对沥青路面早期破环的探讨

对沥青路面早期破环的探讨 摘要：沥青路面的一般设计使用年限为10-15年，但是据调查发现，许多沥青路面在45年就出现了早期损坏，甚至有的在12年就出现了初期破坏，这不仅造成了经济损失，而且也严重影响了行车舒适度和交通安全。文章主要针对沥青路面早期破坏的特征、产生机理及防治措施进行了探讨。 关键词：沥青路面；早期破环；产生机理；防治措施 中图分类号： U416.2 文献标识码：A The Discussion of Asphalt Pavement early broken LIU Ruijun (school of civil engineering, Shijiazhuang TieDao university, Shijiazhuang, Hebei, ) Abstract: Generally, the design service life of asphalt pavement was 10-15 years. But according to the survey , found that many of asphalt pavement in 4 to 5 years appearing early damage, even some initial break appeared in 1 to 2 years, which not only caused economic losses, but also caused a serious impact on driving comfort and traffic safety. The article focused on the characteristics of the asphalt pavement early break and the mechanism of production and the prevention measures. Key words: asphalt pavement；early damage；mechanism of production；prevention measures 与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有平整、坚实、无接缝、行车舒适、耐磨、噪声低、施工期短、养护维修简便等优点，在国内外各级公路中得到广泛应用。虽然沥青公路有许多优点，但令人困扰的是，通车一段时间后，好多路面都不同程度的存在路面早期破损的现象。 一、早期破损的主要形式 通过对多条发生早期破损的沥青公路进行调查发现，其破损的形式共有以下几种：裂缝（横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝、反射裂缝）、变形（沉陷、车辙、推挤）、表面损坏（泛油、磨光）、水损坏（集料松散、坑槽、翻浆）等。 二、沥青路面早期破损原因的分析 沥青路面早期破损的原因十分复杂，是在材料、环境（水、温度等）、设计、施工及车辆荷载等多种因素的综合作用下的结果。 作者简介：刘瑞军(1988),男，学生，研究方向为道路与铁道工程，. （一）材料的影响 1. 沥青质量的影响 路面所用沥青应具有优良的粘结力、抗老化性能、高低温稳定性能。就目前情况而言，超负荷运输日益严重，沥青材料的某些性能已不能满足日益增长的承载力的要求，是造成沥青路面早期破损的主要原因之一。 2. 矿粉(填料)的质量 矿粉粒度小，比表面积大，其比表面积约占矿料比表面积的80%，当使用的矿粉的粒径增大时，其比表面积就减小，就会有较多的沥青不能直接与矿粉表面交互作用形成结构沥青，而形成了较多的自由沥青，这就降低了沥青与矿料之间的粘结力，影响路面的成型质量，易导致集料松散。 （二）设计方面的影响 设计时不能根据实际车辆轴载进行结构设计和厚度计算。目前，设计单位在进行路面设计时，普遍采用项目工程可行性研究时的交通OD调查和远景交通量预测成果，以规范规定的BZZ-100进行轴载换算和路面结构厚度计算，而非根据实际轴载进行设计，采用的累计轴载数往往比实际低几倍。