面也會因此產生更大的車轍問題。

表1 瀝青混合料對瀝青路面早期病害的影響分析

表2 渠化交通與荷載對瀝青路面早期病害的影響分析

2.2 推移、擁包

之所以會出現推移擁包，其主要原因就在于在水平荷載作用下，瀝青混合料路面的抗剪強度不足。瀝青混合料路面抗剪強度不足的原因主要集中在以下幾個方面：第一，混合料用油量過大；第二，鋪筑瀝青混合料之前，路面自身的平整度就很差；第三，細集料或者調料過多；第四，瀝青標號選擇錯誤；第五，下層間光滑接觸，無層間黏結力。這是幾個比較典型的原因。但是真正導致瀝青混合料路面抗剪強度不足的原因一般都是上述幾種原因相互作用的結果，并不是單一原因導致的。除上述自身原因之外，導致瀝青路面產生推移擁包現象出現的還包括外界原因。舉例說明：道路交通荷載過高、夏季持續高溫或者剎車比較多的路段也會產生推移或者擁抱問題。

2.3 泛油

出現泛油這一結果，最根本的原因主要包括兩種，一是壓實瀝青混合料的殘留孔隙率太小，二是瀝青用量過大。

2.4 裂縫

一般情況下，瀝青路面開裂共有兩種原因：第一，因為瀝青面層溫度變化而產生的溫度裂縫，通常稱這種溫度裂縫為非荷載型裂縫，也可以將其細分為低溫收縮裂縫和疲勞裂縫。第二，即荷載型裂縫，其主要指的是在行車荷載作用下而產生的結構性破壞裂縫，具體見表3、表4。

發生在路面和路肩的交界處。出現凍縮裂縫的原因主要就在于瀝青混合料的低溫抗裂性能。而影響低溫抗裂性能的因素主要包括材料自身特性、氣溫環境因素以及路面結構等。其中，材料自身特性主要指的是瀝青的感時性、感溫性以及老化性能；氣候環境因素主要包括溫度和氣候環境的變化；路面結構主要指的便是面層的厚度

2.5 松散

在影響行車安全的諸多路面病害中，路面松散的影響是最為直接的，其影響范圍也是比較廣的，其可能出現在整個路面表面。但是，其也可能出現在局部。通常情況下，輪跡帶相對嚴重一些，因為行車的反復作用。瀝青路面之所以出現松散這一病害，其主要原因有：（1）瀝青路面的碎石當中，會含有風化顆粒。在遭遇到水的入侵后很容易引起瀝青剝離；（2）基層和局部路基存在不均勻沉降的現象，導致路面被破壞；（3）機械損害或者油污染；（4）瀝青路面投入使用的時間越長，瀝青結合料本身的黏結性能便會逐漸降低，而輪胎接觸部分的瀝青便會逐漸被消磨掉，細集料也會隨之散失，瀝青含量只能越來越少。

表3 非荷載型裂縫分析

表4 荷載型裂縫分析

2.6 結構設計不合理

很多時候，瀝青路面在最開始進行結構設計時，便沒有充分考慮到各種不利因素，最終導致施工質量達不到預期要求，瀝青路面面層厚度不足，原材料的品質也比較低，路面強度遠遠滿足不了實際行車需求。隨著時間的推移，在行車的反復作用下，尤其是一些超大噸位的車輛頻繁碾壓時，瀝青路面就很容易出現開裂的問題。

2.7 塌陷、沉陷

在瀝青路面變形問題中，塌陷、沉陷是最常見的一種現象。瀝青路面塌陷、沉陷的最大特點便是面積大、涉及結構層次深。瀝青路面出現塌陷、沉陷的原因主要包括以下幾點：第一，路面強度不能適應日益增長的交通量，易發生疲勞破壞。第二，因為氣候影響，特別是雨季很容易出現排水不暢的問題，其就會導致路基過度濕潤，進而造成不均勻沉降或者路面下沉。第三，路基強度不足、填挖路基強度不一致，加之行車荷載的反復作用，基層結構或者路基發生沉陷。

2.8 水損害

關于水損害的病理分析，其具體內容是：在水分充足的情況下，瀝青路面很容易遭受交通荷載與溫度漲縮的反復作用。其中一方面，水分會漸漸侵入到集料和瀝青的界面上，與此同時，加之水動力的作用，瀝青膜會逐步從集料表面剝離，最終導致集料之間的粘結力慢慢喪失，出現路面損壞。瀝青路面會出現水損害的原因主要集中在設計、施工、材料、超載車輛以及土基和基層等幾個方面。其中，瀝青路面出現水損害的一個典型表現便是脫皮，即（松散類）瀝青路面脫皮，路面面層層狀脫落，面積會在0.1m2以上[1]。

2.9 翻漿和凍脹

在凍融時期，瀝青路面最容易出現的一種病害就是翻漿和凍脹[2]。首先，關于瀝青路面的翻漿。瀝青路面的翻漿是在五個主要因素綜合作用下發生的結果，這五大因素分別是水、土質、溫度、路面和行車荷載[3]。而在這五大因素中，構成翻漿的三個主要因素是水、土質以及溫度，如果缺少其中一種因素，都不會形成翻漿。然后，在凍融時期，因為受到低溫的影響，水分的侵入性以及路基的水穩性都相對更差一些，水分在凍結之后，路面就很容易發生凍脹甚至開裂[4]。

3 結論

瀝青路面已經成為我國高速公路建設中不可替代的重要選擇，瀝青路面未來的發展前景非常之廣。相信在先進科學技術的引領以及專家的深入研究之下，高速公路瀝青路面早期病害一定能夠得到最徹底的防治，瀝青路面的質量也將實現質的飛躍。