沥青路面破损类型与成因分析

1沥青路面早期破损成因与防治同济大学道路与机场工程系黄琴龙2006年06月2主要内容◇沥青路面早期破损的类型◇沥青路面早期破损的形成原因◇沥青路面早期破损的防护3沥青路面的特点使用性能好：路面平整无接缝，减震吸声，行车舒适；具有一定粗糙度，无强烈反光，行车安全施工方便：机械化施工，控制质量；不需养护、及时开放交通再生利用：资源与环境保护存在问题：§高温稳定性§低温抗裂性§水稳定性4沥青路面早期破损的主要类型1.桥头跳车台背填土压实不足，导致填土在台背后数十米范围内下沉2.沉陷由基层局部成形不足，强度不够，在行车载荷和自然因素等作用下形成的。3.裂缝横向裂缝:荷载性裂缝和非荷载性裂缝纵裂缝:半填半挖处的裂缝,分幅摊铺时纵缝龟裂:又称网裂，路面整体强度不足，基层软化，稳定性不良等引起的，沥青路面老化变脆，也会成网状裂缝。5沥青路面早期破损的主要类型4.车辙变形结构性车辙：由于荷载的作用，发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久变形。磨损性车辙：由于车辆不断地磨损路面，特别是大量重型超载车辆渠化行驶在主车道上，磨损路面也会形成车辙。流动性车辙：在高温条件下，车轮碾压反复作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限，使流动变形不断积累形成车辙。6沥青路面早期破损的主要类型5.坑槽压实不足性坑槽：施工时混合料温度太高，使沥青老化，粘结力降低，脆性增加，导致压实不够，粘结不牢，在行车载荷作用下，形成坑槽；混合料温度太低，摊铺不均匀，压实不充分，导致压实度不够形成坑槽。厚度不够性坑槽：路面下面层局部标高控制不严，导致沥青上面层个别地方厚度不够，在行车作用下，部分混合料易被“带走”，形成坑槽。水损害性坑槽：①开始影响沥青与集料的粘附性，②沥青膜与集料开始剥离③路面开始麻面、松散、掉粒。最后形成坑槽7沥青路面早期破损的主要类型5.坑槽压实不足性坑槽：施工时混合料温度太高，使沥青老化，粘结力降低，脆性增加，导致压实不够，粘结不牢，在行车载荷作用下，形成坑槽；混合料温度太低，摊铺不均匀，压实不充分，导致压实度不够形成坑槽。厚度不够性坑槽：路面下面层局部标高控制不严，导致沥青上面层个别地方厚度不够，在行车作用下，部分混合料易被“带走”，形成坑槽。水损害性坑槽：①开始影响沥青与集料的粘附性，②沥青膜与集料开始剥离③路面开始麻面、松散、掉粒。最后形成坑槽8沥青路面早期破损的主要类型6.沥青路面的表面功能衰减沥青路面的表面功能是指沥青路面的平整、抗滑、噪音、溅水和水雾等。主要说明路面抗滑性能的衰减。原因：第一是沥青标号过大，针入度偏大，沥青用量可能过多，路面渐渐泛油，构造深度下降，直到变成光滑的路面；第二是粗集料不耐磨，迅速磨光。9沥青路面的车辙现象10⑴结构性车辙施工时严重压实不足道路交通的影响水损害⑵失稳性车辙沥青粘度较低沥青混合料中沥青用量过多马歇尔密度标准与现代交通状况不适应⑶磨损性车辙沥青路面早期车辙损坏成因分析11理论计算：路面竣工时初始空隙率为10%，经过行车压实空隙率降低到4%，10cm厚的沥青层的车辙深度6～7mm室内试验：试验条件相同时沥青混合料试件的车辙深度随着空隙率的增加而增大施工时严重压实不足沥青路面早期车辙损坏成因分析12道路交通的影响接触压力（MPa）0.71.321.94动稳定度（次/mm）15651004352变形率0.01920.02980.0851大型、慢速、高温13马歇尔密度标准与现代交通状况不适应马歇尔试验得到的标准密度相对于现代交通偏低击实功小路面在经过行车压实后很快地再次被压密而出现车辙沥青路面早期车辙损坏成因分析14沥青混合料设计不良，沥青用量过多沥青路面早期车辙损坏成因分析15⑴材料设计的措施沥青混合料高温强度的构成：τ＝C+σtg提高沥青混合料的粘结力C♣严格控