沥青混凝土路面工程病害及防治技术浅析

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简介： 本文根据我国的城市道路越来越多地采用沥青混凝土或改性沥青混凝土路面的实际情况，论述了沥青路面早期病害的原因，介绍了沥青路面病害因素的分析及预防措施的问题。
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 1、前言

　　 目前，随着城市交通量交通量日益增大，使城市道路路面面临严峻的考验，很多城市道路沥青路面均呈现出一定的早期破坏，如开裂、泛油、剥落、车辙等现象，有的城市道路甚至当年通车即发生了病害，正常维修期大大提前，直接影响了车辆的运行，也增大了养护管理资金的投入。对此，现就其原因及对策作出详细的分析。

　　 2、城市道路沥青路面早期破坏的原因

　　 城市道路沥青路面的设计使用寿命一般为10~15年，如果通车1~3年内就发生严重病害和较大面积损坏，可视为早期破坏。早期破坏类型归纳为：

　　 2、1水损坏，随着时间的推移，特别是长期下雨后，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。这是典型水损害现象。通常水损害产生的原因有下列几种：

　　 2、1、1路面排水系统不健全；

　　 2、1、2路面压实度不足；

　　 2、1、3路面离析；

　　 2、2裂缝路面裂缝是路面早期破损最常见的病害之一，它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化，导致路面承载能力下降，加速路面破坏。其中包括横向裂缝和纵向裂缝两部分。

　　 2、2、1横向裂缝，横裂缝横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣，或由于车辆严重超载，致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而裂缝。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式，它有两种情况：沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。

　　 2、2、2纵裂缝纵向裂缝可分为两种情况：一种情况是由于路基压实度不均匀，路面不均匀沉陷而引起的。另一种情况是沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬未处理好，在行车载荷作用下，易形成纵缝。纵向裂缝，多发于半填半挖路基处，主要由路基的不均匀沉降造成；

　　 2、3龟裂龟裂又称网裂，通常是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝，逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝，一般多发生在行车道轮迹形成龟裂。主要由路面结构强度不足引起。

　　 2、4车辙，车辙变形车辙是在行车载荷重复作用下，路面产生累积永久性的带状凹槽。主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足，使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起。

　　 2、5波浪，主要原因是路面组成材料设计不合理或施工质量差，导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作用。

　　 2、6松散，原因主要是采用的沥青粘结力差，沥青用量偏少，或所用的矿料过湿，铺撒不匀，或所用的嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。

　　 2、7坑槽，主要原因是面层的网裂、龟裂后不及时养护而逐渐形成的。另外基层局部强度不足，在行车作用下也易产生坑槽。是由龟裂和松散等其它损坏进一步发展的结果。

　　 2、8沉陷，一般是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。对于大面积沉陷往往是由于路基（高填方地段）不均匀沉降或局部滑移面引起的。主要原因是路基压实度不足引起。

　　 2、9剥落，如果沥青混合料中使用了中性或酸性石料，将会造成集料与沥青之间的粘附性不足，在行车荷载的作用下，集料从路面剥落，使路面形成麻面，进而可能发展成为坑槽、松散等病害。

　　 3、我国城市道路沥青路面发生早期破坏和损坏的原因分析

　　 城市道路沥青路面在运营期间出现早期损坏现象，影响正常运营。现在总结分析的原因可归纳为：

　　 3、1车辆超载的影响

　　 随着我国经济的迅速发展，城市道路上的货车今天能够量增长非常快，某些部门从自身利益出发，超载严重，甚至达到了令人无法想象的程度。超载严重是造成早期破坏的主要原因之一。

　　 3、2施工与养护因素的影响

　　 3、2、1材料选择目前我国的城市道路大部分都选用优质进口沥青，上面层采用改性沥青，但在调查中发现，有些建设部门为了确保沥青的质量，在进行招标时将指标值定得过高，以至于有些沥青供应商为了迎合主管部门的需要，在沥青中加入某种成分以提高指标值，严重影响了沥青路面的寿命。

