瀝青路面病害的成因與防治技術分析

彭 鋒

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

經濟高速發展進程中，各個行業對交通運輸效率要求增高，對此，公路建設質量往往直接影響運輸效率及經濟發展?，F階段，我國公路主要以瀝青路面為主，瀝青路面具有表面平整、無縫隙、施工周期短及養護便利的優勢，但瀝青材料在鋪設后容易受到溫度影響，夏季時期容易發生軟化問題，冬季也容易發生脆裂問題。瀝青材料的耐水性不強，在鋪設后平整持久度一般，瀝青路面容易發生水損害及車轍問題，導致路面整體壽命縮短。為保證瀝青路面的施工質量，使其經久耐用，還需自源頭認識到路面的病害原因，自原料及設計等多方面進行思考，結合我國公路建設相關規范及標準，嚴格把控瀝青路面建設質量關。

1 瀝青路面常見病害及成因

1.1 裂縫及成因

瀝青路面在施工結束后會發生不同類型的裂縫病害，裂縫發生后短時間不會對路面產生影響，隨著路面投入使用，水分及雜質不斷進入裂縫，導致路面功能發生變化，最終影響結構強度，降低路面承受能力，影響路面使用功能。市政公路中常見的裂縫包括橫縱裂縫。橫向裂縫一般是非荷載裂縫，發生原因是瀝青路面在溫度低的環境下發生收縮反應或者基層反射。引發荷載性裂縫的原因是因為施工過程中，監督及管理、設計存在問題，瀝青路面投入使用后一旦發生嚴重超載情況會導致瀝青路面受壓變形，路面超載容易導致路面拉應力過大，達疲勞上限后引發裂縫[1]。

橫向裂縫在雨雪天氣下會受到嚴重影響，道路積水后橫向裂縫滲透到瀝青路面結構，低溫環境下發生的裂縫問題尤為顯著。比如，瀝青路面裂縫位置呈現膨脹狀態，裂縫周圍土質發生松動及粉化問題，導致瀝青材料性質及密度發生變化，過段時間路面會呈現出拱起狀態。在雨雪天氣下，雪水自橫向裂縫進入碎石層、瀝青層，路面車輛在行駛過程中產生的壓力及摩擦力將水泥及瀝青微粒自材料中擠出，導致瀝青路面結構密度降低，但此類問題在瀝青路面表現不明顯，橫向裂縫的形成與惡劣的天氣情況存在一定關系，容易發生嚴重的路面龜裂問題，部分瀝青路面發生開裂往往與坑槽及橫向裂縫相關。

發生縱向裂縫的原因主要有兩種，第一種是在道路施工過程中并未均勻對路面壓實，導致路面在沉陷后發生縱向裂縫，在攤鋪瀝青施工過程中，施工單位未按照標準接縫，通車后的路面在壓力作用下也會發生縱向裂縫。路基沉降均勻度是道路縱向裂縫引發的關鍵性因素，一般在道路半挖路基位置發生縱向裂縫。若施工單位沒有及時處理縱向裂縫，在雨雪天氣作用下部分路面裂縫會不斷延長及擴大，或者形成多道裂縫，嚴重情況下路面形成U 型破壞，最終影響車輛通行[2]。

1.2 車轍及成因

瀝青路面車轍的誘發因素分為內因和外因，內因是瀝青混合料及路面結構設計，外因則是交通條件、氣候條件、施工質量（見圖1）。本文主要介紹溫度和荷載這兩個主要因素。

圖1 車轍影響因素

（1）溫度因素：在炎熱的夏季，太陽輻射量較大，在溫度影響下瀝青路面形成溫度場，高溫因素影響下，瀝青路面結構在反復碾壓過程中，瀝青混合料在溫度影響下發生黏性流動、穩定性顯著降低，在變形反應的作用下形成車轍。對此，還需在不同溫度下對瀝青路面車轍變化規律進行分析。