结构设计与材料设计脱节，对车辆轮压、车速、材料供给施工水平、自然因素等考虑不足，习惯套用标准结构。对路面受力机理认识缺乏足够认识,偏理论力学计算，轻定性定量分析。使得设计方案不能与运行实际紧密地结合，影响路面的质量，造成路面早期损坏。 （三）施工方面 1. 施工方面和面层本身 地基沉降 公路建设中，难免地有部分路段要穿过沼泽、水田、淤泥地段等软土地基，路基修筑在软土地基上时，对软基的处理不彻底，或软基地段处理后沉降没有达到基本稳定就修筑沥青路面，往往发生路基失稳或过量沉陷，导致沥青路面早期破坏。 路基的压实 土是三相体，土粒为骨架，颗粒之间的孔隙为水分和气体所占据。路基未压实会导致土体孔隙率和水分大，使得路基承载力减小，在轮载的反复作用下会使路面破环。 基层的施工质量 半刚性基层施工材料质量差，基层完工后没有合理的龄期，随着时间的推移，受干燥收缩与温度收缩的影响，会产生横向裂缝，通车一段时间后反射到面层，使面层出现开裂。 面层颗粒离析 沥青面层混合料在运输过程可能会产生离析，会造成粗细集料分布不均，使面层压实度达不到要求，热稳定性差，容易使路面产生早期破损。 沥青混凝土铺装层的质量 在水泥混凝土桥面上加铺沥青混凝土铺装层时，存在加铺的厚度偏薄，层间没按规定均匀洒布粘层油，使得汽车高速行驶时，轮胎后产生真空吸力，在行车荷载作用下，出现坑洞。 沥青路面的污染程度 施工过程假如把路面底层弄赃了，造成了面层与面层之间、桥面铺装层与沥青面层之间形成不了一个有机整体；施工过程中由于施工机械在路面上停留而漏油，造成沥青被柴油溶解，使沥青与矿料之间粘结力降低，这样容易造成沥青路面的早期损坏。 面层的压实度 面层往往较厚，施工时分层摊铺，分层碾压，这样会导致层与层之间难以压实而使空隙率增大，加大了路面发生早期破环的几率。 2. 路面施工 路面施工过程是其质量形成的关键环节。直接影响面层质量的施工环节主要是面层本身的施工、基础施工及相关联接层施工。 对原材料检验不严，对沥青混合料的配合比控制不够，特别是矿粉和沥青用量不准，使沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等。 沥青混合料加热温度过高，沥青和矿料拌和时，沥青便被矿料的高温灼焦、沥青老化，使路面强度不足，产生松散、坑槽等病害。 如果碾压温度过高，混合料就压不实，就会出现推移，从而发生微裂。 3. 基层施工 基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层。基层的强度及稳定直接关系面层的强度和稳定性。基层施工的主要问题： 基层、底基层、路面表面清除不干净。 基层松铺系数(或基层标高)控制不严而导致的二次补加层，因二次补加层与下层基层无法紧密连接，自身厚度又较小，因而极易松散，进而引起沥青层的网裂、松散、坑槽等破坏。 部分基层压实度不足。 4. 养护管理及其它原因 养护不及时 沥青路面在行车作用下出现小面积松散、个别坑槽后，未及时进行养，特别是采用层铺法施工的贯入式路面和表面处治，初期及时养护更为重要。 养护方法不当 有些养护人员，在沥青混凝土路面上采取人工喷油(或洒布机喷油) 、人工洒料方法进行养护，结果破坏了原路面的平整度，甚至由于喷油不够，用油量控制不平，造成泛油、推拥、松散等病害。 （四）外界的作用 1. 水的作用 由于沥青面层存在着空隙和微小裂缝，下雨或化雪后，许多路面上的水不断沿裂缝处下渗到基层，由于基层很致密，水很难排从基层中排出去，同时由于施工时面层的压实度达不到要求，使沥青混合料空隙率过大，沥青面层中的水无法排走，沥青混合料饱水后石料与沥青粘附力降低，沥青路面的抗剪强度降低，这样在汽车荷载及温度变化的作用下，造成沥青路面的早期损坏。 2. 温度的影响 在北方冬季，水侵入路基土中，由于路基土的水稳定性能差，水积滞于路基土中，由于冰冻的作用，路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。气温回升后，冻土融化，在车辆荷载的作用下，形成翻浆，造成路面的严重破环。 3. 车辆荷载 近些年来，随着交通运输业的不断发展，道路交通量越来越大，车辆轴载也逐渐增大，特别是一些载重货车的轴载和轮胎胎压都在增加。