沥青混凝土路面病害成因分析
2011-11-29 来源：来源：中国鸣网
随着我国各级公路建设力度的不断强化及规模的不断扩大，沥青混凝土路面由于行车平稳、舒适、噪音小，以及可调节的强度能适应不同的交通量的需要，被广泛地应用到各级公路建设中。但在使用过程中，有些路面出现了车辙、拥抱、松散、搓板、网裂、龟裂、泛油等病害，甚至导致大面积的破坏并失去了原有的使用能力，这些病害与原材料选择、路面设计、施工工艺，环境因素，以及养护等都有着密切联系。因此，寻找沥青混凝土路面病害的成因，针对沥青路面损害原因在设计、施工中加以克服，对保证沥青路面使用性能、延长沥青路面使用寿命有着指导意义。
1、内部因素
1.1材料选择不当
（1）沥青
沥青的选择依据不仅有气候因素，还同交通荷载、路面结构设计、混合料类型、水文地质条件及设计寿命密切相关。沥青质量不佳,如含腊高,或是沥青含量偏少,还有就是沥青标号过高不适宜当地气候条件,在天冷时沥青发脆,粘结力不足,在行车的作用下松散。而且单纯的根据沥青某些技术指标来选择沥青存在片面性，会影响沥青混合料的性能。
（2）矿料
按技术规范要求，矿料必须干净，各种矿料必须达到规范要求，强度通过压碎值试验检测，尺寸规格通过筛分试验检测。在实际施工中难免出现砂料含泥量大、矿料超粒径多、部分路段水泥稳定级配差、缺少砾石等骨料、砂土等细粒料含量多等现象，这些都会加剧了路面破坏。
（3）沥青混合料
沥青混合料必须具有高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳定性、抗疲劳性能、耐久性和表面服务功能等。
沥青混合料的高温性能首先取决于矿料的骨架，尤其集料的相互嵌挤作用，矿料级配对沥青混合料高温稳定性起决定性作用；沥青混合料的低温抗裂性能则主要取决于沥青结合料的低温拉伸形能力；沥青混合料的水稳性取决于沥青与矿料界面的粘结力，尤其是矿料品种；抗疲劳性能取决于集料性质、矿料级配等因素；沥青混合料的耐久性与沥青的老化速率密切相关，为了减轻沥青的老化速率，混合料的空隙率应小些。
沥青混合料的性能要求往往相互矛盾首先，如高温性能和低温性能就是一对矛盾。为了提高高温抗车辙能力，尽量多采用粗集料，减少用油量，采用较稠沥青，但这种沥青混合料易产生低温开裂，而提高低温抗裂性能，则要求增加用油量，采用较密级配、标号较高的沥青，但其易出现车辙、泛油、拥包；疲劳耐久性和耐久性要求混合料的低空隙与抗滑低噪声要求的高空隙又是一对主要矛盾。沥青混合料选择不当，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,将会使沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等。
1.2设计不合理
现阶段,设计工作相对滞后,具体表现在:
（1）设计参数
路面结构在行车荷载作用下主要表现为动态加载效应,国外在近几年有采用动态摸量反映沥青混合料设计参数的趋势,并研制了相应的仪器设备。而我国目前仍以静态回弹摸量作为设计参数。
（2）设计方法
设计不合理，一方面设计部门在进行路面设计时，普遍采用项目工程可行性研究时进行的交通量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，而不是根据实际轴载进行设计，采用的累计轴载次数往往比实际轴载折算的低几倍。根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求。但设计未考虑在沥青面层下设下封层，防止雨水渗入。另一方面，路面设计厚度存在问题。路面设计厚度的依据是设计年限内的当量轴次，设计单位为了计算方便，一般将设计的交通量分为一定车型的标准交通量与另一类型的非标准交通量，然后确定非标准车的轴次，换算成标准车轴载的当量轴次，最后用设计年限内的当量轴次，计算路面设计弯沉和结构厚度。但生活中车辆的实际轴载远大于设计轴载，设计路面实际承受的当量轴次永远大于作为其设计依据的设计年限内的累计当量轴次。
（3）参数取值
路面设计的另一个非常重要的内容是结构层混合料设计,设计单位真正通过室内外材料试验确定材料设计参数的很少,多数参数取值采用了规范推荐取值范围的中值进行设计。
1.3施工工艺缺陷
