瀝青混凝土路面病害成因分析
2011-11-29 來源：來源：中國鳴網(wǎng)
隨著我國各級公路建設力度的不斷強化及規(guī)模的不斷擴大，瀝青混凝土路面由于行車平穩(wěn)、舒適、噪音小，以及可調節(jié)的強度能適應不同的交通量的需要，被廣泛地應用到各級公路建設中。但在使用過程中，有些路面出現(xiàn)了車轍、擁抱、松散、搓板、網(wǎng)裂、龜裂、泛油等病害，甚至導致大面積的破壞并失去了原有的使用能力，這些病害與原材料選擇、路面設計、施工工藝，環(huán)境因素，以及養(yǎng)護等都有著密切聯(lián)系。因此，尋找瀝青混凝土路面病害的成因，針對瀝青路面損害原因在設計、施工中加以克服，對保證瀝青路面使用性能、延長瀝青路面使用壽命有著指導意義。
1、內部因素
1.1材料選擇不當
（1）瀝青
瀝青的選擇依據(jù)不僅有氣候因素，還同交通荷載、路面結構設計、混合料類型、水文地質條件及設計壽命密切相關。瀝青質量不佳,如含臘高,或是瀝青含量偏少,還有就是瀝青標號過高不適宜當?shù)貧夂驐l件,在天冷時瀝青發(fā)脆,粘結力不足,在行車的作用下松散。而且單純的根據(jù)瀝青某些技術指標來選擇瀝青存在片面性，會影響瀝青混合料的性能。
（2）礦料
按技術規(guī)范要求，礦料必須干凈，各種礦料必須達到規(guī)范要求，強度通過壓碎值試驗檢測，尺寸規(guī)格通過篩分試驗檢測。在實際施工中難免出現(xiàn)砂料含泥量大、礦料超粒徑多、部分路段水泥穩(wěn)定級配差、缺少礫石等骨料、砂土等細粒料含量多等現(xiàn)象，這些都會加劇了路面破壞。
（3）瀝青混合料
瀝青混合料必須具有高溫穩(wěn)定性能、低溫抗裂性能、水穩(wěn)定性、抗疲勞性能、耐久性和表面服務功能等。
瀝青混合料的高溫性能首先取決于礦料的骨架，尤其集料的相互嵌擠作用，礦料級配對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性起決定性作用；瀝青混合料的低溫抗裂性能則主要取決于瀝青結合料的低溫拉伸形能力；瀝青混合料的水穩(wěn)性取決于瀝青與礦料界面的粘結力，尤其是礦料品種；抗疲勞性能取決于集料性質、礦料級配等因素；瀝青混合料的耐久性與瀝青的老化速率密切相關，為了減輕瀝青的老化速率，混合料的空隙率應小些。
瀝青混合料的性能要求往往相互矛盾首先，如高溫性能和低溫性能就是一對矛盾。為了提高高溫抗車轍能力，盡量多采用粗集料，減少用油量，采用較稠瀝青，但這種瀝青混合料易產(chǎn)生低溫開裂，而提高低溫抗裂性能，則要求增加用油量，采用較密級配、標號較高的瀝青，但其易出現(xiàn)車轍、泛油、擁包；疲勞耐久性和耐久性要求混合料的低空隙與抗滑低噪聲要求的高空隙又是一對主要矛盾。瀝青混合料選擇不當，對瀝青混合料的配合比控制不夠,特別是礦粉和瀝青用量不準,將會使瀝青路面早期出現(xiàn)推擁、油包、松散、露骨、坑槽等。
1.2設計不合理
現(xiàn)階段,設計工作相對滯后,具體表現(xiàn)在:
（1）設計參數(shù)
路面結構在行車荷載作用下主要表現(xiàn)為動態(tài)加載效應,國外在近幾年有采用動態(tài)摸量反映瀝青混合料設計參數(shù)的趨勢,并研制了相應的儀器設備。而我國目前仍以靜態(tài)回彈摸量作為設計參數(shù)。
（2）設計方法
設計不合理，一方面設計部門在進行路面設計時，普遍采用項目工程可行性研究時進行的交通量調查和遠景交通量預測成果，以規(guī)范規(guī)定的BZZ-100進行軸載換算和路面結構厚度計算，而不是根據(jù)實際軸載進行設計，采用的累計軸載次數(shù)往往比實際軸載折算的低幾倍。根據(jù)瀝青路面設計規(guī)范，瀝青面層除應滿足車輛的使用要求外，還應滿足雨水不滲等要求。但設計未考慮在瀝青面層下設下封層，防止雨水滲入。另一方面，路面設計厚度存在問題。路面設計厚度的依據(jù)是設計年限內的當量軸次，設計單位為了計算方便，一般將設計的交通量分為一定車型的標準交通量與另一類型的非標準交通量，然后確定非標準車的軸次，換算成標準車軸載的當量軸次，最后用設計年限內的當量軸次，計算路面設計彎沉和結構厚度。但生活中車輛的實際軸載遠大于設計軸載，設計路面實際承受的當量軸次永遠大于作為其設計依據(jù)的設計年限內的累計當量軸次。
（3）參數(shù)取值