制沥青用量♣选择高粘度沥青（使用改性沥青）提高沥青混合料的内摩阻角：♣选择纹理粗糙，多棱角的集料♣采用适当的矿料级配，增加粗骨料含量♣选择合适的级配、最大粒径设计时考虑交通组成和环境温度的影响提高沥青路面抗车辙能力的对策16⑵提高施工质量与管理水平，杜绝以下现象不恰当地强调平整度而忽视压实度为避免摊铺机停顿影响平整度，而不恰当地强调连续摊铺，以致等待时间过长料温下降而导致严重压实不足提高沥青路面抗车辙能力的对策17裂缝类型：反射裂缝温度裂缝结构承载力不足导致的各类裂缝沥青老化：路表形成微裂缝到块裂沥青路面早期裂缝现象与成因18沥青路面裂缝防治对策⑴反射裂缝的控制与延缓提高沥青面层厚度改善基层材料性能采用高强度沥青混合料设置应力吸收层等⑵对沥青与沥青混合料的要求选择应变能力强、抗拉强度高的沥青和沥青混合料降低基层上方沥青层的空隙率⑶控制基层施工条件控制施工时的含水量19沥青路面坑槽损害现象20⑴沥青混合料的松散损坏的直接原因：沥青与集料的粘附性不足或沥青老化松散损坏特征：坑洞损坏由上向下发展，多呈“口大底小”的特征。沥青路面坑槽破损与成因沥青与集料的粘附性21⑵沥青混合料的剥落沥青混合料强度降低、松散而逐渐向上发展为坑洞，常常具有“底大口小”或“平底锅”的特征表面征象：车辙、泛油、推挤、波浪、松散、坑槽和开裂等沥青路面坑槽破损与成因22泛油车辙推挤波浪坑槽开裂翻浆路面空隙率动水压力沥青-集料的粘附性沥青混合料剥落沥青在路面中的迁移沥青混合料强度下降水对沥青路面的作用沥青路面坑槽破损与成因23沥青混合料的离析：粗、细集料分离沥青混合料的离析沥青路面坑槽破损与成因24沥青混合料的离析沥青路面坑槽破损与成因25一个芯样的两面沥青混合料的离析现象26⑴重视路面排水，防止沥青面层的滞水目前的高等级道路的路幅较宽，路表横向排水速度较慢。半刚性基层相对较为密实，进入沥青面层的水分沿着横坡方向向道路外侧车道迁移。这些水分被外侧路缘石阻挡，无法排除，在较长时间内集聚在外侧车道的沥青面层中。当进入混合料空隙中的水分不能及时排出时，在交通荷载尤其是在重载的作用下，所形成的水循环作用和水压力作用，导致沥青混合料强度进一步降低直至松散破坏。因此，需要设置排水系统，及时地将进入面层中的水排除至道路结构之外提高沥青路面抗早期坑槽破损的对策27提高沥青路面抗早期坑槽破损的对策⑵提高沥青路面压实密度，降低空隙率沥青路面施工压实不足是造成结构性车辙的主要原因，也是造成路面渗水导致水损害的主要因素。0.20.40.60.81.01.21.41.6135791113试件空隙率(%)冻融劈裂强度(MPa)非改性沥青改性沥青28提高沥青路面抗早期坑槽破损的对策⑶降低沥青混合料的离析程度离析是大量存在的，一旦发生离析，沥青混合料的设计形同虚设，失去意义，路面不能表现出预期的性能，29⑷重视组成材料设计选择适宜的级配组成选择洁净集料使用改性沥青及抗剥落剂提高沥青与集料的粘附性提高沥青路面抗早期坑槽破损的对策30⑷重视组成材料设计选择适宜的级配组成选择洁净集料使用改性沥青及抗剥落剂提高沥青与集料的粘附性提高沥青路面抗早期坑槽破损的对策31⒈路面结构设计上的问题路基路面应作为整体进行综合设计结构层设计厚度太小⒉路面原材料沥青材料性能不过关骨料的表面特性、形状、磨耗值、级配不能满足使用要求，以及矿粉的质量难以保证，导致沥青混合料的内摩阻力和内聚力、粘结力下降⒊施工质量问题摊铺面层前基层不洒粘层油，或洒布工艺控制不严造成计量不准、油膜不均匀、不连续稠度；基层清扫不净，残余浮土、碎石、油污等形成隔离层。面层铺筑过程中易出现压实度不足，使得沥青混合料粘结力、防水性能下降，沥青混合料温度不满足要求。沥青路面早期破损的形成原因32⒋路面渗水天气降水渗到沥青面层中而排不出去，汽车荷载及温度变化的作用下，沥青面层产生破坏。⒌超、重载运输问题超、重载运输导致路面早期破坏、缩短路面设计使用寿命沥青路面早期破损的形成原因