高速公路沥青路面早期破坏特征及成因分析

高速公路沥青路面早期破坏特征及成因分析摘要：本文分析了沥青路面早期破坏的特征及其形式，对于一些可能会引起路面早期破坏而又易被人们忽视的相关原因进行了探讨，并提出了应对措施。关键词：高速公路；沥青路面；早期破坏；成因分析0引言沥青路面是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。由于沥青路面使用沥青结合料，因而增强了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性也都得到了很大提高。与水泥混凝土路面比较，沥青路面具有表面平整、耐磨、无接缝、行车舒适、耐疲劳、抗高温变形、抗低温开裂能力、振动小、噪音低、施工期短、防渗、抗滑、养护维修简单、适宜于分期修建等优点，因而获得越来越广泛的应用。20世纪50年代以来，各国都大量修建沥青路面，我国近几十年来也修建了相当数量的沥青路面，广泛用于公路和城市道路。沥青路面已成为我国高速公路的主要路面形式。但是，沥青路面在行车荷载的反复作用和自然因素的不断影响下会逐渐出现不同程度的破坏，使其使用性能逐步恶化。我国高速公路沥青路面的设计使用期一般为15年，但是，据调查表明，通车仅2~3年的个别高速公路的沥青路面已经大面积破坏。此现象表明，要想设计出达到使用寿命要求的沥青路面，必须首先解决上述沥青路面的早期破坏问题。1路面早期破坏形式及原因分析由于荷载、环境、材料组成、结构层组合、施工和养护等条件的差异，破坏的形态也是多种多样的。这些破坏既可能是某单一因素作用的结果，也可能是以上各因素相互作用的结果。综合分析沥青路面的破坏形态，基本上可分为三大类型：裂缝类、变形类、表面功能性破坏类。具体分为以下六种：沉陷、裂缝、松散和坑槽、车辙、泛油及拥包、疲劳开裂。1.1沉陷沉陷是路面在行车荷载作用下，车轮带处路面出现的凹陷变形，有时在凹陷两侧伴随出现隆起的现象。当沉陷较大时，路面结构的变形能力不能适应这样大的变形量，于是在受拉区产生以纵向为主的裂缝，并可能发展为网裂。产生沉陷的主要原因是路基水文地质条件很差而过于湿软，路基承载力较低而难以承受通过路面传至路基表面的荷载应力，从而产生较大的竖向变形所致。1.2裂缝裂缝是沥青路面最主要的破坏形式，按其成因可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种类型。横向裂缝是指垂直于行车方向的裂缝。按其成因不同它又可分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝。荷载型裂缝是由于车辆严重超载，致使拉应力超过其疲劳强度而断裂。非荷载型裂缝是横向裂缝的主要形式。1.3松散和坑槽由于面层材料组合不当或施工质量差，结合料含量太少或粘结力不足，面层混合料的集料间失去粘结而成片散开，称为松散。坑槽是松散的材料被车轮后真空吸力及风和雨水带离路面而形成凹坑，此外，网裂的进一步发展，在行车荷载作用下使松动的碎块脱离面层也会形成坑槽。1.4车辙车辙是高级沥青路面的主要破坏形式。它是路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形。这种变形出现在行车轮带处，即形成路面的纵向带状凹陷。因为这种路面的使用寿命较长，即使每一次行车荷载作用产生的残余变形量很小，而多次重复作用累积起来的残余变形总和也会很大，使得车辙仍足以影响车辆正常行驶。1.5泛油及拥包面层混合料中沥青含量偏多且孔隙率太小时，沥青会在夏天受行车的作用而溢出路表面，形成一层有光泽的膜，此现象称为泛油。这种沥青混合料的抗剪强度往往过低，在承受较大水平力作用的车辆经常启动和制动的路段上，面层材料会沿行车方向发生剪切或拉裂破坏而出现推移及拥包。1.6疲劳开裂疲劳开裂是指路面在正常使用情况下，路表无显著永久变形而出现的裂缝。其特征是初期为沿轮迹带产生较短较细的纵向平行裂缝，继而随着行车荷载进一步作用逐渐发展为网状裂缝，开裂面积、裂缝宽度不断扩大。产生疲劳裂缝的原因主要是：沥青面层受行车荷载的反复弯曲作用，当结构层产生的拉应力超过材料的疲劳强度时，底面便开裂，并逐渐向表面发展。2.路面早期破坏其它相关原因分析近年来，虽然我国高速公路总里程有了大幅度提高，但是由于这些公路路面的设计和施工水平都有明显差异，以及现实存在的普遍抢工现象，其中部分高速公路的路面属于非正常设计，还有部分是非正常施工所致。此外，还有一些是材料本身的问题。所以笔者认为，良好的道路使用性能的保证，首先要从设计和施工这两个内因入手，兼顾找出其它外部原因，进行对症下药。2.1路面设计沥青面层结构选用不当、混合料类型不合理。根据沥青路面设计规范,沥青面层除应满足车辆的使用要求外,还应满足雨水不渗等要求,宜选用粒径较小,空隙也小的级配混合料,尽量采用小粒径沥青混凝土,以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒混凝土或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面,必须在沥青面层下设下封层,以防止雨水渗入。2.2水的原因随着时间的推移，特别是长期下雨后，路面的颜色愈来愈黑，并出现轮迹处路面向两边推挤而隆起，轮迹处继续沉陷，再发展，靠近轮迹的隆起部分破损，很快就出现面层松散、剥落、坑槽等。松散的集料表面光溜溜的，沥青膜已剥落贻尽。2.3人为破坏。交通事故以及维修车辆漏油等所致的路面破坏。3应对措施3.1加强路面的层间结合，使用高性能的粘结材料作粘层。对于高速公路，有条件时可考虑采用橡胶乳液预处理等新技术。3.2完善排水设计,减少隐患。鉴于水损坏的普遍性,应完善路面排水设计。通过调查发现,挖方路段和中央分隔带排水设施不全,桥梁泄水孔设置不当,导致雨水渗入结构层内引发的破坏较为普遍。为此,可采取拆除路侧路缘石,改土路肩为等粒径碎石填料等措施加以预防,以增加横行排水能力。3.3推广采用较先进的路面结构。如沥青路面采用SBS改性沥青或SMA面层，以提高抗永久变形能力和抗磨耗能力；中面层和下面层采用FAC-20结构，以增强路面的抗疲劳和抗车辙能力；改善基层的类型，如采用大粒径碎石(LSM)，减少路面的反射裂缝等等。推广应用较先进的路面设计成果。用新指标、新试验设备的试验方法来检验沥青；以体积配合比法进行混合料设计。4结束语沥青路面早期损坏的原因是多方面的,既有结构问题和外部作用,又有施工控制不严的问题。所以，必须根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工,有针对性采取一系列预防和改善措施。同时,必须建立健全质量保证体系,从管理部门、设计部门到施工部门,层层重视、层层控制、层层落实。只有这样,才能从根本上减少沥青路面早期破损现象的发生。（陈志新河南省许昌市鄢陵县公路管理局河南许昌461200）参考文献[1]沙庆林．高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M]．北京：人民交通出版社，2001．[2]邓学均.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2000[3]张国祥．高速公路沥青路面早期破坏研究[J].公路交通技术,2009(1):36-38[4]何兆益、杨锡武．路基路面工程(下)[M].重庆:重庆大学出版社.2001.92~93