（2）荷載：我國經濟處于高速發展過程中，公路交通運輸事業發展相對迅猛，交通運輸量增大的同時，超載現象經常發生。車輛重載情況下輪胎氣壓超標，高氣壓可減輕行車阻力。對此，車輛輪軸及輪胎氣壓變化導致輪胎接地壓力增加，隨著軸載及輪胎壓增加，車輛輪胎的接地面積增大。荷載對路面車轍永久性變形具有重要影響，在行車速度及軸載的影響下，接地壓力每增加0.1MPa，瀝青路面車轍率增加10%，對此，瀝青路面也會受到荷載因素影響，發生瀝青路面破壞問題。

1.3 水損害及成因

若路面積水沒有及時處理，道路表面會形成水膜，導致過往輪胎打滑，對車輛的運營安全產生影響。若車輛處于高速行駛狀態，車位會形成水霧，導致能見度降低，對駕駛員視線產生影響，很可能發生交通事故。路面常見的水損害類型是地面水下滲，下滲地面水無法順利排出，便會沉積在路面基層孔隙，導致滲入到混合料內部，導致路面基層軟化，路面發生裂縫及變形等問題。瀝青路面發生水損害包括多方面原因。比如：（1）設計原因。鋪設路面結構設計組合過程中，并未對多方面因素進行思考，組合效果不合理，在厚度把握上存在偏差。部分設計人員經驗不足，并未對路面進行考察，單純利用設計規范配置混凝土，并未滿足實際需求。路基排水系統及結構設計不完善，忽視路面積水問題，中央分隔帶排水功能并未引起重視，往往會忽視設計。（2）施工原因。瀝青路面涉及內容豐富，包括選擇礦料質量及瀝青混凝土在施工的配比、油使用量、碾壓路面溫度等，此類均需要嚴格控制，保證平整度的同時，關注密實度，如此將達到理想的施工效果。在實際施工過程中，施工單位為縮短施工周期，對排水設施關注度不高，一些排水設施如同虛設，無法將水有限排除，導致路面在投入使用一段時間后發生水損害。

2 瀝青路面病害的防治措施

2.1 瀝青路面裂縫防治措施

（1）選擇材料、增加層厚：瀝青路面面層應當選擇模量大及溫度敏感性低的材料，選擇合理級配材料，提升面層抗裂性能。適當增加面層厚度也能避免荷載因素影響發生反射性裂縫，同時可降低車輛荷載誘發的剪應力。自面層厚度及反射裂縫尖端應力強度相關標準上看，面層厚度小，強度變化速率增加，一旦面層厚度超過20cm 應力強度因子變化速率趨于平緩。對此，過度增加瀝青面層厚度不只作用有限，且經濟性不足。

（2）組合半剛性材料：材料類型及級配、含水量等因素影響，縮減半剛性基層材料溫度，降低基層彈性模量可緩解瀝青路面反射性裂縫發生，對此，在保證瀝青路面承載力的同時，也要適當降低基層模量，選擇溫度系數小的材料，縮減車轍病害。在公路瀝青路面施工過程中，多選擇半剛性材料，這種材料建設路面含水量大、干縮變形大，對此，選擇半剛性基層材料過程中，還需合理控制粒徑，合理選擇干縮系數較大的半剛性材料[3]。

（3）加鋪土工合成材料：土體內部及各個土層間鋪設土工合成材料后，有利于增強土體。對土工合成材料抑制路面裂縫作用過程中，在鋪設材料后，基層裂尖拉應力在材料隔離反應下無法直接將作用下傳輸到地面。土工格柵放在基層及面層間，會將裂尖應力自垂直方向轉變到水平方向，從而增強瀝青面層抗拉強度。土工合成材料延伸性能將裂縫尖拉應力拓展廣泛區域，達到緩沖作用。土工合成材料孔隙被瀝青油封閉后，能阻斷路面基層水的滲透，從而達到保護瀝青路面的目的。

（4）面層及基層間增加柔性基層：半剛性基層具有強度高及板體性強優勢，但半剛性基層經常使用石灰及水泥、粉煤灰等材料保證穩定性，此類材料對溫度及濕度較為敏感，不可避免地發生干縮及低收裂縫。半剛性基層設置柔性基層能改善半剛性基層的溫度情況，以免半剛性溫度層發生溫度及濕度變化，減輕瀝青路面收縮及干燥反應。柔性層能防止反射裂縫拓展，主要是此類材料礦料粒徑大、瀝青含量低、孔隙大，能縮減抗拉應力，吸收荷載力及溫度應力，阻斷裂縫擴展。柔性材料大粒徑及多孔隙使路面塑性變形能力增強，吸收裂縫應變性能，避免裂縫持續向上拓展。

