浅析沥青混凝土路面病害及对策
2011-11-28 来源：作者：高云水 董小群 来源：中国鸣网
沥青作为一种路用结合料，在世界各国得到了广泛的应用，但由于沥青材质本身的差异和施工水平的影响，沥青路面常常出现裂缝、泛油、壅包、松散掉渣等常见病害。这些病害的出现严重影响了行车安全、道路美观、缩短了路面使用寿命，增加了维修成本。本文旨在针对沥青混凝土路面病害的成因进行分析，以期寻求更好的解决对策。
一、 沥青混凝土路面常见的病害分析
目前由于路面结构设计不合理、现场施工质量控制不严、投入运营后超载车辆管理不严、气候条件影响等几个方面造成沥青混凝土路面出现裂缝、水破坏、松散、泛油、推移等几个主要病害。下面就以上几种最常见的沥青混凝土路面病害成因逐一进行分析：
（一）裂缝：
沥青混凝土路面裂缝主要有纵向裂缝和横向裂缝两种。纵向裂缝的产生主要是由于地基和填土在横向不可避免的不均匀性所造成的，特别是在旧路基拓宽地段，由于土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度控制不严，尤其在有表面水渗入的情况下，这些地段往往是纵向裂缝的高发区。和纵向裂缝一样，横向裂缝也是不可避免的。横向裂缝的产生往往是由于温度应力的作用而产生的疲劳裂缝。这种温度裂缝往往起始于温度变化率最大的表面并很快向下延伸，并随着时间增长造成沥青老化，沥青面层的抗裂缝能力逐年降低，温度裂缝也随之增加。面层裂缝一旦发生冲刷、唧浆就会产生以缝为中心的下陷形变，同时引起裂缝两侧产生新裂缝甚至碎裂破坏。
（二）水破坏：
所谓水破坏即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象，它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水破坏的主要破坏形式有：网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。水破坏的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等导致的沥青路面空隙率过大所造成的。采用半开式（Ⅱ型）沥青混凝土表面层时，产生的水破坏尤为严重。
由于水渗入表面层后滞留在表面层的下部和下层的交界面上，因此在长期行车荷载作用下，沥青膜开始从面层的底部剥落并逐渐向上扩展，随着下部大量碎石上沥青的剥落，沥青混凝土也就失去了强度从而产生网裂和形变。在行车荷载作用下，特别在降雨过程中和雨后行车道上的局部网裂会逐渐松散，松散的石料被车轮甩出形成坑洞。由于沥青混凝土的不均匀性，坑洞总是先在沥青混凝土空隙率较大处产生，随着时间推移，将会造成路面大面积破损。当水透入沥青面层并滞留在半刚性基层顶面时，在大量高速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料形成灰浆，灰浆又被行车压唧，通过各种形状不一的裂缝（纵、横、斜裂缝及网裂）到路表面形成唧浆。在灰浆数量大的情况下，可能很快形成更为严重的裂缝，在数量小的情况下，可使路面形成网裂或形变。某处一旦有灰浆唧出，该处很快就会产生网裂和形变，随后的降水就更容易透入，并形成恶性循环，最终导致路面严重破坏。自由水进入面层后，使沥青与碎石的粘结力减弱。在行车荷载作用下，滞留在面层下部的水使矿料特别是粗集料表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，使沥青混凝土的强度逐渐降低，直至完全松散。在行车轮迹下向两侧（特别向外侧）挤出，使轮迹带下陷，同时使其两侧鼓起，形成严重辙槽。形成辙槽后，降雨过程和雨后辙槽就会变成积水槽，致使水有更长的时间透入沥青面层形成更加严重的水破坏。
形成水破坏的原因除沥青混合料不均匀、空隙率过大有关外，还与沥青和碎石间的粘结性能或有无抗剥落剂、交通量大小、重载车比重及公路沿线降雨量等因素有关。在我国南方潮湿地区，沥青路面的水破坏数量及速度比北方干旱地区严重的多。近年来我国部分高速公路开始采用改性沥青或加抗剥落剂的SMA路面，虽然产生水破坏的数量和速度明显改观，但只要混凝土不均匀自由水能够进入并滞留的地方也不同程度的产生了水破坏。
（三）松散：
松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落，从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的主要原因。可能导致松散的情况还有：
1、集料颗粒被足够厚的粉尘包裹，使沥青膜粘结在粉尘上，而不是粘结在集料颗粒上，表面的摩擦力磨掉沥青膜，并使集料颗粒脱落。这种情况的产生主要是由于集料含泥量超标所造成的。
2、表面离析处往往缺少大部分细集料,离析面上粗集料与粗集料相接触，但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。随时间增长，沥青会老化，沥青膜剥落会使沥青与集料的粘结力减弱，孔隙中的水冻结会破坏粘结力，或足够大的摩擦力会破坏离析面上的集料颗粒而产生松散。
3、沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力，如果混合料密实度不够，集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。
