高速公路瀝青路面耐久性及早期損壞分析

文/萬志青、熊萍花

1 前言

目前，改性瀝青、SMA 和礦物纖維材料在高速公路上得到廣泛應用，大大提高了高速公路的施工技術水平。然而，從總體上看，其初期階段的損壞十分嚴重，并且浪費了大量資源，致使高速公路的經(jīng)濟效益逐漸降低。高速公路瀝青路面耐久性具有兩個方面的不足：一方面，瀝青路面初期破損嚴重。根據(jù)調(diào)查，一些高速公路路面在運行一到兩年后，損壞較大，且我國各地區(qū)存在不同程度的瀝青路面初期破壞。另一方面，損壞的范圍比較廣泛且嚴重，損壞不只限于瀝青面層，還有基層的損壞，嚴重情況下需要進行道路改造[1]。

2 高速公路瀝青路面耐久性損壞原因探析

2.1 瀝青質(zhì)量原因

瀝青材料的最大功用是防水防潮，并且其是一種有機膠凝材料。由于這種材料具有正反兩方面質(zhì)量效果，因此如果使用的瀝青質(zhì)量不符合質(zhì)量標準，就會導致車輪行駛時的附著力差，從而降低瀝青路面的抗車轍性，同時還伴隨著水平裂縫，對溫度更為敏感，進而可能會發(fā)生路面開裂。嚴格來說，中國瀝青質(zhì)量比某些號稱進口的瀝青質(zhì)量要好。譬如南方的50 號瀝青以及高粘類、高模量的改性瀝青等。如果談到瀝青中有效瀝青物質(zhì)含量多，則可以想到瀝青本來就是石油提煉后的渣油，提煉越不充分的工藝和裝置，留下的瀝青中有效物質(zhì)就越多，那么不是更好質(zhì)量嗎？因此，不用擔心國內(nèi)得不到好的瀝青。補充一點，國內(nèi)很多瀝青的原油來源于中東，其中也不乏用于路面鋪設的優(yōu)質(zhì)瀝青，而且國內(nèi)對瀝青的改性加工能力更是國際一流的。

2.2 集料質(zhì)量不合格

施工過程中，如果工程的集料質(zhì)量不能達到相關標準，就會導致級配比設計的誤差較大，致使路面出現(xiàn)早期破損現(xiàn)象[2]。集料在使用過程中應盡可能大，整體尺寸接近立方體，也可以使礫石棱角出現(xiàn)粗糙。這種做法的目的是加大瀝青材料的摩擦力度，從而提升瀝青混合料的抗車轍能力。除此之外，還要在一定程度上使用人工砂，控制自然砂的使用量，減少泥漿使用量。另外，在工程施工過程中，工作人員還要注意控制礦粉用量。

2.3 混合料配合比不恰當

在工程設計過程中，瀝青混合料的配合比按照規(guī)定必須保持在平衡范圍內(nèi)；也就是說，配合比應該將材料的耐久性和穩(wěn)定性考慮進來。據(jù)調(diào)查，高級路面的瀝青材料是以馬歇爾試驗為準，這種試驗要求瀝青材料必須進行多次配合比設計，然后使用拌和設備進行拌和試拌，如果這種試驗能夠符合標準，才可以定為最終配合比。

2.4 高速公路施工單位管理失當

在高速公路鋪設瀝青路面時，由于施工單位的修筑意識薄弱，許多管理者管理能力比較低，在施工過程中往往會有偷工減料、投機耍滑的情況存在，瀝青材料缺失就是其中一環(huán)。除此之外，一個施工單位的管理機構(gòu)多如牛毛，還會造成工程成本的增加，這也使眾多的管理機構(gòu)中想要得到一個穩(wěn)妥的建議不會那么容易。各機構(gòu)為了自己的利益勾心斗角，并且從自身的利益出發(fā)提出建議，因此施工單位要想得到一個科學合理的高速公路瀝青路面設計建議就非常難，這也是造成瀝青路面初期破損十分嚴重的原因。施工單位的管理水平不能適應當今高速公路修筑的發(fā)展，且在鋪設瀝青材料過程中，施工單位在調(diào)試瀝青材料配合比時，往往從固定模式出發(fā)，不知變通的進行配比，一方面提高造價成本，另一方面照搬原來的設計方案，很少進行實地測量和勘查，對高速公路瀝青路面的耐久度、結(jié)構(gòu)體系、建筑用材等方面設計考慮較少。

3 瀝青路面早期損壞形式分析

我國高速公路的瀝青路面早期破壞形式呈現(xiàn)多種多樣的特點。以下是一些較為常見的破壞形式：

由于我國地形不同，地質(zhì)條件較為復雜，致使修筑高速公路時也呈現(xiàn)出地質(zhì)條件多變的特點。以西部地區(qū)為例，其多為軟土地基，軟土路基可能發(fā)生沉降，造成公路路面發(fā)生沉降。根據(jù)分析，高速公路在修筑過程中遇到軟土路基時，施工隊大多會采取一定的解決措施。但是也不排除出現(xiàn)處理措施不到位的情況，而這種現(xiàn)象就會導致軟土路基會下沉，嚴重威脅行車安全。