2.2 瀝青路面車轍防治措施

瀝青混合料組成對瀝青路面車轍產生影響，對此，還需自材料角度采取對應的車轍病害控制措施。集料作為瀝青混合料骨架部分，對瀝青路面車轍具有一定影響，選擇堅硬、耐磨、安定性能較好的瀝青能提升石灰巖憎水性，進一步提升瀝青路面的抗車轍能力。瀝青混合料配比應當經過目標配合比設計及生產品配合比、攪拌配合試驗等各個方面，在生產過程中也要完善瀝青混合料各項指標[4]。大量的配比實驗中，間斷級配瀝青混凝土混合料連續密集配的抗車轍性能更為優越，帶有骨架結構的級配顆?？棺冃文芰娗也粫艿綔囟茸兓绊?，懸浮密實結構抗車轍的能力整體較差，對此，可在交通路段選擇間斷級配骨架結構。在公路建設過程中，使用的瀝青混合料粘度大則勁度模量高，抗車轍的能力強，對此，適當添加改性劑，有利于提升瀝青在高溫環境下的穩定性。比如，SBS 改性瀝青、橡膠瀝青，或者在瀝青中加入一定量的抗車轍劑及界面改性劑。此類改性劑瀝青質地良好，具有較高的彈性模量及抗車轍能力。利用改性劑及抗車轍劑過程中并非是劑量越大性能越好，而是應當根據材料整體配比進行調整。纖維瀝青混合料在摻入瀝青材料后，會增加摩擦阻力及黏度，使路面具有良好的韌性及強度，可提升耐高溫能力及抵抗裂縫能力，纖維穩定劑分為有機纖維及無機纖維兩種。近幾年，優良的抗車轍瀝青混合料SMA在路面施工中廣泛使用，這是一種由瀝青及纖維穩定劑等組成的混合料，在抵抗車轍問題上性能優良。

2.3 瀝青路面水損害防治措施

瀝青路面在前期設計階段，應當做好排水系統設計，這也是水損害防治的基礎，施工過程中應當關注施工操作，保證內部緊密性及平整性，雨水在落下后能快速進入排水系統，相關養護工作是必不可少的方面，一旦瀝青路面出現積水還需及時處理。針對瀝青路面水損害問題還需自面層類型及設計結構進行綜合分析，路面施工前應當思考車流量情況及道路評級適當選擇層厚，一般情況下，可選擇三層瀝青混凝土，每層混凝土混合料配比應當滿足標準，每個層次內含有大量的瀝青碎石，還需對基層進行封閉處理。路面結構在設計過程中需思考滲水性因素，對路面結構中的縫隙及容易滲水的問題思考必要的排水結構，保證路面排水的順暢性。路面基層可選擇石灰土、碎石等穩定性良好的材料，提升路面強度改善返漿現象，針對路面常見的返漿位置進行處理，填充粉土及砂礫等物質，保持路面穩定性[5]。預防返漿也能利用隔離層方式以免外界雜質進入，在實際操作過程中選擇瀝青土及優質塑料布制作隔離層。封閉及隔斷性良好，有利于防治水損害。隔離層在制作過程中，可選擇礫石材料，從而增強整個隔離層的防水能力，達到阻礙水分侵入的目的。土地施工過程中針對參與的爐渣及破碎的磚石等材料可制作隔溫層，保證道路結構的整體耐溫能力及抗水損害能力。

3 結束語

瀝青道路在施工過程中常見各類病害，對此，預防病害對公路性能具有重要影響，我國相關單位需對公路混凝土病害進行分類，采取科學的手段防治病害，在施工過程中結合混凝土道路結構特點，選擇高質量的處理措施防治病害損害路面。對此，本文對瀝青路面常見病害類型進行分析，包括裂縫及車轍、水損害等病害類型，每種病害類型發生的原因不同，還需綜合性采取處理措施，保證瀝青路面結構的穩定性。