论自然环境因素对沥青路面的影响分析

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自然环境对公路的影响主要表现在温度和水的破坏两方面。同时大气中的空气、阳光对沥青路面也有重要影响。

　　根据观测资料可知，由于路面对太阳辐射热的吸收作用，沥青路面的最高温度可比气温高出23℃，阳光、温度、空气等大气因素可以引起沥青路面的老化，使沥青丧失黏塑性。路面变得脆硬、干涩、暗淡而无光泽，抗磨性能降低，在行车荷载作用下相继出现松散、裂缝以至大片龟裂。日照愈强烈、气温愈高、空气愈是干燥和流通，则路面老化速度愈快。

　　1温度

　　1.1气温是引起路面裂缝的一个重要原因

　　若当地气温昼夜温差大，就会使路面长期经受反复的膨胀和收缩，使物质内部的组织结构发生变化。随着气温的降低，沥青的黏滞度增高，强度增大，变形能力降低，此时易出现脆性破坏。气温下降，特别是急骤降温时，沥青层受基层的约束而不能迅速收缩就会生产很大的温度应力，若累计温度应力超过沥青混合料的极限抗拉强度时路面便会开裂。在高温条件或荷载作用下，沥青路面会产生变形，其中不能恢复的部分形成车辙病害。如果得不到及时、恰当的维修，路面车辙病害将加剧路况的恶化，直接威胁行车安全，也会大大缩短沥青路面使用寿命。

　　1.2骤然降温引起的路面裂缝

　　如果路面的基层为半刚性基层，由于其自身刚度大，抗变形能力较差，在温度骤然下降时会产生收缩变形，而其下卧层（土基或底基层）与该层之间的摩阻作用抑制了其收缩，从而在该层内部产生拉应力，当此应力超过其抗拉强度时基层就会产生裂缝。半刚性基层开裂以后，在沥青面层与半刚性基层间的裂缝处会形成一个“薄弱点”，该点在荷载应力与温度应力的共同作用下会使沥青面层底面产生应力集中。如果沥青面层较薄，则会引起开裂，随之在行车和大气因素的反复作用下，裂缝逐渐向上扩展。直至沥青层表面。这种裂缝称为反射裂缝，它一般为横向裂缝。

　　1.3年温差太大引起的路面裂缝

　　因冬季气温下降引起沥青路面或基层收缩而产生的裂缝，其路面裂缝的原理与上述相同，一般为与道路垂直的横缝。基层干缩或冻缩产生裂缝以横缝居多。另外，沥青混合料碾压温度太高或速度太快也会产生横向裂缝。

　　对于已出现的裂缝，应采取以下措施：对较小的纵缝和横缝，一般用灌注热沥青材料加以封闭处理。对于较大的裂缝。则用填塞沥青石屑混合料处理。对于大面积的龟裂、网裂，通常采用加铺封层或沥青表面处置的方法进行处理。网裂、龟裂严重的路段在补强基层后重新翻修，沥青面层常有因基层施工质量不高而引起的反射裂缝。因此，在基层施工中，及时的养护、良好的接头处理及整体强度是有效防治沥青面层反射裂缝的有效方法之一。为了延缓和减少反射裂缝的发生，可采取以下几种措施：①选用符合“重交通道路石油沥青技术要求”的沥青，或采用实践证明行之有效的改性沥青；②采用适当的沥青面层厚度，或在沥青面层与半刚性基层之间设12cm～15cm的碎石过渡层；③当采用二灰稳定粒料或灰土稳定粒料时，集料含量应控制在75％-85％，以增强抗裂性能；④在半刚性基层顶面或沥青层之间设置各种土工合成材料，或者提高沥青混合料的抗拉强度和抗变形能力。

　　2水破坏

　　水是危害公路的主要自然因素冰对路基路面的作用主要来自大气的降水和蒸发、地面水的渗透以及地下水的影响。当路基内出现温度差异时，在温差作用下水还会以液态或气态的方式从热处向冷处移动和积聚，从而改变路基的湿度状态。水浸湿路基可因其强度和稳定性的下降，使路基失稳，引起塌方、滑坡等病害。路基沉陷、冲刷、坍塌、翻浆，沥青路面松散、剥落、龟裂等病害。都不同程度地与地表水和地下水的侵蚀有关。水的作用加剧了路基和路面结构的损坏，加快了路面使用性能的变坏，缩短了它们的使用寿命。所谓水破坏即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象，它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水破坏的主要破坏形式有：网裂、坑洞、唧浆、辙槽等，水破坏的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等导致的沥青路面空隙率过大所造成的。采用半开式沥青混凝土表面层时，产生的水破坏尤为严重。

