瀝青路面破壞原因分析

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400041)

一、前言

我國主要干線的公路中，路面結(jié)構(gòu)多以瀝青面層為主，但是瀝青材質(zhì)上存在差異，而且易受到設(shè)計(jì)和施工水平的影響，導(dǎo)致瀝青路面常常出現(xiàn)一些病害。這反應(yīng)了我國瀝青公路建設(shè)上在設(shè)計(jì)施工方面和后期養(yǎng)護(hù)方面存在著不足。本文研究了瀝青路面常見病害的產(chǎn)生原因和預(yù)防方法。

二、瀝青路面破壞的常見類型

(1)車轍：車轍是渠化交通道路的瀝青路面的主要損壞之一，主要是指路面在輪帶處出現(xiàn)相對(duì)兩側(cè)來說較大的變形(10—20mm以內(nèi))，在縱向處形成車轍。

(2)松散：由于面層材料的組合不當(dāng)或施工的質(zhì)量不好，導(dǎo)致結(jié)合料含量太少或粘結(jié)力不足，使面層的混合料之間失去粘結(jié)而散開，稱為松散。

(3)沉陷：由于路基過于濕軟，路面?zhèn)鬟f給路基的輪載應(yīng)力超過土的抗剪應(yīng)力使車輪輪帶出出現(xiàn)較大的凹陷變形，并在輪帶兩側(cè)伴隨出現(xiàn)隆起的現(xiàn)象。

(4)表面磨光：在使用的過程中，由于車輪反復(fù)滾動(dòng)摩擦的作用，表面集料被逐漸磨光，從而導(dǎo)致瀝青面層表面光滑。

三、瀝青路面幾種常見破壞分析

大部分瀝青道路結(jié)構(gòu)形式從上至下依次是：瀝青混凝土路面水，水泥穩(wěn)定類或二灰穩(wěn)定類半剛性基層，穩(wěn)性好的底基層。設(shè)計(jì)遵循強(qiáng)度和剛度從上到下依次減弱的原則。隨著交通量的增長，及重載車輛比例的不斷增多，很多公路的瀝青面層都有不同程度的損壞，通過對(duì)大量材料的分析歸納，發(fā)現(xiàn)瀝青路面面層的破壞與以下幾點(diǎn)因素有密不可分的聯(lián)系。

四、設(shè)計(jì)和施工方法存在缺陷

(一)設(shè)計(jì)存在問題

瀝青路面設(shè)計(jì)存在的問題主要體現(xiàn)在面層、基層和底基層設(shè)計(jì)和材料選取不當(dāng)及對(duì)土基層回彈模量取值不恰當(dāng)?shù)姆矫?。?duì)于瀝青面層，由于面層是與大氣環(huán)境和車輪荷載直接接觸的，因此瀝青面層應(yīng)該有良好的強(qiáng)度和抗變形能力，表面層應(yīng)具有耐磨性能和抗滑性能。對(duì)于基層而言，若基層質(zhì)量不行則會(huì)容易過早的出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，當(dāng)外界環(huán)境的適度溫度發(fā)生變化時(shí)，基層中不可避免的產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，由于基層中不設(shè)裂縫所以應(yīng)力不能被釋放，從而容易導(dǎo)致溫度裂縫和濕度裂縫的產(chǎn)生。裂縫形成后使基層的整體抗垂直變形被消弱，因此容易出現(xiàn)在行車荷載下產(chǎn)生局部沉陷。而底基層的設(shè)計(jì)和材料選擇不當(dāng)則可能引起半剛性基層底部的局部拉應(yīng)力過大產(chǎn)生過多裂縫，使基層承載能力下降，而產(chǎn)生過大的垂直沉降，從而使道路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體破壞，底基層材料的選擇應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，并有較高的水穩(wěn)定性，使得底基層不會(huì)因?yàn)榈叵鲁睗竦臈l件或地下水的沖刷而遭到破壞。土基回彈模量的取值不當(dāng)也是使得瀝青路面破壞的重要原因之一，土基回彈模量的大小與含水量、土質(zhì)等因素有關(guān)。為避免由于土基質(zhì)量對(duì)道路的影響，應(yīng)結(jié)合我國不同地方的實(shí)際水文或干濕狀況，對(duì)回彈模量進(jìn)行合理并符合實(shí)際的調(diào)整，為道路的設(shè)計(jì)提供可靠的指標(biāo)。