橋頭跳車。橋頭跳車現(xiàn)象是高速公路上常見的現(xiàn)象，這是由于橋頭填筑的地基沉降和部分壓實效應引起的，由于一部分橋頭填土的壓密效果不符合標準，致使橋頭跳車現(xiàn)象屢見不鮮。

瀝青路面材料的結(jié)構(gòu)損壞、水循環(huán)系統(tǒng)不暢以及嚴重的積水現(xiàn)象。由于瀝青路面材料的吸水性不強，再加上施工時不注重道路雨水的清潔與維護，高速公路兩旁地下水管道淤塞，導致水循環(huán)不暢，大量的雨水在瀝青路面上堆積，嚴重損害了瀝青路面，造成瀝青路面的早期嚴重破損。

4 瀝青路面早期破損的解決方案

4.1 科學合理選擇瀝青材料

建筑材料的質(zhì)量與用量的選用關系到整個工程的質(zhì)量和安全，因此高速公路在選擇鋪設材料時，首先會選用瀝青材料。而選擇瀝青材料時，需要注意以下三點要求：穩(wěn)定的質(zhì)量、較低的含蠟量以及性能穩(wěn)定。在選擇過程中，施工單位不僅會關注瀝青材料的出廠指標，還會對瀝青材料進行薄膜烘箱試驗。這樣做的目的是對瀝青材料進行質(zhì)量檢查，并從中觀察材料的性能變化。上述問題中，我們談到瀝青材料的抗車轍性能方面，瀝青材料最大的特點是：瀝青的抗車轍能力會隨著瀝青軟化的不斷提高而達到性能的極致。因此，高速公路在鋪設瀝青材料時，應選擇軟化點較高、熱損失較低的瀝青材料[3]。

4.2 優(yōu)化瀝青材料配合比

如今，我國對瀝青材料的標準有了一定程度的管控，施工單位使用的材料級配優(yōu)化方法是目前高速公路路面以及交通安全保障的關鍵。瀝青材料設計者在對配合比進行試驗時，會選擇科學合理的配合比，這樣做不僅能夠使瀝青材料具有良好的防滑性，而且還能增加瀝青路面的耐久性，防止高速公路瀝青路面出現(xiàn)早期破壞的現(xiàn)象[4]。

4.3 改善結(jié)構(gòu)設計

眾所周知，半剛性路面基礎能夠轉(zhuǎn)化為復合路面的形式，且能夠在半剛性路面添加柔性瀝青混凝土，以此有效減少出現(xiàn)高速公路基體的沖擊開裂現(xiàn)象，并且在基體中添加分級礫石或分級混凝土還能起到保護基體的過渡層作用。除此之外，施工單位還需要對路面的排水設施進行維護和改善，在高速公路瀝青路面以及道路兩旁廣泛使用透水層進行排水或者鋪設排水管道，使得瀝青路面上的積水能夠順著透水層或者排水管道排放出去，進而起到減少結(jié)構(gòu)層的破壞和保護瀝青路面的效果；開展路面排水設施的日常維護，保持良好性能，減少路面損壞，從而有效提高路面的使用壽命[5]。

4.4 瀝青路面的“人性化”設計

在高速公路的設計建設中，設計瀝青路面道路線條應具備合理性。而優(yōu)化高速公路線形（立體線形和平面線形），良好且合理的高速公路線條設計不但有助于美化環(huán)境，而且還可以幫助司機減少開車疲勞，從而避免交通事故在無意間發(fā)生，使司機的出行條件更為方便、快捷、舒適。在高速公路瀝青路面的設計建設中，應該注意到以下一些情況：首先，應盡量想到的是曲線道路，而不是充滿隱患的直線道路。因為車輛在曲線行駛時的速度和注意力均比在直線路面行駛時要強，而這樣的高速公路建設規(guī)劃也被證明是具有人性化的；其次，在高速公路瀝青路面的建設中，還要貫徹優(yōu)美環(huán)境及人性化的觀點，充分考慮上述兩種情況，合理的、整體的規(guī)劃高速公路。再具體一些就是道路線條的設計，應很好地吸引住司機的視野，尤其是在將要轉(zhuǎn)彎的地方等；瀝青路面的縱斷面線形要與平面保持基本平衡，道路縱切曲線以及其半徑必須合理，進而加強瀝青路面的平衡感；最后，還要注重高速公路道路的排水情況，這一點至關重要[6]。

5 結(jié)語

本文針對高速公路瀝青路面的耐久性進行了多方面的研究和考察，在數(shù)據(jù)分析的基礎上，研究瀝青路面早期破壞的原因，然后結(jié)合部分瀝青道路在具體實踐中進行了研究，提出了瀝青路面早期破壞的解決措施，以此為相關研究人員提供借鑒和參考。