车辆荷载的增加加速了路面的早期破环。 三、预防措施的研究 （一）地基沉降预防措施 软土地基的排水固结是一个比较长的过程，因此，对软土地基，一方面要根据软基情况采用可行方案进行认真的加固整治；一方面要留有比较长的沉降时间，可将软土地段沥青路面施工安排在最后，特别是对采用砂垫层、打塑料排水板等方法进行软基处理的地段，填土后要埋设沉降观测设备，定期进行观测，待地基的沉降基本稳定后进行施工。 （二）路基及路面基层施工的预防措施 保证路基压实度符合规范要求，为消除桥头沉陷，对桥头部分填土，可用整体性好的材料如石灰土、天然砂砾料填筑。确保路面基层的施工质量，半刚性基层要确保达到足够的龄期后才能进行沥青面层的施工。 （三）面层施工的预防措施 1. 施工前的准备 应充分在沥青路面施工前，监理对拌和厂、摊铺、压实等施工机械设备的配套情况、性能、计量精度等进行严格检查，对不符合要求的机械设备，应要求施工单位抗旱进行更换，直至符合要求。高度重视配合比试验和试验段试铺工作，根据试验段结果，调整确定合理的生产配合比。 2. 严格控制沥青混合料的拌和质量 采用自动化程度高、计量准确、产量大的强制性间歇式拌和楼，并在生产过程中加强对拌和楼稳定性的控制，拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理；加大马歇尔试验频率，严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标。 3. 确保混合料运输、摊铺及碾压的质量 沥青混合料装车时先装运输车的前部，再装运输车的后部，最后装运输车的中部，防止混合料离析。摊铺混合料时，运距不能过远，摊铺温度应控制在130160为宜，严格控制摊铺宽度，摊铺厚度要均匀，压实设备要配足，控制好压实工艺，速度控制在 2 m/min左右，碾压遍数以68遍为宜，确保沥青面层的压实度。 （四）原材料质量的控制 1. 沥青的选择 应按照公路等级、气候条件、交通组成、路面结构类型及层位、施工方式等并结合当地使用经验，经技术论证后确定。 2. 集料的控制 严格控制粗细集料和矿粉的质量集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。粗集料必须严格控制针片状颗粒含量、压碎值和含泥量,同时应尽量降低骨料的含水量。如果集料呈酸性则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉,确保混合料的抗剥落性能。 3. 加强沥青混合料配合比的控制 沥青混合料集料的筛分试验必须满足规范要求或设计要求，其他材料的用量也必须满足规范或设计要求，不断地调整目标配合比，使生产配合比更符合实际。 4. 重视防排水系统综合设计与施工的质量 水是造成路面损坏的主要原因之一。要高度重视路基路面防排水综合设计，尤其挖方路段及中央分隔带、土路肩等部位的排水问题，按照“以防为主，防排结合”的原则，做好路基、基层、面层的防排水综合设计。中央分隔带需要植树绿化时要认真做好防排水层，对防排水难以做好的路段，可采用表面封闭的中央分隔带形式。 5. 加强预防性、及时性养护,延长路面使用寿命 高速公路养护管理单位要按照高速公路养护质量检评方法规定的频率，定期对路面结构强度、抗滑性能、平整度和路面破损状况等进行检测，并采用路面管理系统对路面使用状况进行评价，科学制订养护计划，针对路面早期损坏加强预防性、及时性养护工作，延长路面使用寿命。 6. 加深技术研究和引进工作 采用新技术、新材料、新方法和新工艺，是防治高速公路沥青路面早期损坏的基础。高速公路管理部门要针对本地区高速公路沥青路面损坏的特点及自然环境条件，组织有关单位和人员结合工程建设进行研究和攻关，提出防治措施和方法，成熟经验要及时总结推广。 四、结语 沥青路面早期破环的原因是多方面的，任何一个单独的因素都难以成为主要因素。故，对于早期破环的预防及整治措施也应从多方面考虑。虽然沥青路面至今已经有一百多年的历史，但对沥青路面的许多行为特点还缺乏明确的认识，设计方法和施工经验尚有欠缺，许多问题有待进一