農(nóng)村瀝青路面破壞類型與防護(hù)研究

信陽(yáng)公路勘察設(shè)計(jì)院 季家貴

農(nóng)村瀝青路面破壞類型與防護(hù)研究

信陽(yáng)公路勘察設(shè)計(jì)院 季家貴

在道路設(shè)計(jì)和建設(shè)中，由于瀝青混凝土路面具有表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動(dòng)小、噪聲低、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)便、適宜分期修建等優(yōu)點(diǎn)，因此獲得越來越廣泛的應(yīng)用。我國(guó)的高等級(jí)公路、城市道路的建設(shè)中，大部分都采用瀝青混凝土路面。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速、協(xié)調(diào)發(fā)展，我國(guó)道路交通量日益增大，車輛迅速大型化且嚴(yán)重超載，使公路路面面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)?，F(xiàn)有高等級(jí)公路的有效服務(wù)時(shí)間普遍未能達(dá)到其設(shè)計(jì)使用年限，常常在通車后2~3年內(nèi)便出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的破壞現(xiàn)象，所以研究瀝青路面的破壞原因及防護(hù)具有特別重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、瀝青路面破壞常見類型

目前常見的瀝青路面破壞類型有裂縫、橫裂縫、縱裂縫、龜裂、沉陷、坑槽、車轍、瀝青路面的表面功能衰減等。這些病害出現(xiàn)的原因很多，大部分都是在施工期間由于施工工藝不科學(xué)或不當(dāng)造成的。

瀝青路面壓實(shí)不足很大程度上會(huì)造成坑槽、車轍變形和表面功能衰減。一般情況是施工時(shí)混合料溫度太高，使瀝青老化，黏結(jié)力降低，脆性增加，導(dǎo)致壓實(shí)不夠，黏結(jié)不牢，在行車載荷作用下，形成坑槽或病害。另一種情況是混合料溫度太低，攤鋪不均勻，壓實(shí)不充分，導(dǎo)致壓實(shí)度不夠形成病害。路面下面層局部標(biāo)高控制不嚴(yán)，導(dǎo)致瀝青上面層個(gè)別地方厚度不夠，路面出現(xiàn)早期平整度差，在行車作用下形成病害。而最常見的水損害，是瀝青混凝土路面早期破壞中常見的病害之一，分析其形成過程才能有效預(yù)防。

二、瀝青路面早期破損的形成原因

1.在開始階段，水分侵入瀝青與集料的界面，以水膜或水汽的形式存在，影響瀝青與集料的黏附性。在反復(fù)荷載的作用下，瀝青膜與集料開始剝離。漸漸地，路面開始麻面、松散、掉粒，最后形成坑槽、車轍?？傊畵p害破壞是瀝青混凝土路面在水或凍融循環(huán)的條件下，由于汽車輪動(dòng)態(tài)荷載的作用，進(jìn)入路面孔隙中的水不斷產(chǎn)生動(dòng)水壓力或真空負(fù)壓抽吸的反復(fù)循環(huán)作用，水分逐漸滲入瀝青與集料的界面上，使瀝青黏附性降低并逐漸喪失黏結(jié)力，瀝青膜從集料表面脫落（剝離），瀝青混合料出現(xiàn)掉粒、松散，繼而形成瀝青混凝土路面損性。在我國(guó)，瀝青路面抗滑性能在通車后迅速下降主要有兩方面原因：第一是瀝青標(biāo)號(hào)過大，針入度偏大，含蠟量高，瀝青用量可能過多，路面漸漸泛油，構(gòu)造深度下降，直到變成光滑的路面。第二是粗集料不耐磨，迅速磨光。

2.在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用半剛性基層時(shí)只用彎沉控制設(shè)計(jì)，忽略層底彎拉應(yīng)力是否合理，變化幅度達(dá)100℃的冬夏溫差對(duì)于半剛性基層和面層的溫縮開裂的作用。另外，設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮防止反射裂縫問題，路基路面應(yīng)作為整體進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。還有結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)厚度太小也是導(dǎo)致路面早期破損的重要原因之一，路面面層受行車水平力和垂力的綜合作用，在面層結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生剪應(yīng)力。從力學(xué)角度而言，這種綜合作用越大，面層產(chǎn)生的剪應(yīng)力就越大。對(duì)車輛在公路上的不同位置進(jìn)行受力分析可知，在車輛啟動(dòng)、制動(dòng)處，縱坡較大的坡道以及合成坡度較大的彎道內(nèi)側(cè)，路面面層所受車輛的水平和垂直力的合力較大，較易發(fā)生剪切破壞，隨著深度的增加，其破壞影響逐漸消失。

