改善瀝青路面使用性能的途徑與方法

陳志斌

（廣東華路交通科技有限公司，廣東 廣州 510420）

1 瀝青路面發(fā)展現(xiàn)狀

1988年，我國實(shí)現(xiàn)了高速公路零的突破。截止到2008年底，高速公路通車?yán)锍坛^了23000km隨后的幾年里每年還將以超過2000km的速度遞增。在已通車的高速公路中，瀝青路面占80%以上。隨著高速公路的迅猛發(fā)展，我國的路面施工技術(shù)及路面質(zhì)量有了極大的提高。在設(shè)計(jì)方面，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有限元理論也引入了路面結(jié)構(gòu)計(jì)算，同時(shí)還引入了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的分析，極大地提高了路面設(shè)計(jì)的效率和可靠性。在施工方面，大量引進(jìn)了國外先進(jìn)的拌和、攤鋪和碾壓設(shè)備。拌和設(shè)備為了適應(yīng)連續(xù)攤鋪的需要，有趨于大型化的趨勢，有些項(xiàng)目引進(jìn)了300T/h的拌和樓。攤鋪機(jī)由20世紀(jì)90年代初的液壓手動(dòng)控制發(fā)展成液壓電腦自動(dòng)化控制。為了保證壓實(shí)度，提高路面質(zhì)量，碾壓設(shè)備有重型化的趨勢。如有的工程已使用26T自重的輪胎壓路機(jī)。鋼輪壓路機(jī)由單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)逐步被雙鋼輪驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)所取代，自重也趨于重型化。

2 改善瀝青路面使用性能的必要性

瀝青路面的使用性能是指路面所能提供的行車條件。路面使用性能可以有路面的評(píng)價(jià)就高。反之，行駛不舒適，評(píng)價(jià)就低。瀝青路面的使用性能，除了影響行駛舒適性外，還直接影響行駛的安全性。路面使用性能差，必然增加行駛難度，降低運(yùn)輸效率，增加油耗，直接影響交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并帶來嚴(yán)重的負(fù)面社會(huì)影響。目前路面使用性能普遍難以達(dá)到理想要求，使用性能的降低不符合正常變化規(guī)律。而國內(nèi)目前在改善路面使用性能方面的研究缺乏系統(tǒng)性，滿足不了實(shí)際需要。因此，結(jié)合路面技術(shù)的最新發(fā)展?fàn)顩r，研究如何改善路面使用性能是非常重要的。

3 影響瀝青路面使用性能的因素

路面使用性能評(píng)價(jià)取決于路面使用者對(duì)路面使用條件的綜合感受。美國在對(duì)路面使用者進(jìn)行大量地研究之后，提出了路面服務(wù)性能指標(biāo)。調(diào)查結(jié)果說明，影響路面使用性能的第一因素是平整度，其次是道路裂縫，最后是車轍。也就是說路面使用者最關(guān)心也是影響其感受的第一因素是路面的平坦情況，如果路面出現(xiàn)坑洞、松散、推移、擁包等病害，使用者最容易感受到。路面的平整度是全路的綜合性評(píng)價(jià)指標(biāo)，除了道路本身外，還與線內(nèi)橋梁的橋面鋪裝、伸縮的安裝、過渡段的處理質(zhì)量有密切的關(guān)系，這些問題要處理不好，其服務(wù)性能指標(biāo)就受影響，使用性能就差。

4 瀝青路面使用性能的改善途徑與方法

從以上介紹可知，要提高路面的使用性能，主要應(yīng)從改善平整度，減少路面裂縫和車轍等方面著手，而要達(dá)到這些目的，我們必須從路面設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)和施工作業(yè)等方面去考慮，而這三個(gè)方面的因素又是相互影響和關(guān)聯(lián)的。

車輛是行駛在路面表面的，車輪與道路表面直接接觸，路面的綜合質(zhì)量通過表面層反映出來。例如路基沉陷、不均勻沉降和底層裂縫，最終會(huì)反映到路面表面，間接影響路面的使用性能，而表面層的損壞則直接影響路面的使用性能。因此，改善路面路面的使用性能，要從優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)體系、提高表面層的品質(zhì)、合理使用材料和提高施工作業(yè)水平，以及確保橋面鋪筑質(zhì)量、加強(qiáng)瀝青面層的層間粘結(jié)力和提高面層防水能力等幾個(gè)方面尋求解決辦法。

4.1 橋面鋪筑

橋面鋪筑質(zhì)量對(duì)橋梁的使用性能影響很大，它影響公路的行駛舒適性。但是，習(xí)慣上在現(xiàn)實(shí)中，人們對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)本身設(shè)計(jì)非常重視，對(duì)橋面鋪筑重視程度不夠，至今尚無專門的前面鋪裝設(shè)計(jì)和施工規(guī)范，有的只是給予指導(dǎo)性說明。現(xiàn)在許多高速公路上的橋面鋪裝都出現(xiàn)了早期破壞，極大地影響了橋梁的服務(wù)品質(zhì)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

橋面鋪裝早期損壞主要在三個(gè)方面：一是表面瀝青混凝土出現(xiàn)松散和空洞；二是粘結(jié)不好，表面層出現(xiàn)推移、轍槽；三是梁表面的水泥混凝土鋪裝破壞引起表面鋪裝破壞。從觀察結(jié)果看，橋面鋪裝出現(xiàn)的主要問題還是在表面層的破壞方面。