　　形成水破坏的原因分析如下：

　　（1）除沥青混合料不均匀、空隙率过大有关外，还与沥青和碎石间的黏结性能或有无抗剥落剂、交通量大小、重载车比重及公路沿线降雨量等因素有关。在中国南方潮湿地区，沥青路面的水破坏数量及速度比北方干旱地区严重得多。近年来，部分高速公路开始采用改性沥青或加抗剥落剂的SMA路面，虽然产生水破坏的数量和速度明显改观，但只要混凝土不均匀自由水能够进入并滞留的地方也不同程度地产生了水破坏。

　　（2）在施工前原材料的选用必须规格、均匀、合理，配合比设计必须严密。在施工过程中必须注意沥青混凝土拌合的均匀性，防止粗细集料离析。严格控制沥青混合料拌合温度、出场温度及碾压温度，混合料拌合温度过高会容易造成沥青老化，与集料的黏附性也会明显降低，严重时会造成面层局部色泽不一致等现象。据国外有关试验数据表明，沥青混合料的温度低于90℃，实际上已不可能再被进一步压实。再者，尽量通过使用高效配套的碾压设备、增加碾压遍数等提高压实度以减小空隙率，空隙率大的位置越多水破坏现象越严重，设法加强沥青面层间黏结力也是有效防治水破坏的措施之一。

　　（3）优化设计。沥青面层层间应使用防水材料，无论是何种沥青混合料，必然有一定的空隙率存在，就会遭受一定的水破坏。在沥青面层表面涂上防水材料，形成一种不透水的薄膜封层，能使沥青面层中因降雨而聚集的水大大减少。

　　在行车作用和自然因素影响下，沥青路面还会出现：沥青路面边缘不断却损，参差不齐，路面宽度减小，这种现象称为啃边。产生的原因是路面过窄，行车压倒路面边缘而造成缺损边缘强度不足，路肩太高或太低，雨水冲刷路面边缘都会造成啃边。对啃边病害的处治方法是设置路缘石、加宽路面、加固路肩，有条件时设法加宽路面基层到面层宽度外20cm～30cm。

　　例如：罗夏（罗城——夏家营）所养护路段——晋祠特大桥全长2.6km，结构为预应力钢筋砼箱梁，通车运营6年。由于2007年雨水较大且持续时间长，路面渗水现象严重，加之重型、大型车辆颇多，在车辆不间断的重复碾压及振动下，致使路面出现较为严重的推移、松散、坑槽、裂缝等病害。2008年4月份公司组织人员对其病害进行了集中处治，首对损坏部分路面进行了彻底洗刨，其次对桥面铺装层损坏部分进行了修复，同时对路面进行了重新铺设，将其改为改性沥青路面，最后对沥青路面表面进行了微表处理，大大提高了沥青路面防水能力和路面质量，大修后的沥青路面通车运营良好，修复后至今未出现类似病害，节约了养护经费，同时大大提升了服务质量，社会反映良好。

　　3全面质量管理，建养并重

　　要预防沥青路面早期病害，必须从业主、施工、监理、养护、各个环节重视质量。严格按标准、规范、规程办事，把好材料、工艺各个环节，严格各个检查、试验、监理、监督环节。采用有效的设备、机械；精心设计、精心施工。不合格材料，不入场。不合格设备，机械不使用。不符合要求的工艺，不开工。不虚该施工的时间，不作业。要进行充分调研，进行必要试验，安排一定试验路。不断总结经验。指导生产。

　　要不仅重建，也要重养。由于各种原因所潜伏的路面隐患，多在竣工后1-2年内显露出来，因此应特别是重视路面竣工后至交、竣工验收阶段的养护管理，使路面得到及时养护。

　　（1）要经常保持路面清洁，无杂物和硬物存于沥青路面上。

　　（2）要疏通排水系统，特别是雨季到来之前，以防积水渗入路基、路面，影响路面强度和稳定性。

　　（3）沥青贯入式路面和沥青表面处治，要加强初期养护，通过行车反复碾压，促进油层稳定、成型。

　　（4）要及时养护，把病害消灭在萌芽期。

　　（5）要讲究养护方法，沥青砼、沥青碎石等路面的养护，要用拌和好的沥青混合料进行热铺、热压、及时开放交通，切勿采取喷油、撒料的层铺法养护。

　　4结束语

　　路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一，早期病害一旦出现，维修起来不但费时费力，而且影响公路的正常使用，所以对于高速公路路面的各种病害应以预防为主，为有效预防病害发生，必须深入研究各种病害的形成机理、预防措施和处治方法，在工程施工中根据其成因从路基、基层施工、沥青面层施工到原材料控制，有针对性地采取一系列预防和改善措施，同时按全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证体系，对施工全过程，每道工序的质量进行严格的检查、控制，才能减少沥青路面早期破损的发生，从而提高沥青路面的建设质量。