瀝青混凝土路面病害及防治研究

羅一民，張自標(biāo)

(江西省贛南公路勘察設(shè)計院，江西贛州341000)

瀝青混凝土路面病害可分為兩類:一類是結(jié)構(gòu)性破壞，即是路面結(jié)構(gòu)的整體或其某一個或幾個組成部分的破壞;另一類是功能性破壞，使其不再具有預(yù)期的功能。

1 病害類型及原因

瀝青混凝土路面分類見表1［1］。

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1.1 橫向裂縫

橫向裂縫是與道路中心近于垂直的裂縫。主要原因有:(1)半剛性基層瀝青路面的反射裂縫。在車輪荷載作用下，半剛性基層底部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于基層材料的抗拉強度時，半剛性基層底部就會很快開裂，在行車荷載反復(fù)作用下，底部裂縫會逐漸擴展到上部，使面層產(chǎn)生開裂;(2)瀝青面層溫度變化產(chǎn)生的溫度裂縫，包括低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫;(3)施工縫處理不當(dāng)，接縫不緊密，結(jié)合不良所產(chǎn)生的裂縫;(4)橋梁、涵洞或通道等構(gòu)造物兩側(cè)的填土產(chǎn)生固結(jié)或地基沉降。

1.2 縱向裂縫

與道路中線大致平行的裂縫。主要原因有:(1)填方材料和填方的不均勻性、填方密實度不夠。經(jīng)過一段時間的自然沉降，路基強度有所下降，就會產(chǎn)生縱向裂縫;(2)施工時，前后攤鋪相接處的冷接縫未按有關(guān)規(guī)范要求認真處理，結(jié)合不緊密而脫開產(chǎn)生裂縫;(3)拓寬路段的新老路面交界處土層處理不徹底，沉降不均勻引起縱向開裂。

1.3 塊狀裂縫

接近直交的裂縫，把路面分割成近似矩形的小塊，塊的尺寸在50 cm×50 cm～300 cm×300 cm之間。塊狀裂縫主要由面層材料的收縮和溫度的周期性變化所致，與荷載的大小關(guān)系并不密切。(1)瀝青混合料質(zhì)量較差，混合料中的瀝青變硬，當(dāng)溫度下降產(chǎn)生拉應(yīng)變時，產(chǎn)生塊狀裂縫;(2)當(dāng)瀝青路面上縱向裂縫出現(xiàn)后，在某些因素的影響下繼續(xù)擴展，逐漸縱橫裂縫交叉在一起，從而形成塊狀裂縫。

1.4 龜裂

互交錯的裂縫將路面分割成形似龜紋的銳角多邊形小塊的裂縫。龜裂又稱網(wǎng)裂，主要有以下幾種原因:(1)路基局部壓實度不足或基層材料局部松散不成板體，使路面的承載能力下降而形成;(2)瀝青與瀝青混合料質(zhì)量差，瀝青延度低，抗裂性差，對拉應(yīng)變敏感而產(chǎn)生的裂縫;(3)瀝青層厚度不足，層間粘結(jié)差，水分滲入形成的裂縫;(4)行車荷載重復(fù)作用下引起的疲勞裂縫。

1.5 滑移裂縫

月牙形裂縫，其兩端通常指向行車方向。路面面層的滑移裂縫出現(xiàn)在交叉口、急彎道處和經(jīng)常剎車處，主要由于層間滑動和粘結(jié)不良引起的。主要原因有:(1)瀝青面層與基層結(jié)合不好;(2)瀝青混凝土的不均勻性和碎石壓碎值不符合規(guī)范要求;(3)實際行車荷載遠大于設(shè)計荷載。工期緊，不能封閉交通。瀝青動穩(wěn)定度不夠，高溫穩(wěn)定性較差。

1.6 車轍變形

車轍是在行車載荷重復(fù)作用下，路面產(chǎn)生累積永久性的帶狀凹槽。主要是由于瀝青混合料級配設(shè)計不合理、穩(wěn)定性差或由于基層及面層施工時壓實度不足，使輪跡帶處的面層和基層材料在行車荷載反復(fù)作用下出現(xiàn)固結(jié)變形和側(cè)向剪切位移引起。車轍由壓密形變和側(cè)向流動形變組成。壓密形變是車輛在道路上行駛而使道路得到進一步壓實而產(chǎn)生的永久性變形。壓密形變是有限的，主要由瀝青混凝土的施工孔隙率引起;側(cè)向流動形變是在高溫時瀝青混凝土路面中瀝青軟化、粘結(jié)力降低，在輪載的反復(fù)作用，瀝青混合料產(chǎn)生剪切而被擠壓到兩側(cè)而形成的形變，實質(zhì)原因是瀝青混凝土的粘力和內(nèi)摩擦角較小。

1.7 波浪

路表面有規(guī)律的縱向起伏，主要原因是路面組成材料設(shè)計不合理或施工質(zhì)量差，瀝青混合料的熱穩(wěn)定性不足，導(dǎo)致路面材料不足以抵抗車輪水平力的作用，常發(fā)生于車輛啟動或制動的區(qū)域。

