高速公路瀝青路面的室內試驗分析及現場鉆取芯

曾 彬

(貴州省交通建設咨詢監理有限公司)

1 工程概況

某段高速公路瀝青路面結構設計為:瀝青總厚度21 cm，9 cm 厚的AC－25C 下面層，7 cm 厚的AC－20C(SBS 改性)中面層，5 cm 厚SMA－13(SBS 改性)上面層，防水封層為改性乳化瀝青，12 cm 厚的ATB－25 瀝青穩定碎石上基層。在運行通車的過程中出現了許多的問題，出現了不同程度的車轍、裂痕等病害，最嚴重的車轍深度將近2.5 cm。

2 現場鉆取芯

為了查明原因，更好的分析里面結構狀況，對不同的試驗路的車輪輪跡、車道中間、輪跡中間、縱縫等不同位置都進行了鉆芯取樣，分別進行了芯樣的空隙率、瀝青混合材料中的瀝青含量以及瀝青軟化點的試驗。不同斷面位置的鉆芯取樣:分別在不同停車道、隆起部分、行車道的各個位置上的取樣;不同斷面位置的取樣密度，根據不同斷面的位置選取不同等級的取樣密度。

3 室內試驗分析

(1)瀝青混合料配比不合理。瀝青混合料的抗反復側向流動能力的大小，是通過瀝青混合料的礦料骨架決定的，特別是在粗集料的相互嵌擠作用的瀝青混合料路面中;此外，瀝青結合料還能起到阻礙混合料發生的剪切變形的牽制作用。相對于密實型連續密集配瀝青混凝土來說，這種相互嵌擠作用是非常明顯的，并且粗集料呈現的是懸浮結構，這樣瀝青混合料的高溫勁度起到的作用就更加明顯。實驗結果顯示，該路段混合料的內摩擦強度較小，內摩擦角較小，強度以瀝青粘結為主，形成懸浮結構，這種結構就致使各種瀝青混合料之間沒有形成堅實的骨架技術，嚴重的降低了瀝青混合料的強度。此外，該路段的瀝青混料中粗料較少、細料較多，并且粗細料的配比幾乎達到了配料比的極限。綜合這兩種情況，致使該路段的瀝青路面抗車轍能力相對較差。

(2)車轍部位的瀝青軟化點偏低。根據現場狀況的調查，下面層車轍最小，中面層車轍最大，上層面產生的車轍處于中間水平，其主要的原因是中面層采用的是70 基質的瀝青，其抗車轍的能力是有效的，雖下面層的壓力比上面層小的多，但是其所有的剪應力相對較大，在溫度高的季節，其內部的溫度達到65 ～75 ℃，而這個溫度范圍已經超過了瀝青基質的軟化點，很容易造成瀝青路面的抗車轍能力的降低，因此產生的車轍最大;上面層所有的壓力大，溫度沒有中面層溫度高，因此其產生的車轍沒有中層大;下面層的溫度最低，瀝青受到的影響也最小，因此其產生的車轍也最小。

(3)車轍處的瀝青含量明顯偏高。瀝青是礦料混合料的粘合劑，其作用就是將所有的的礦料通過自身的粘結作用結合在一起，經過壓實作用后形成的高強度的瀝青混合料。由于該路段工程的瀝青用量大、用料復雜、瀝青的用料過多，則會顯著的降低瀝青中混凝土的內摩擦力，這樣就會大大的降低其內部的粘結力，顯示的結果就是降低瀝青的抗車轍的能力。在室內試驗中采用的離心分析法，測定的該段瀝青公路的現場鉆取芯取樣拌制的瀝青混合料中瀝青的含量多，結果顯示車轍部位的石油比與瀝青含量都比無車轍的部位要高很多，由于多余的自由瀝青的作用相當于潤滑油，大大的降低了瀝青路面的抗車轍能力，這樣就顯著的降低了礦料之間的摩擦力，致使整體的粘結力降低，瀝青路面的強度也降低，出現嚴重的車轍。

(4)路段下面層厚度分布不均勻。試驗結果顯示，該路段的上面層厚度與瀝青層厚度整體上偏薄，這主要可能是瀝青上面出現病害后，由于經常洗刨維修或路面施工的時候瀝青厚度控制不準確導致的，此外還有可能是瀝青路面在通車后的二次壓密引起的;該路段下面層的平均厚度雖然達到了相關的標準，但是其存在較大的變異性，很容易受到外界因素的影響，此外，這還與下面層為調平層兼聯結層有關。

(5)鉆取樣的壓實度均勻。試驗結果顯示，從瀝青混合料的飽和度與孔隙率等體積指標來說，整段瀝青路面的下面層的施工段波動相對較大，雖然上面層瀝青混合料的施工質量控制較小，但那時兩者之間的壓實度的不均勻，導致兩者均都出現一定程度的變形。結果顯示車轍隆起處的密度沒有明顯的車轍下沉那么明顯，并且車轍隆起處的密度小于初始值;車轍處各層的密度明顯大于停車道外的對應層的密度，由此可見，交通開放后的載重量大的車輛的再壓實也是產生車轍的重要原因。

(6)車輛載荷的影響。試驗結果顯示，行車道的瀝青路面車轍深度明顯的深于超車道，這主要是因為我國的交通量的增加直接反應在車輛的超載上面。近年來，我國的高速公路的超載現象呈現逐漸惡化的趨勢，車輛超載占交通車流量的比例也逐年增大，這樣就導致超載車輛的輪胎氣壓超過1.1 MPa，甚至是超過1.3 MPa，嚴重的影響了路面的正常運行。

4 結 論

(1)夏季溫度高。一方面由于夏季溫度過高，另一方面由于車輛行駛過程中摩擦地面產生的熱量。此外，再加上瀝青本身的軟化點偏低，以及其不均勻的分布情況，都可能引起瀝青混合料產生流動性，大大的降低瀝青的抗車轍能力。

(2)瀝青路面施工選用的混合料配比不合理。在路面施工的過程中，在瀝青混合料的混合配比方面，存在著瀝青含量的偏差，礦料的粗細比配比不合理，其瀝青的含量控制不盡如人意，這樣一定程度上降低了瀝青混合料的穩定性。

(3)路面車流量大。高速公路的車流量相對較大，并且流量同行時間相對集中，造成嚴重的交通擁堵，車輛的移動速度相對較慢，這樣給瀝青路面的作用頻率與作用時間加大，這樣瀝青混合料在受力產生彈性變形得不到有效的恢復，蠕變變形加劇，這是瀝青路面產生變形的主要原因。

(4)縱坡大，轉彎半徑小。路面的縱坡大，轉彎半徑小，司機在面對這種緊急狀況的時候，緊急剎車的頻率增加，致使瀝青面層內部的剪切力增大。

［1］王復明，賈鵬飛，劉偉.高速公路瀝青路面車轍病害的試驗分析［J］.路基工程，2010，(3):244－246.

［2］楊獻章，凌劍興，李躍軍.基于細觀結構的瀝青路面質量均勻性分析［J］.公路工程，2013，(1):5－11.

［3］王闊.高等級公路瀝青路面預防性養護評價標準的研究［J］.北方交通，2011，(4):7－11.