4.2 水泥混凝土鋪裝層破損分析與處治

4.2.1 破損1分析

根據(jù)國內(nèi)的調(diào)查，水泥混凝土橋面鋪裝層破損主要是受力不合理或施工不當(dāng)引起的。由于受外力引起的鋪裝破損包括：

剪切破壞。由于鋪裝層內(nèi)部產(chǎn)生較大剪切應(yīng)力引起不確定破壞面的剪切破壞，或由于鋪裝層與橋面板層之間結(jié)合的粘結(jié)力差，抗水平剪切能力較弱，在水平方向產(chǎn)生相對(duì)移位，從而發(fā)生剪切破壞。表現(xiàn)為空鼓現(xiàn)象或形成鋪裝層與橋面板互相脫離。

撓曲破壞。因溫度變化或外力作用，橋面板或梁蹄結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大撓度和負(fù)彎矩，進(jìn)而因鋪裝層上緣的拉應(yīng)力超出材料的抗拉極限而產(chǎn)生開裂，在水和車輛荷載作用下，裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。

局部沖壓損壞。重車輪荷載對(duì)局部沖擊導(dǎo)致橋面鋪筑層薄弱區(qū)域，如縱縫或鉸接處出現(xiàn)局部破碎或網(wǎng)裂。施工原因引起的破損包括：橋面不平整且鋪裝層較薄，質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范要求，在車輛作用下容易產(chǎn)生破壞；施工中結(jié)構(gòu)縫處理不當(dāng)，導(dǎo)致周圍橋面鋪裝層過早破損或開裂；其他還有因養(yǎng)生不好和混凝土質(zhì)量問題而引起的表面收縮裂縫等。

4.2.2 處理措施

設(shè)計(jì)方面：要保證鋪裝層有足夠的厚度，國內(nèi)目前一直沿用的是不管什么情況下鋪裝層厚度都為8厘米。這顯然是不科學(xué)的。按照有關(guān)研究提出的結(jié)果，對(duì)于裝配式T梁，高速公路水泥混凝土鋪筑厚度應(yīng)為17-20厘米；對(duì)于箱形橋梁，鋪筑厚度應(yīng)為11-16厘米。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過建立力學(xué)模型計(jì)算確定鋪裝層的厚度。

施工方面：要保證混凝土有足夠的強(qiáng)度。在特殊部位如鉸縫的處理方面要認(rèn)真對(duì)待，同時(shí)，梁體與鋪裝層連接的界面要鑿毛并清洗干凈，保證鋪筑層能與梁體共同受力，避免薄弱部位的出現(xiàn)。

4.2.3 瀝青混凝土上鋪裝層

對(duì)于一般的橋梁結(jié)構(gòu)，橋面瀝青混凝土鋪筑不做特殊設(shè)計(jì)，瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層一般都采用與其他路段相同的配合比。國內(nèi)研究提出了鋪裝層的合理厚度，綜合考慮強(qiáng)度、車轍、防水、施工工藝和平整度五個(gè)主要方面的影響因素，通過優(yōu)化原理，以橋面鋪裝層的厚度為目標(biāo)，以強(qiáng)度、車轍、防水、施工工藝和平整度為決策變量建立四個(gè)線性規(guī)劃模型，通過對(duì)這四個(gè)模型求解、比較、取舍，最后得出瀝青混凝土橋面鋪裝層的合理厚度為6-11厘米之間。根據(jù)目前的路面結(jié)構(gòu)典型設(shè)計(jì)，鋪裝層定位兩層比較合適。為了方便施工，保證平整度和質(zhì)量，鋪裝層的兩層厚度應(yīng)與路面設(shè)計(jì)厚度一致。但是橋面鋪裝層所處的環(huán)境完全暴露在空氣中，與路面結(jié)構(gòu)層相比，夏季溫度更高，冬季溫度更低，而且還受到振動(dòng)和負(fù)彎矩的作用，在相同的氣候條件下鋪裝層用的材料要求更為苛刻。

4.2.4 防水層與粘結(jié)層

橋面防水是。避免和減緩鋪裝層損壞的必要途徑。防水首先要從面層設(shè)計(jì)上予以充分考慮。有些公路橋面上設(shè)置防水涂層，即在板面上澆上透油層，然后在噴灑薄膜層，最后在鋪撒粘結(jié)層。涂膜目前有聚氨酯、丙烯酸和硅橡膠等。必須注意的是，在涂膜噴灑之前必須對(duì)板面進(jìn)行清洗，否則涂膜與板面粘結(jié)不牢固，成為一層隔離層，反而容易引起鋪裝層的推移和脫落。從使用效果看，這種方法容易引發(fā)質(zhì)量問題。

4.3 瀝青路面的層間粘結(jié)

高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)一般由面層、基層、底基層和墊層組成。面層一般由三層組成，是直接承受車輪荷載反復(fù)作用和自然因素的結(jié)構(gòu)層，分為表面層、中間層和底面層，配合路面強(qiáng)度同荷載應(yīng)力隨深度變化的規(guī)律，這三層結(jié)構(gòu)分別選用不同的混合料級(jí)配，以使瀝青面層具有較好的承載力和耐久性。為加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)層之間的緊密結(jié)合，提高路面結(jié)構(gòu)的整體性，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施，避免產(chǎn)生層間滑移。因此，瀝青路面的層間粘結(jié)技術(shù)是十分重要的。

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[2]妥群.改善瀝青路面使用性能的途徑與方法[J].科技信息（學(xué)術(shù)版）2007年 第21期.