瀝青混凝土路面早期病害的成因

楊宏杰

摘要：目前，我國瀝青混凝土路面最常見的早期病害現(xiàn)象有：裂縫、水破壞、松散、泛油、推移等，這些常見的病害，對公路的正常營運(yùn)和使用產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅，對公路的維護(hù)也提出了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文就以上幾種常見病害的成因進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土路面 早期病害 成因分析

0 引言

近年來，隨著國家對高速公路建設(shè)投資力度的加大，我區(qū)的公路工程建設(shè)也得到了迅猛發(fā)展。但是，隨著一條條高速公路的建成并投入運(yùn)營，瀝青路面早期病害現(xiàn)象也越來越引起業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注。目前，瀝青混凝土路面最常見的早期病害現(xiàn)象有：裂縫、水破壞、松散、泛油、推移等，這些病害基本上也是公路工程質(zhì)量的通病，對新建公路的正常使用形成了嚴(yán)重的威脅。本文就以上幾種常常見病害的成因進(jìn)行分析。

1 瀝青混凝土路面早期病害成因分析

1.1 水破壞 由于水滲入表面層后滯留在表面層的下部和下層的交界面上，因此在長期行車荷載作用下，瀝青膜開始從面層的底部剝落并逐漸向上擴(kuò)展，隨著下部大量碎石上瀝青的剝落，瀝青混凝土也就失去了強(qiáng)度從而產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變。在行車荷載作用下，特別在降雨過程中和雨后行車道上的局部網(wǎng)裂會逐漸松散，松散的石料被車輪甩出形成坑洞。由于瀝青混凝土的不均勻性，坑洞總是先在瀝青混凝土空隙率較大處產(chǎn)生，隨著時間推移，將會造成路面大面積破損。當(dāng)水透入瀝青面層并滯留在半剛性基層頂面時，在大量高速行車作用下，自由水產(chǎn)生很大的壓力并沖刷基層混合料表層的細(xì)料形成灰漿，灰漿又被行車壓唧，通過各種形狀不一的裂縫（縱、橫、斜裂縫及網(wǎng)裂）到路表面形成唧漿。在灰漿數(shù)量大的情況下，可能很快形成更為嚴(yán)重的裂縫，在數(shù)量小的情況下，可使路面形成網(wǎng)裂或形變。某處一旦有灰漿唧出，該處很快就會產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變，隨后的降水就更容易透入，并形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致路面嚴(yán)重破壞。自由水進(jìn)入面層后，使瀝青與碎石的粘結(jié)力減弱。在行車荷載作用下，滯留在面層下部的水使礦料特別是粗集料表面裹覆的瀝青膜逐漸剝落，使瀝青混凝土的強(qiáng)度逐漸降低，直至完全松散。在行車輪跡下向兩側(cè)（特別向外側(cè)）擠出，使輪跡帶下陷，同時使其兩側(cè)鼓起，形成嚴(yán)重轍槽。形成轍槽后，降雨過程和雨后轍槽就會變成積水槽，致使水有更長的時間透入瀝青面層形成更加嚴(yán)重的水破壞。形成水破壞的原因除瀝青混合料不均勻、空隙率過大有關(guān)外，還與瀝青和碎石間的粘結(jié)性能或有無抗剝落劑、交通量大小、重載車比重及公路沿線降雨量等因素有關(guān)。由于南北地區(qū)氣候的差異性，南方瀝青路面的水破壞數(shù)量及速度比北方干旱地區(qū)嚴(yán)重的多。近年來我國部分高速公路開始采用改性瀝青或加抗剝落劑的SMA路面，雖然產(chǎn)生水破壞的數(shù)量和速度明顯改觀，但只要混凝土不均勻自由水能夠進(jìn)入并滯留的地方也不同程度的產(chǎn)生了水破壞。

1.2 裂縫 高速公路瀝青混凝土路面裂縫主要有縱向裂縫和橫向裂縫兩種?？v向裂縫的產(chǎn)生主要是由于地基和填土在橫向不可避免的不均勻性所造成的，特別是在舊路基拓寬地段，由于土質(zhì)臺階處理不規(guī)范、分層填筑厚度及壓實(shí)度控制不嚴(yán)，尤其在有表面水滲入的情況下，這些地段往往是縱向裂縫的高發(fā)區(qū)。和縱向裂縫一樣，橫向裂縫也是不可避免的。橫向裂縫的產(chǎn)生往往是由于溫度應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的疲勞裂縫。這種溫度裂縫往往起始于溫度變化率最大的表面并很快向下延伸，并隨著時間增長造成瀝青老化，瀝青面層的抗裂縫能力逐年降低，溫度裂縫也隨之增加。面層裂縫一旦發(fā)生沖刷、唧漿就會產(chǎn)生以縫為中心的下陷形變，同時引起裂縫兩側(cè)產(chǎn)生新裂縫甚至碎裂破壞。

