高速公路瀝青路面典型病害類型及成因分析

李敏

摘 要：隨著道路通車年限的不斷增長，瀝青路面將出現各類病害形式，本文研究了高速公路瀝青路面裂縫類、變形類、松散類及其它等四種病害類型，分析了各種病害產生的機理及原因，為高速公路瀝青路面養護提供參考。

關鍵詞：高速公路；瀝青路面；典型病害；成因分析

1 裂縫類病害及其產生機理

1.1 橫向裂縫

橫向裂縫與路面中線近于垂直，裂縫起初大多出現于路面兩側的硬路肩，逐漸發展而貫通全路幅，貫通的裂縫沿路面大致呈均勻分布。按照裂縫的寬度與縫壁石料剝離、脫落程度分為輕度和重度。橫向裂縫按成因分為橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類，其原因分析如下：

（1）荷載性裂縫是由于路面設計不當和施工質量差，或由于車輛嚴重超載，致使瀝青面層或半剛性基層內產生的拉應力超過其疲勞強度而產生的裂縫。

（2）非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式，它有兩種情況：瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫。瀝青面層溫度收縮性裂縫多發生于冬季，當瀝青面層中的平均溫度低于其斷裂溫度，使產生的拉應力超過在該溫度時的極限抗拉強度。通常都是瀝青路面表面的溫度應力最大，一般溫縮裂縫都是起始于表面層并向下延伸。基層反射指半剛性基層先于瀝青面層開裂在荷載與溫度應力的共同作用下在基層開裂處的面層底部產生應力集中而導致面層底部開裂，而后向上擴展使得裂縫貫通面層全厚度。

1.2 縱向裂縫

縱向裂縫走向基本與行車方向平行，裂縫長度和寬度不一。

縱向裂縫產生的主要原因有：由于路基壓實度不均勻，或者是由于路徑邊緣受水侵蝕，引起路面不均勻沉陷而引起的；瀝青面層分幅攤鋪時，兩幅接縫未處理好，在行車載荷和大氣因素作用下形成橫向或者縱向裂縫致使水分下滲，多發于半填半挖路基處，主要由路基的不均勻沉降造成。

1.3 龜裂和塊狀裂縫

龜裂和塊狀裂縫是瀝青路面的主要病害之一，特別是對于建成通車時間較長的公路尤其明顯。其主要表現為縱、橫向的裂縫相互交錯，形成塊度不一的網格狀裂縫，嚴重時裂縫區貧油形成麻面，并有不同程度的變形，縫壁有松散、大部分路面出現龜裂、塊裂，且程度嚴重。

龜裂和塊度裂縫的產生主要是由于路面在通車后，進過大量的行車荷載作用，推斷基層已產生疲勞開裂，強度不足，路面在車輛碾壓作用下逐漸碎裂成塊。 另外由于路面壓實不均勻或路基壓實度不足，路面在行車荷載作用下逐漸形成不均勻沉陷，進而形成塊度不一的裂縫，較輕微時形成塊狀裂縫，嚴重時形成龜裂。

瀝青路面的老化，也會導致在低溫時瀝青混合料變脆變硬，加劇裂縫的形成速度。

2 變形類病害及其機理

2.1 車轍

瀝青路面車轍指瀝青路面表面沿輪跡的縱向凹陷，是瀝青路面特有的一種損壞現象，是在與時間有關的荷載因素和氣候因素共同作用下，輪跡帶逐漸產生下洼形變并形成兩條縱向的凹槽。車轍的深度常指輪跡帶外側凸起部分的峰頂到槽的谷底的距離，《公路技術狀況評定標準》（JTJ H20-2007）中車轍定義輪跡處深度大于10mm的縱向帶狀凹槽（轍槽）。

（1）結構型車轍：主要是由于結構設計不合適或由于土基弱或瀝青混凝土層下臥層弱，或兩者都有，這類車轍通常伴有裂縫。

（2）壓密型車轍：瀝青混凝土面層在行車荷載作用下進一步壓實而這可能是由于鋪筑過程中壓實不好引起的或由于混合料設計不好引起的，也可能是混合料設計殘留空隙率的固有壓縮產生的轍槽，開放交通后，輪跡帶下的面層受到繼續壓實，產生壓密變形。