1.8 沉陷

路表面的局部凹陷。主要原因是路基壓實度不足，特別是在一些高填方和壓實困難的半填半挖路段以及構(gòu)造物兩端出現(xiàn)。對于大面積沉陷往往是由于路基不均勻沉降或局部滑移面引起的。

1.9 脹起

路面的局部凸起，凸起處常伴有路面裂縫。凍脹、鹽脹、膨脹土脹起、路面材料摧移擁起等，都可能造成脹起。

1.10 泛油

路表面形成一層有光澤的、玻璃狀的瀝青粘膜。瀝青混合料中瀝青含量過多，空隙率較小，高溫穩(wěn)定性差，是產(chǎn)生泛油的主要原因。

1.11 松散

集料顆粒或瀝青粘結(jié)料損失。原因主要是采用的瀝青粘結(jié)力差，瀝青用量偏少，或所用的礦料過濕，鋪撒不勻，或所用的嵌縫料不合規(guī)格而未能被瀝青粘牢。對表面層還會產(chǎn)生大面積松散、唧泥現(xiàn)象，從而導(dǎo)致瀝青面層脫落。

1.12 坑槽

面層混合料散失后使路表出現(xiàn)不同大小的坑。主要原因是面層的網(wǎng)裂、龜裂后不及時養(yǎng)護而逐漸形成的;另外基層局部強度不足，在行車作用下也易產(chǎn)生坑槽。是由龜裂和松散等其它損壞進一步發(fā)展的結(jié)果。

1.13 磨光

磨光是集料棱角被磨成圓滑或平滑狀的一種現(xiàn)象，由車輛荷載的重復(fù)作用引起。形成磨光的主要原因是由于所采用集料不耐磨和車輪反復(fù)作用。

1.14 修補

修補本身并非損壞現(xiàn)象，但它反應(yīng)路面曾經(jīng)損壞并已采取過修理措施，使得修復(fù)部位與原道路路面相比，在高程、外觀上的不一致，以及不可避免的接縫，影響行駛平穩(wěn)和路容美觀。

1.15 剝落

如果瀝青混合料中使用了中性或酸性石料，將會造成集料與瀝青之間的粘附性不足，在行車荷載的作用下，集料從路面剝落，使路面形成麻面，進而可能發(fā)展成為坑槽、松散等病害;施工時混合料離析也是產(chǎn)生剝落的原因之一。

1.16 啃邊

啃邊是瀝青路面邊緣不斷缺損，參差不齊，路面寬度逐漸減小的現(xiàn)象。主要原因有:(1)路面寬度過窄，行車壓到路面邊緣造成缺損;(2)邊緣的強度不足;(3)路肩太高或太低，雨水沖刷路面邊緣都會造成邊緣損壞。

1.17 水損壞

瀝青路面水損害是指水分逐步侵入到瀝青與集料的界面中，在車輛的荷載作用下，由于水動力作用，瀝青膜逐漸地從集料表面剝落，導(dǎo)致集料之間的粘結(jié)力喪失，而發(fā)生結(jié)構(gòu)龜裂、松散、坑洞，下臥層唧漿等路面破壞［2］。水損害產(chǎn)生的原因:(1)路基、路面排水系統(tǒng)不健全，特別是路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的排水不良;(2)路面壓實度不夠，存在較大的空隙率，容易使水進入瀝青混合料內(nèi)部;(3)路面離析，粗細集料及瀝青含量不均勻，偏離了設(shè)計級配，瀝青含量偏少，防水能力較差，使水侵入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部;(4)礦料級配不合理、空隙率較大等，造成瀝青混合料水穩(wěn)定性較差。

2 瀝青混凝土路面病害的防治

瀝青路面病害防治技術(shù)應(yīng)從路面設(shè)計、瀝青混合料和施工、養(yǎng)護四個方面綜合考慮。

2.1 合理設(shè)計路面結(jié)構(gòu)

2.1.1 減薄瀝青面層厚度

主要原因有:(1)半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的承載能力可由半剛性材料層承擔(dān)，無需用增厚面層來提高承載能力;(2)提高瀝青路面使用性能不是用厚的瀝青面層，而是用優(yōu)質(zhì)瀝青;(3)瀝青面層的裂縫不只是反射裂縫，在正常施工情況下，大部分是瀝青面層本身的溫縮裂縫;(4)一般來說厚的瀝青面層易導(dǎo)致車轍的產(chǎn)生。

2.1.2 合理的基層和底基層結(jié)構(gòu)

根據(jù)交通量大小、材料性能、充分發(fā)揮壓實機具的性能，以及有利于施工等因素選擇各結(jié)構(gòu)層的厚度。

2.1.3 基層與面層的結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計

對于半剛性基層，選擇合適材料，使基層與瀝青面層的模量比宜在1.5～3之間，基層與底基層的模量比不宜大于3，底基層與土基模量比宜在2.5～12.5之間［3］;對于剛性基層，應(yīng)采取措施加強瀝青層與基層間的結(jié)合，并提高瀝青混合料的抗剪強度。