(二)施工中存在的問題

在瀝青路面的施工中，路基的壓實(shí)問題和路面的攤鋪是決定道路使用壽命的關(guān)鍵，在施工時(shí)，施工單位應(yīng)使用符合規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的填料，用合適的壓實(shí)方法，使路基能達(dá)到較高的壓實(shí)度。因此，在道路路基的施工中，因結(jié)合實(shí)地地質(zhì)水文條件，恰當(dāng)?shù)倪x擇路基填料控制參數(shù)。對(duì)于瀝青混凝土的面層攤鋪，應(yīng)該盡可能使瀝青在溫度較高的環(huán)境下進(jìn)行，在低溫的條件下，最好不要對(duì)瀝青路面進(jìn)行壓實(shí)的工作，因?yàn)榈蜏氐沫h(huán)境中石料的棱角更易磨損，甚至壓碎從而導(dǎo)致路面質(zhì)量受到影響。

五、材料性質(zhì)對(duì)路面產(chǎn)生的影響

相比于水泥混凝土來說，瀝青混凝土具有更強(qiáng)的感溫性和易老化性。感溫性是指瀝青對(duì)溫度變化的敏感性，在低溫狀態(tài)是玻璃狀的彈性態(tài)，在高溫時(shí)是流動(dòng)態(tài)，在常溫時(shí)是類似于橡膠的黏彈狀態(tài)這對(duì)路面的影響有以下兩點(diǎn)：第一，在施工中空間中的溫度與瀝青溫度相差100多度，在瀝青路面施工中，速度相對(duì)較高，使得混合料的溫度下降很快，容易出現(xiàn)溫度離析這是由于穩(wěn)定差異出現(xiàn)的現(xiàn)象。第二，由于瀝青的感溫性，在使用過程中隨著外部環(huán)境的提高，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性明顯降低，從而導(dǎo)致車轍的產(chǎn)生。根據(jù)研究表明，當(dāng)環(huán)境溫度在瀝青軟化點(diǎn)附近時(shí),瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度迅速下降。實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，瀝青路面上車轍荷載產(chǎn)生變形的長期累計(jì)的結(jié)果，而經(jīng)常是在高溫季節(jié)短時(shí)間就產(chǎn)生了較深的車轍。瀝青的老化性是指，在施工過程或長期的使用過程中，在各種因素的作用下，瀝青性能衰變退化的過程，瀝青老化后柔性、粘附性等性能均出現(xiàn)劣化，使得瀝青的水穩(wěn)定性，低溫抗裂性和耐久性降低。

六、結(jié)論和建議

使瀝青路面遭受損壞的因素是多方面的，而這些因素持續(xù)不斷的綜合作用會(huì)對(duì)道路結(jié)構(gòu)及其使用性能造成復(fù)雜的損害，必然大大降低道路設(shè)計(jì)的使用年限，增加了道路承載負(fù)擔(dān)，也增加了人民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，因而應(yīng)該制定因地制宜的設(shè)計(jì)方案，合理選用設(shè)計(jì)指標(biāo)和參數(shù)，在施工過程中應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范，充分考察材料的性能，選用適當(dāng)?shù)氖┕すに嚕⑦M(jìn)行有效控制，在使用過程中降低路表溫度和控制重載車輛通行，及時(shí)維護(hù)維修。同時(shí)加強(qiáng)科研隊(duì)伍的建設(shè)，加強(qiáng)對(duì)改性瀝青的研發(fā)，并修正設(shè)計(jì)規(guī)范中出現(xiàn)的問題從而保證瀝青道路的質(zhì)量提高公路通行量。

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