　　 3、2、2在实际生产中，施工人员一般都严格按照实验室配合比中的骨料用量应用于实际生产。但这种方法生产的混合料往往不到设计要求，有的甚至出现较大偏差，出现了“目标配合比设计”与“生产配合比设计”不相符的情况，其原因就在于骨料的吸水性上。我国现行的沥青混凝土路面设计方法中，集料密度采用的是视密度，而在实际生产过程中，因为自然条件、环境因素的影响，使生产配合比与实验室配合比出入很大。

　　 3、2、3混合料的拌和、摊铺和压实 摊铺和压实两项工作是路面施工的重要环节。摊铺质量不好往往伴随着裂缝、车辙等病害的发生。摊铺过程中除严格按《规范》要求施工外，还应着重控制摊铺温度、供料速度与前进速度相协调、防止大料滚动离析等环节。碾压过程应遵循少量喷水，保持高温，梯形迭进的原则。决不能片面追求平整度，进行低温碾压，降低压实度标准；低温碾压易造成空隙率多大，压实度不足，使路面渗水，导致早期破坏；过度碾压易造成构造深度偏小，甚至出现泛油病害，影响行车安全。碾压过程要及时、迅速，并要保持碾压要求。绝对不允许压路机中途急停、转向，一面发生推挤、拥包现象，从而影响平整度。

　　 3、2、4路基施工缺陷的影响 有些城市道路早期破坏与路基施工质量有关，特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑压实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。

　　 3、2、5桥梁施工缺陷的影响 桥面沥青路面早期破坏通常发生在那些预拱度设置不合理造成桥面沥青面层厚度达不到设计要求、简支梁桥伸缩缝施工质量差的桥梁结构上。由于桥面的变形条件和弹性状态受桥梁的整体刚度和局部刚度控制，与一般路基上路面变形状态不同，未达到设计厚度的沥青面层往往受到剪切破坏。而且一旦有病害发生，便迅速扩展到全桥，很难局部修复。

　　 3、2、6养护与管理 路面早期养护措施不及时、不完善等也是城市道路沥青路面产生早期破坏的原因。允许超载车辆进入城市道路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。

　　 4、为防止城市道路沥青路面发生早期破坏和损坏，应该采取下列措施来防止城市道路沥青路面的早期破坏。

　　 4、1根据实际情况确定并严格控制城市道路沥青路面设计、施工各项指标，严把质量关，科学合理地安排工期，不搞献礼工程；

　　 4、2将沥青路面科研工作与城市道路建设结合起来，改变科研与建设脱节的现状，特别是将科研结合在施工过程中，无疑将大大提高我国城市道路沥青路面的建设水平，有效防止出现早期破坏。

　　 4、3强化施工管理，提高工序控制的科学性。

　　 4、4保证现场试验数据的完整和准确，杜绝弄虚作假。特别是沥青材料、砂石料的试验数据，必须做到抽样合理，数据真实保证沥青路面材料的路用性能。对高路堤、软基处理、填挖结合处、结构物两端填土等重点部位的施工重点监控，防止不均匀沉降影响沥青路面的使用性能。

　　 4、5重视并协调城市道路沥青路面的压实度、均匀度、平整度和构造深度等指标，特别处理好平整度与压实度的关系。不能过分追求平整度而牺牲压实度，而是要在保证压实度的基础上追求平整度，否则通车后的路面极易发生水破坏以及松散、车辙等早期病害。

　　 4、6优化城市道路的排水设计，防止水损坏。

　　 4、7重视半刚性基层的养护，防止反射裂缝的出现。

　　 4、8交通执法部门与其它行业主管部门联合执法，大力打击超载运输，保证城市道路的正常使用。

　　 4、9加强养护管理，提高养护管理水平。经验表明，科学有效的养护不但保证了城市道路沥青路面的服务性能，也是防止早期病害的进一步发展、节省养护资金的有效手段。

　　 5、沥青路面早期破损的防护通过以上分析，可看出沥青混凝土路面早期破损与沥青混合料、路面设计施工、交通气候条件的全部或部分有联系，而交通气候条件是客观存在的，所以沥青路面病害防治技术应以路面设计、沥青混合料和施工三个方面考虑。