施工缺陷形成常见路面病害:
（1）压实度
早期破坏与路基施工质量有关,特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑压实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。
（2）养生不充分
我国公路建设的现状表明,公路分期修筑,沥青面层较薄,有相当比例的半刚性基层养生不充分,铺筑后不久便开裂了。也有不少半刚性基层铺完后来不及铺筑沥青表面层便过冬,无法保证冬天不裂。还有的半刚性基层施工不好,或者习惯于用较多的含水量,或者仍有过高的细料土比例,还有的片面追求强度,水泥剂量较高。在这样的半刚性基层的沥青面层上,半刚性基层收缩裂缝的反射将不可避免地产生。
（3）施工中沥青混凝土配合比设计
沥青混凝土配合比设计按规范要求应经过四个阶段,即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段及验证阶段和试拌试铺阶段,各阶段对要达到的目的都有明确的要求,在施工时,有的单位压缩两至三个阶段,有的干脆凭经验进行施工。
（4）沥青混凝土拌合温度的控制
沥青混凝土拌和控制不好混合料拌和时温度过高、拌合时间过长使沥青老化,失去了应有的粘结力,在行车作用下松散、坑槽等病害。温度过低,沥青混和料拌合不匀,影响级配,这些也是导致沥青路面有时局部松散或其它病害的原因。
（5）沥青混凝土的摊铺
施工机械设备陈旧、不配套,摊铺设备断面加宽,沥青混合料从中间通过胶轮输送到两侧,由于距离大,必然产生离析,这种离析改变了沥青混凝土生产配合比；其次,由于烫平板从机心向两侧悬臂较长,随着摊铺次数的增加,产生变形,对路面横坡的控制也有较大影响。
（6）施工碾压温度过高。
2、外部因素
2.1水损坏
沥青路面水损害问题所涉及的因素是十分复杂的。通常水损害产生的原因有以下4种：
（1）路面排水系统不健全；
（2）路面压实度不足：
（3）路面离析；
（4）其他：集料表面粉尘太多。水通过沥青面层的空隙或缝隙，或者由分隔带或路肩渗入到路面结构内，若不能及时予以排除，就会浸湿务结构层材料甚至路基土，使其强度下降，变形增加，承载力降低，使用寿命缩短。更为严重的是，进入路面结构层之间的空隙中的水分，在行车荷载作用下，会成为高孔隙水压力和高流速的水流，冲刷层面材料并产生唧泥现象，促使沥青面层出现剥落、松散等病害，从而使整个路面结构的使用性能迅速破坏。
2.2气候影响
沥青混凝土作为道路工程材料的主要缺点是其强度和变形性能与温度有很大关系。温度升高时，沥青混凝土中沥青的粘滞度降低，矿物颗粒之间的粘结力随着削弱，这就导致强度的降低。当抗压强度和刚度不足时，就会出现推移、车辙、拥抱为特征的路面剪切变形和塑性累积变形。当温度下降时，沥青的粘滞度增高，强度和刚度都提高了，但抵抗变形的能力却大为降低。要因地制宜综合考虑选定沥青、沥青混凝土的结构形式。
2.3超载影响
车辆超载引起的危害，应当引起有关部门的重视，充分认识超重车辆对道路和桥梁的严重破坏，必须采取限载措施，并提出具体政策促进落实。改进交通管理措施，将车辆吨位利用率控制在合理范围内。
2.4养护管理不当
公路沥青混凝土路面在一定的运营阶段采用预防性养护措施，及时把路面病害及造成病害的因素处理在萌芽状态，才能有效延长公路的中修、大修期，可降低路面养护费用，延长路面使用寿命，充分发挥养护资金的最大效益。沥青路面在行车作用下出现小面积松散，个别坑槽后，未及时进行养护，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。有些养护人员，在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。
3、结束语
从上面常见病害成因可以看出,沥青路面工程是一个系统工程,其病害形成原因往往不是某一个单一因素作用的结果。无论在设计方面、还是施工方面、或是路面形成后的使用、养护和管理等方面都存在一些不足。因此,要准确了解路面病害问题的成因,选择合理的处治对策和预防措施,在优化设计的同时,更为重要的是应该加强施工管理、提高现场施工质量,规范施工,尽量在提高沥青路面使用性能的同时,做好道路养护工作延长使用寿命,提高投资效益。