（3）失穩型車轍：在荷載的中心產生下洼形變，材料從荷載下壓擠向轍槽兩側并向上臌起。

（4）磨耗型車轍：在交通車輛輪胎磨耗和環境條件的綜合作用下，路面磨損，面層內集料顆粒逐漸脫落。

2.2 波浪擁包

主要表現為由于局部瀝青面層材料產生位移導致路表面形成有規律的縱向起伏，波峰和波谷間隔很近，這種病害對路面的行駛質量影響很大，按照波峰波谷之間的大小分為輕、重兩個等級。波浪擁包產生的首要原因是由于瀝青混合料的設計與施工的缺陷，材料組成設計差如油石比過大、細料過多、施工質量差，使面層材料不足以抵抗車輪荷載水平力的作用或者是面層和面層或面層和基層之間存在著不穩定夾層造成面層在行車荷載作用下產生的水平剪切和推擠。

3 松散類病害及其產生機理

3.1 松散

松散主要是由于集料和瀝青逐漸剝落并散失。松散可能出現在整個路面表面，也可能在局部區域出現，但由于行車作用，一般輪跡處比較嚴重。按嚴重程度分為輕微和嚴重兩類。輕微的特征為路面細集料散失、脫皮、麻面等；嚴重的特征為路面粗集料散失、脫皮、麻面、露骨、表面剝落、有小坑洞等。

原因分析：集料與瀝青粘附性可能較差，在動水壓力的作用下，與路面脫落；路面混合料瀝青含量可能過低，或瀝青老化變硬，產生麻面和露骨；壓實度不足或局部集料級配不均勻，也可能造成松散。

3.2 坑槽

瀝青路面在存在水分的條件下，經受交通荷載和溫度漲縮的反復作用，一方面水分逐步侵入到瀝青與集料的界面上，同時由于水動力的作用，瀝青膜漸漸地從集料表面剝離，并導致集料之間的粘結力喪失而發生的路面破壞過程。這種破壞主要表現為：

（1）表面層產生坑洞

只要自由水侵入并滯留在瀝青混凝土的空隙中，不管是傳統的瀝青混凝土，還是改性瀝青或加抗剝落劑的SMA，在快速行車作用下都會產生瀝青剝落現象和水破壞。

（2）表面層和中面層同時產生坑洞以及局部表面產生網裂和形變

當瀝青路面表面層和中面層都是空隙率較大的半開級配瀝青混合料，而底面層為空隙率較小的密級配瀝青混合料時，路表的自由水較易滲入并滯留在表面層和中面層內。行車荷載的作用使得中、上面層內的瀝青剝落，瀝青混合料失去粘結強度，導致路表面產生網裂、形變（局部沉陷）和向外側推擠，并最終出現粒料分離形成坑槽。由于近年來高速公路的中上面層均采用密級配混合料，因而此類坑槽產生數量不是太多。

（3）底面層和基層間產生坑槽

此類病害容易發生在翻漿現象非常嚴重的路面，在重載車輛作用下，自由水產生很大的壓力沖刷基層混合料表層細料，形成灰白色漿。在動水壓力反復作用下，整個面層范圍內的基層粒料出現松散，并反射到面層，產生坑槽。

4 其他類

4.1 泛油

泛油是瀝青混合料中的瀝青向上遷移到路表面，形成的一層有光澤的瀝青膜，是影響路面行車安全的重要病害之一。泛油根據損壞部分的嚴重程度等級，按涉及的面積進行計算和評價。

泛油主要是由于瀝青材料或設計缺陷造成的，瀝青含量過多、混合料的空隙率過小、拌和控制不嚴、瀝青高溫穩定性差是造成泛油的主要因素。施工時粘層油用量不當，或雨水滲入使下層瀝青與石料剝離，在動水作用下，瀝青膜剝落上浮也能造成路表面泛油。泛油一般發生在天氣炎熱時，在溫度低時不存在可逆過程，所以泛油會使得瀝青路面的抗滑能力降低。

4.2 修補

修補是指因路面出現龜裂、坑槽、松散、沉陷、車轍等損壞后進行處理在路表面形成的修補部分。

5 結語

瀝青路面病害形式多樣，產生的原因各異，在養護中需要結合路面病害形式和原因進行綜合分析，確定合理的養護方案。未來應進一步加強道路病害發展趨勢的研究，為公路預防性養護提供可靠依據。

參考文獻

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