1.3 表面松散 松散是由于瀝青混凝土表面層中的集料顆粒脫落，從表面向下發(fā)展的漸進(jìn)過程。集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失粘結(jié)力是顆粒脫落的主要原因?？赡軐?dǎo)致松散的情況還有：①集料顆粒被足夠厚的粉塵包裹，使瀝青膜粘結(jié)在粉塵上，而不是粘結(jié)在集料顆粒上，表面的摩擦力磨掉瀝青膜，并使集料顆粒脫落。這種情況的產(chǎn)生主要是由于集料含泥量超標(biāo)所造成的。②表面離析處往往缺少大部分細(xì)集料,離析面上粗集料與粗集料相接觸，但只有在少數(shù)接觸點(diǎn)瀝青膜與集料粘結(jié)。隨時間增長，瀝青會老化，瀝青膜剝落會使瀝青與集料的粘結(jié)力減弱，孔隙中的水凍結(jié)會破壞粘結(jié)力，或足夠大的摩擦力會破壞離析面上的集料顆粒而產(chǎn)生松散。③瀝青混凝土面層要有高密實(shí)度才能保證瀝青混合料的粘聚力，如果混合料密實(shí)度不夠，集料就容易從混合料中脫落而形成局部松散。

1.4 泛油 瀝青從瀝青混凝土層的內(nèi)部和下部向上移動，使表面有過多瀝青的現(xiàn)象稱作泛油。新建瀝青混凝土路面在通車后的第一個高溫季節(jié)，特別在連續(xù)多天高溫后，在大量行車特別是在重載車輛作用下進(jìn)一步壓實(shí)，易導(dǎo)致瀝青混凝土內(nèi)部過多的自由瀝青向上移動，產(chǎn)生泛油現(xiàn)象，油石比偏大地段表現(xiàn)的尤為明顯。高溫季節(jié)雨水侵入瀝青混凝土內(nèi)部后，如瀝青與礦料的粘結(jié)力不足，瀝青很快會從集料表面剝落并向上移動，產(chǎn)生更嚴(yán)重的泛油現(xiàn)象。在絕大多數(shù)情況下，泛油僅產(chǎn)生在行車道上，而且是間斷式的片狀分布。瀝青用量過大是產(chǎn)生瀝青面層泛油的最主要原因。而瀝青用量過大的主要原因有：①瀝青混合料配合比設(shè)計的擊實(shí)功不夠。我國在設(shè)計瀝青混合料配合比時通常采用馬歇爾試驗(yàn)方法。當(dāng)初在開發(fā)和確定馬歇爾試驗(yàn)方法時，選定室內(nèi)試驗(yàn)的壓實(shí)功是要使室內(nèi)產(chǎn)生的密度等于路面在行車荷載作用下最終達(dá)到的密度。如果室內(nèi)所用擊實(shí)功產(chǎn)生的密度小于使用過程中所達(dá)到的最終密度，所選定的瀝青用量就會偏多，但目前由于各種原因室內(nèi)試驗(yàn)所得到的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于使用過程中所達(dá)到的最終密度，這使現(xiàn)場施工中產(chǎn)生瀝青用量過大不足為奇。②施工控制不嚴(yán)和管理不善。有些施工單位在生產(chǎn)過程中私自改變配合比、瀝青混合料拌合不均都是造成瀝青混凝土路面局部瀝青用量偏大的主觀原因。③少數(shù)施工單位習(xí)慣于使用瀝青用量過大的混合料。有些人認(rèn)為瀝青用量越大，裹覆礦料的瀝青膜越厚，瀝青混合料的粘結(jié)力就越大。但實(shí)際情況恰恰相反，包覆礦料的瀝青膜越薄，瀝青混合料的粘結(jié)力就越大。在嚴(yán)重泛油路段，瀝青面層表面發(fā)光發(fā)亮，以摩擦系數(shù)和表面構(gòu)造深度表征的抗滑性能達(dá)不到行車要求時往往會造成交通事故。

1.5 推移 推移的產(chǎn)生一般與基層施工質(zhì)量、透油層灑布質(zhì)量、超載車輛比重加大、瀝青混合料性能不良等因素有關(guān)。在瀝青混凝土路面鋪筑前，由于基層表面清掃不干凈、透層油灑布不均等都會容易造成瀝青面層和基層粘結(jié)不良。瀝青面層建成運(yùn)營后在大量行車荷載（超載車輛）作用下，由于與基層粘結(jié)不良特別在瀝青面層施工接縫處開始產(chǎn)生推移，隨著時間增長，輪跡帶兩側(cè)會產(chǎn)生壅包，甚至?xí)霈F(xiàn)由于推移而造成的嚴(yán)重裂縫。在基層平整度較差、面層厚度較薄的地段往往由于施工質(zhì)量等原因，基層不平整會反映到瀝青路面上，車輛荷載作用下面層不平整會愈加明顯，形成波浪。

2 結(jié)束語

以上瀝青混凝土路面的常見病害在各地區(qū)顯現(xiàn)的狀況都不一樣，因?yàn)槭軞夂?，地質(zhì)水文、施工技術(shù)和條件等因素影響，病害的程度和種類也不盡相同，本文旨在通過對這些病害的分析讓施工隊(duì)在施工過程中對這些病害進(jìn)行積極有效的防御，使我們的工程質(zhì)量得到更加有力的保障。針對路面早期病害成因加強(qiáng)施工管理、提高現(xiàn)場施工質(zhì)量，規(guī)范施工，盡量在提高瀝青路面使用性能的同時，延長使用壽命，提高投資效益。