3.施工材料質(zhì)量不過關(guān)。河南省采用的瀝青材料主要有盤錦90號(hào)和140號(hào)道路瀝青，由于氣候特點(diǎn)是冬季寒冷、夏季炎熱、四季溫差大，要求瀝青材料具有優(yōu)良的黏結(jié)力、抗老化性能、高低溫穩(wěn)定性能。另外，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，公路運(yùn)輸超、重載現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)瀝青材料的性能提出更高的要求。瀝青材料性能不過關(guān)是現(xiàn)在瀝青路面破壞的主要原因之一，普通瀝青已不能完全適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的需要，應(yīng)積極推廣應(yīng)用改性瀝青。

目前，信陽(yáng)市路面基層以水泥穩(wěn)定或綜合穩(wěn)定類為主，由于料源有限且考慮經(jīng)濟(jì)因素就地取材，沙礫、碎石土等天然材料質(zhì)量較差，使得路面基層質(zhì)量難以保證，從而導(dǎo)致瀝青混合料的內(nèi)摩阻力和內(nèi)聚力、黏結(jié)力下降，瀝青路面也就極易發(fā)生早期破損。

4.施工質(zhì)量問題是瀝青路面破壞的主要因素。對(duì)透層油或黏層油的作用認(rèn)識(shí)不夠，造成各結(jié)構(gòu)層間連續(xù)性和黏結(jié)性差?；鶎忧鍜卟粌粜纬筛綦x層。半剛性基層施工目前正在大力推廣工廠拌和、攤鋪機(jī)攤鋪的工藝，基層質(zhì)量明顯提高。面層鋪筑過程中易出現(xiàn)壓實(shí)度不足，造成面層內(nèi)部孔隙率較大，使得瀝青混合料黏結(jié)力、防水性能下降。如碾壓設(shè)備不當(dāng)或碾壓遍數(shù)不夠；拌和廠離施工現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)，運(yùn)距過長(zhǎng)，運(yùn)輸途中瀝青混合料熱量損失較大，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后溫度不能滿中鋪筑要求。為保工程進(jìn)度低溫施工，或拌和過程中油溫過高致使瀝青老化。

5.路面滲水引起高等級(jí)公路路面面層損壞。天氣降水滲到瀝青面層中排不出去，這樣在汽車荷載及溫度化的作用下，瀝青面層產(chǎn)生破壞。超、重載運(yùn)輸導(dǎo)致路面早期破壞、縮短路面設(shè)計(jì)使用壽命、增加額外補(bǔ)強(qiáng)或改建費(fèi)用。因此，路面實(shí)際使用壽命與超限運(yùn)輸之間的定量分析，是一個(gè)不可忽視的研究課題。

三、瀝青路面早期破損的防護(hù)

通過以上分析，可看出瀝青混凝土路面早期破損與瀝青混合料、路面設(shè)計(jì)施工、交通氣候條件全部或部分聯(lián)系，而交通氣候條件是客觀存在的，所以瀝青路面破壞防治應(yīng)以路面設(shè)計(jì)、瀝青混合料拌和施工等方面考慮。

1.合理設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)。盡可能減薄瀝青面層厚度，高等級(jí)公路路面厚度可酌情減薄，控制在9~12cm之內(nèi)。因?yàn)榘雱傂曰鶎訛r青路面結(jié)構(gòu)的承載能力可由半剛性材料層（基層和底基層）來承擔(dān)，無需用增厚面層來提高承載能力。采用優(yōu)質(zhì)瀝青，控制瀝青面層本身的溫縮裂縫，一般來說厚的瀝青面層更容易導(dǎo)致車轍的產(chǎn)生。所以加強(qiáng)瀝青的路面防水設(shè)計(jì)、選用合理的基層和底基結(jié)構(gòu)。