　　 5、1合理设计路面结构

　　 5、1、1尽可能减薄沥青面层厚度由于以下四方面原因，城市道路路面厚度可酌情减薄，控制在12-15cm之内。第一是半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层（基层和底基层）来承担，无需用增厚面层来提高承载能力。第二是提高沥青路面使用性能不是用厚的沥青面层，而是用优质沥青。第三是沥青面层的裂缝不只是反射裂缝，在正常施工情况下，大部分是沥青面层本身的温缩裂缝。第四是一般来说厚的沥青面层易导致车辙的产生。

　　 5、1、2加强沥青路面防水设计

　　 5、1、3选用合理的基层和底基层结构

　　 5、2严格控制沥青混合料的质量

　　 5、2、1沥青的选取选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下，可在沥青中掺加各种类型的改性剂，以提高基性能指标。

　　 5、2、2集料的选用骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一业数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低骨料的含水量。

　　 5、2、3混合料级配的确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性，路面表面特性和耐久性是两对矛盾，相互制约，照顾了某一方面性能，可能会降低另一方面性能。混合料配合比设计，实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优化设计，根据当地的气候条件和交通情况做具体分析，尽量互相兼顾。当然为提高沥青路面使用性能还可以考虑以下两个途径：第一是改善矿料级配，采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）。第二是改善沥青结合料，采用改性沥青。

　　 5、3严格控制施工质量 施工质量控制不严，早期破损必然出现。沥青路面施工必须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，每道工序的质量要进行严格的检查、控制、评定，以保证其达到质量标准，具体要抓好以下几方面：

　　 5、3、1严格控制沥青混合料的拌和质量，拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理；加大马歇尔试验频率，严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标，必要时对混合料进行特殊配合比设计。

　　 5、3、2保证基层顶面粗糙度。改善基层材料级配，增加粗骨料，提高大中粒径集料含量；控制最佳含水量，改进碾压方法，避免过振过湿，不能使基层顶面形成灰浆硬壳，不能用细料进行压实后找平。

　　 5、3、3合理洒布透层油、粘层油。在进行各层铺筑前，必须保持顶面清洁。根据近年来的施工经验，透层油应以慢裂型乳化沥青为宜。用沥青洒布车喷洒时，应保持稳定的车速和喷洒量，不能流淌和形成油膜，更不能有空白，并立即撒布2立方米/1000平方米的石屑或粗砂，用8T钢筒式压路机稳压一遍，将多余的浮料扫走。

　　 5、3、4提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时，运距不能过远，摊铺温度应控制在130℃?50℃为宜，摊铺厚度均匀，压实设备数量应配套，速度控制在2m/min左右，碾压遍数不能太少，以免混合料孔隙过大；一般不能进行补料，尤其是下面层；基层雨后潮湿未干，不得摊铺，更不得冒雨摊铺；纵向、横向接缝应紧密、平顺，各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。

　　 6、结束语

　　 路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一，各级交通管理部门都应引起足够的重视，并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的早期破损现象的发生，使城市道路建设质量全面提高，更上新台阶。

　　 参考文献

　　 1 《城市道路设计规范》（CTT37-90）.北京：中国建筑工业出版社.1991

　　 2《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97. 北京：人民交通出版社.1997

　　3 《沥青路面施工及验收规范》JTJ014-97 北京：人民交通出版社1997年

　　4 陆鼎中、程家驹编著《路基路面工程》（第二版）上海：同济大学出版社，1999年

　　 5 方福森主编《路面工程》（第二版）北京：人民交通出版社，1996年.