（四）泛油：
沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动，使表面有过多沥青的现象称作泛油。新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节，特别在连续多天高温后，在大量行车特别是在重载车辆作用下进一步压实，易导致沥青混凝土内部过多的自由沥青向上移动，产生泛油现象，油石比偏大地段表现的尤为明显。高温季节雨水侵入沥青混凝土内部后，如沥青与矿料的粘结力不足，沥青很快会从集料表面剥落并向上移动，产生更严重的泛油现象。在绝大多数情况下，泛油仅产生在行车道上，而且是间断式的片状分布。
沥青用量过大是产生沥青面层泛油的最主要原因。而沥青用量过大的主要原因有：
1、沥青混合料配合比设计的击实功不够。但目前由于各种原因室内试验所得到的密度远远低于使用过程中所达到的最终密度，这使现场施工中产生沥青用量过大不足为奇。
2、施工控制不严和管理不善。有些施工单位在生产过程中私自改变配合比、沥青混合料拌合不均都是造成沥青混凝土路面局部沥青用量偏大的主观原因。
3、少数施工单位习惯于使用沥青用量过大的混合料。有些人认为沥青用量越大，裹覆矿料的沥青膜越厚，沥青混合料的粘结力就越大。但实际情况恰恰相反，包覆矿料的沥青膜越薄，沥青混合料的粘结力就越大。
（五）推移：
推移的产生一般与基层施工质量、透油层洒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。在沥青混凝土路面铺筑前，由于基层表面清扫不干净、透层油洒布不均等都会容易造成沥青面层和基层粘结不良。沥青面层建成运营后在大量行车荷载（超载车辆）作用下，由于与基层粘结不良特别在沥青面层施工接缝处开始产生推移，随着时间增长，轮迹带两侧会产生壅包，甚至会出现由于推移而造成的严重裂缝。在基层平整度较差、面层厚度较薄的地段往往由于施工质量等原因，基层不平整会反映到沥青路面上，车辆荷载作用下面层不平整会愈加明显，形成波浪。
二、防止病害的对策
（一）、对裂缝的预防：
形成沥青砼路面裂缝原因是多方面的，在沥青混合料摊铺碾压中须做好以下几个方面工作，防止产生横向裂缝。
1、严把沥青混合料进场摊铺的质量关，凡发现沥青混合料级配不佳，集料过细，油石比过低，炒制过火时，必须停止对此料的摊铺，通知拌和站及时调整。
2、严格控制摊铺和初碾、终碾的沥青混合料的温度，随时掌握好摊铺厚度。
3、纵缝要尽量采取直茬热接的方法，摊铺段不宜过长，应于当日衔接，当第一幅摊铺完后，立即倒至第二幅摊铺，第一幅与第二幅搭接应在2.5—5cm间。然后再推回碾压。不是当日衔接的纵横缝上冷接茬，要刨直茬，涂刷粘层边油后再摊铺。
4、对无变形、不严重裂缝，我们可以采用刷油法处治，或进行小面积的喷油封面，防止渗水使裂缝扩大。
（二）、对水破坏的预防：
如何使水不进入或进入后能排得出是减少沥青面层水破坏的关键。这必须从设计和施工两方面考虑多种措施,才能基本解决路面的早期水破坏,使水破坏现象减到最少。保证压实度,减少现场空隙率沥青混凝土路面的水破坏受沥青混凝土的压。在高速公路施工时采用与沥青的粘接力较好的岩石,如受地域限制无法采购到合适的岩石,就要掺加传统的抗剥落剂如消石灰粉和水泥等。用水泥作为抗剥落剂时,其用量采用4%～5.0%。
（三）、对路面松散掉渣的预防：
1、要掌握和控制好沥青混合料的摊铺和碾压时温度，常温时摊铺温度为：100—120℃，碾压温度为：80—100℃。
2、沥青混合料是热操作材料，应做好“快卸、快铺、快碾压”的“三快”方法。当测定地表温度低于5℃时，停止摊铺。
3、松散程度较重、主集料或面层的下层仍属于稳定时，可采用封面法将松散部分封住。
4、对小面积掉渣麻面，可局部喷洒一层沥青，撒料压实。如出现较大面积时，可在气温升至20℃以上时，清扫干净，做局部喷油，再重新铺设一层细粒式沥青并扫匀压实.
（四）、对泛油的预防：对沥青混合料进场作外观检查，如有含油量过大现象，则不应摊铺。对在旧路面上加铺沥青石屑，粘层油应控制在0.5㎏∕m2左右,厚层沥青料也不应超过1㎏∕m2,如属碎石灌入式施工,也应按规范规定的碎石不同厚度控制的用油量。属基层原因引起的，较严重的壅包，可用挖补法进行挖除，然后再做面层。
（五）、对推移的预防：
1、要经过反复试验论证，选取一个最科学、合理的施工配比，选用的粒料和沥青要符合规范要求，
2、在沥青混凝土路面施工中，严格按施工规范执行，尤其是对厚度的控制，要保证最薄的地方也达到设计要求，
3、对于下承层或路基强度不够而产生推移，可通过下承层与沥青混凝土面层之间加设土工合成材料来解决；
4、对透层的施工要严格控制，从对下承层的清扫到乳液的撒布都要认真施工，让透层油起到良好的粘结作用，
5、对两层油面之间污染造成夹层现象，可以通过洒布粘层油来解决：
6、根据通车后路面情况及时做好养护工作：
7、通过渗水试验来检测路面的压实效果，避免路面结构有水而造成推移。
三、结束语
随着沥青混凝土路面的发展，沥青混凝土路面的病害已引起越来越多的行业部门的重视，加强对沥青混凝土路面的病害的研究和探讨，不仅具有社会效益，而且具有经济效益。鉴于目前沥青混凝土路面病害的特点，在优化设计的同时，更为重要的是应该加强施工管理，提高施工质量、规范施工，尽量在提高沥青路面使用性能的同时，延长使用寿命，提高投资效益。