2.嚴(yán)格控制瀝青混合料的質(zhì)量。瀝青的選取選用具有良好的高低溫性能、抗老化性能、含蠟量低、高黏度的優(yōu)質(zhì)國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口瀝青。在條件許可的情況下，可在瀝青中摻和各種類型的改性劑，以提高基性能指標(biāo)；集料的選用骨料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性強(qiáng)、嵌擠作用好、與瀝青黏性能好的集料。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(shí)應(yīng)盡量降低骨料的含水量；混合料級(jí)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，路面表面特性和耐久性是兩對(duì)矛盾，相互制約，照顧了某一方面性能，可能會(huì)降低另一方面性能。混合料配合比設(shè)計(jì)，實(shí)際上是在各種路用性能之間抗平衡或最優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件和交通情況做具體分析，盡量互相兼顧。

3.嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，早期破損必然出現(xiàn)。所以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，實(shí)行目標(biāo)管理、工序管理，明確責(zé)任，對(duì)施工全過程，每道工序的質(zhì)量要進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、控制、評(píng)定，以保證其達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。具體要抓好以下幾方面：一是嚴(yán)格控制瀝青混合料的拌和質(zhì)量，拌和過程中發(fā)現(xiàn)“糊料”或“離析”等異常情況應(yīng)立即進(jìn)行處理。二是加大馬歇爾試驗(yàn)頻率，嚴(yán)格控制瀝青混合料的油石比、穩(wěn)定度、流值等指標(biāo)，必要時(shí)對(duì)混合料進(jìn)行特殊配合比設(shè)計(jì)，保證基層頂面粗糙度。三是改善基層材料級(jí)配，增加粗骨料，提高大中粒徑集料含量；控制最佳含水量，改進(jìn)碾壓方法，避免過振過濕，不能使基層頂形成灰漿硬殼，不能用細(xì)料進(jìn)行壓實(shí)后找平。四是對(duì)細(xì)粒土類的半剛性基層，必要時(shí)可以采用頂面栽釘?shù)绒k法加強(qiáng)基層頂面粗糙度，合理灑布透層油、粘層油。在進(jìn)行各層鋪筑前，必須保持頂面清潔。

根據(jù)近年來的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于水泥穩(wěn)定類半剛性基層，透層油應(yīng)以慢裂型乳化瀝青為宜。用瀝青灑布車噴灑時(shí)，應(yīng)保持穩(wěn)定的車速和噴灑量，不能流淌和形成油膜，更不能有空白，并立即撒布石屑或粗砂，用鋼筒式壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍，將多余的浮料掃走。對(duì)舊瀝青路面罩面，必須灑布粘層油層油應(yīng)有較好的粘附性，腳踏有明顯的黏附感，整個(gè)面層取芯后不易分離。對(duì)于干線公路可以設(shè)置I型稀漿封層作為黏結(jié)層，實(shí)現(xiàn)層間結(jié)合與防水的雙重作用且不需要封閉交通；提高面層攤鋪質(zhì)量。在攤鋪混合料時(shí)，運(yùn)距不能過遠(yuǎn)，攤鋪溫度應(yīng)控制在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)為宜，攤鋪厚度均勻，壓實(shí)設(shè)備數(shù)量應(yīng)配套，碾壓遍數(shù)不能太少，以免混合料孔隙過大，一般不能進(jìn)行補(bǔ)料，尤其是下面層；基層雨后潮濕未干，不得攤鋪，更不得冒雨攤鋪；縱向、橫向接縫應(yīng)緊密、平順，各幅之間重疊的混合料應(yīng)用人工鏟走。

路面早期破損已成為瀝青路面的主要危害之一，應(yīng)引起各個(gè)方面足夠的重視，并根據(jù)其成因從路面設(shè)計(jì)、原材料進(jìn)場(chǎng)到具體施工，有針對(duì)性采取一系列預(yù)防和改善措施。同時(shí)，必須建立健全質(zhì)量保證體系，從管理部門、設(shè)計(jì)部門到施工部門，層層重視、層層控制、層層落實(shí)。只有這樣，才能從根本上減少瀝青路面的早期破損現(xiàn)象的發(fā)生，使公路建設(shè)質(zhì)量全面提高，更上新臺(tái)階。