2.1.4 加強路面排水、防水設(shè)計

包括路表排水、中央分隔帶排水、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水、路面邊緣排水、路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部防水。

2.2 嚴格控制瀝青混合料的質(zhì)量

2.2.1 瀝青的選取

瀝青的選用宜按照公路等級、氣候、交通條件、路面類型及在結(jié)構(gòu)層中的層位及受力特點、施工方法等，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗，經(jīng)技術(shù)論證后確定［3］。在條件許可的情況下，可在瀝青中摻加各種類型的改性劑，以提高基層性能。

2.2.2 集料的選用

骨料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅硬、耐磨性強、嵌擠作用好、與瀝青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性則應(yīng)添加一定數(shù)量的抗剝落劑或石灰粉，確保混合料的抗剝落性能，同時應(yīng)盡量降低骨料的含水量。

2.2.3 混合料級配的確定

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和疲勞性能、低溫抗裂性，還應(yīng)具有密實、抗滑、耐久以及良好的抗水損害能力。

2.3 嚴格控制施工質(zhì)量

施工質(zhì)量控制不嚴，各種病害必然出現(xiàn)。瀝青路面施工必須按全面質(zhì)量管理的要求，建立健全有效的質(zhì)量保證體系，對施工全過程，每道工序的質(zhì)量要進行嚴格的檢查、控制、評定，以保證其達到質(zhì)量標(biāo)準，具體要抓好以下幾方面:

2.3.1 嚴格控制瀝青混合料的拌和質(zhì)量

拌合過程中發(fā)現(xiàn)“糊料”或“離析”等情況應(yīng)立即處理;嚴格控制瀝青混合料的油石比、穩(wěn)定度、流值等指標(biāo)。

2.3.2 保證基層施工質(zhì)量

改善基層材料級配，控制最佳含水量，改進碾壓方法等。

2.3.3 合理灑布透層油、黏層油

瀝青層之間應(yīng)設(shè)黏層，各種基層上宜設(shè)置透層瀝青［3］。瀝青層必須在透層油完全滲入基層后方可鋪筑，黏層的作用在于使上下瀝青層或瀝青層與結(jié)構(gòu)物完全粘結(jié)成一整體，瀝青層之間的界面符合完全連續(xù)的界面條件［4］。透層油、粘層油的灑布須嚴格按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。

2.3.4 提高面層攤鋪質(zhì)量

注意控制攤鋪溫度、攤鋪厚度及壓實設(shè)備應(yīng)配套，選擇合適的碾壓速度、碾壓遍數(shù)。縱向、橫向接縫應(yīng)緊密、平順等，確保施工質(zhì)量。

2.4 養(yǎng)護

對瀝青路面必須進行預(yù)防性、經(jīng)常性和周期性的養(yǎng)護［5］。

2.4.1 嚴格按照養(yǎng)護規(guī)范進行養(yǎng)護管理

無論是小修保養(yǎng)，還是專項工程和大修工程，都要按照既定的程序，做好工程期日的方案設(shè)計、原材料的質(zhì)量試驗，加強施工過程的檢查和質(zhì)量監(jiān)督，工程的驗收必須按相關(guān)規(guī)范的要求進行

2.4.2 加強路面的日常巡查

隨時掌握路面的使用狀況，根據(jù)路面的實際情況指定日常小修保養(yǎng)以及經(jīng)常性、預(yù)防性和周期性養(yǎng)護工程計劃。對于較大范圍路面有嚴重病害的應(yīng)及時安排大中修工程;對整線、整段需提高技術(shù)等級的應(yīng)安排改建工程。瀝青路面應(yīng)采用養(yǎng)護機械化，提高養(yǎng)護工程的質(zhì)量和服務(wù)水平。

2.4.3 采用先進科學(xué)手段

加強養(yǎng)護技術(shù)管理，采用先進的檢測儀器設(shè)備采集路況數(shù)據(jù)，應(yīng)用路面管理地理信息系統(tǒng)，準確評價路況現(xiàn)狀，預(yù)估路況發(fā)展趨勢，提出科學(xué)的、養(yǎng)護對策，為編制養(yǎng)護維修計劃提供輔助決策。應(yīng)積極的推廣新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備、發(fā)展現(xiàn)代化的瀝青路面的養(yǎng)護技術(shù)。

3 結(jié)束語

本文總結(jié)了瀝青混凝土路面各種路面病害;分析了各種病害出現(xiàn)的原因;并提出了從設(shè)計、材料、施工及養(yǎng)護四個角度控制瀝青混凝土路面的質(zhì)量，提高瀝青混凝土路面使用能力;對于混凝土路面病害的預(yù)防及治理提供了理論依據(jù)。

［1］姚祖康.公路設(shè)計手冊—路面［M］.北京:人民交通出版社，1992

［2］交通部公路司.公路工程質(zhì)量通病防治指南［M］.人民交通出版社，2002

［3］JTG D50－2006公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范［S］

［4］JTG F40－2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］

［5］JTJ 073.2－2001公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范［S］