路面設計的另一個非常重要的內容是結構層混合料設計,設計單位真正通過室內外材料試驗確定材料設計參數(shù)的很少,多數(shù)參數(shù)取值采用了規(guī)范推薦取值范圍的中值進行設計。
1.3施工工藝缺陷
施工缺陷形成常見路面病害:
（1）壓實度
早期破壞與路基施工質量有關,特別是軟土地區(qū)。路基軟土地基不穩(wěn)定、地基換填或擠淤處理不徹底、路基填筑壓實度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均勻沉降等都會導致路面的早期破壞。
（2）養(yǎng)生不充分
我國公路建設的現(xiàn)狀表明,公路分期修筑,瀝青面層較薄,有相當比例的半剛性基層養(yǎng)生不充分,鋪筑后不久便開裂了。也有不少半剛性基層鋪完后來不及鋪筑瀝青表面層便過冬,無法保證冬天不裂。還有的半剛性基層施工不好,或者習慣于用較多的含水量,或者仍有過高的細料土比例,還有的片面追求強度,水泥劑量較高。在這樣的半剛性基層的瀝青面層上,半剛性基層收縮裂縫的反射將不可避免地產(chǎn)生。
（3）施工中瀝青混凝土配合比設計
瀝青混凝土配合比設計按規(guī)范要求應經(jīng)過四個階段,即目標配合比設計階段、生產(chǎn)配合比設計階段及驗證階段和試拌試鋪階段,各階段對要達到的目的都有明確的要求,在施工時,有的單位壓縮兩至三個階段,有的干脆憑經(jīng)驗進行施工。
（4）瀝青混凝土拌合溫度的控制
瀝青混凝土拌和控制不好混合料拌和時溫度過高、拌合時間過長使瀝青老化,失去了應有的粘結力,在行車作用下松散、坑槽等病害。溫度過低,瀝青混和料拌合不勻,影響級配,這些也是導致瀝青路面有時局部松散或其它病害的原因。
（5）瀝青混凝土的攤鋪
施工機械設備陳舊、不配套,攤鋪設備斷面加寬,瀝青混合料從中間通過膠輪輸送到兩側,由于距離大,必然產(chǎn)生離析,這種離析改變了瀝青混凝土生產(chǎn)配合比；其次,由于燙平板從機心向兩側懸臂較長,隨著攤鋪次數(shù)的增加,產(chǎn)生變形,對路面橫坡的控制也有較大影響。
（6）施工碾壓溫度過高。
2、外部因素
2.1水損壞
瀝青路面水損害問題所涉及的因素是十分復雜的。通常水損害產(chǎn)生的原因有以下4種：
（1）路面排水系統(tǒng)不健全；
（2）路面壓實度不足：
（3）路面離析；
（4）其他：集料表面粉塵太多。水通過瀝青面層的空隙或縫隙，或者由分隔帶或路肩滲入到路面結構內，若不能及時予以排除，就會浸濕務結構層材料甚至路基土，使其強度下降，變形增加，承載力降低，使用壽命縮短。更為嚴重的是，進入路面結構層之間的空隙中的水分，在行車荷載作用下，會成為高孔隙水壓力和高流速的水流，沖刷層面材料并產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象，促使瀝青面層出現(xiàn)剝落、松散等病害，從而使整個路面結構的使用性能迅速破壞。
2.2氣候影響
瀝青混凝土作為道路工程材料的主要缺點是其強度和變形性能與溫度有很大關系。溫度升高時，瀝青混凝土中瀝青的粘滯度降低，礦物顆粒之間的粘結力隨著削弱，這就導致強度的降低。當抗壓強度和剛度不足時，就會出現(xiàn)推移、車轍、擁抱為特征的路面剪切變形和塑性累積變形。當溫度下降時，瀝青的粘滯度增高，強度和剛度都提高了，但抵抗變形的能力卻大為降低。要因地制宜綜合考慮選定瀝青、瀝青混凝土的結構形式。
2.3超載影響
車輛超載引起的危害，應當引起有關部門的重視，充分認識超重車輛對道路和橋梁的嚴重破壞，必須采取限載措施，并提出具體政策促進落實。改進交通管理措施，將車輛噸位利用率控制在合理范圍內。
2.4養(yǎng)護管理不當
公路瀝青混凝土路面在一定的運營階段采用預防性養(yǎng)護措施，及時把路面病害及造成病害的因素處理在萌芽狀態(tài)，才能有效延長公路的中修、大修期，可降低路面養(yǎng)護費用，延長路面使用壽命，充分發(fā)揮養(yǎng)護資金的最大效益。瀝青路面在行車作用下出現(xiàn)小面積松散，個別坑槽后，未及時進行養(yǎng)護，特別是采用層鋪法施工的貫入式路面和表面處治，初期及時養(yǎng)護更為重要。有些養(yǎng)護人員，在混凝土路面上采取人工噴油（或灑布機噴油）、人工灑料方法進行養(yǎng)護，結果破壞了原路面的平整度，甚至由于噴油不夠，用油量控制不平，造成泛油、推擁、松散等病害。
3、結束語
從上面常見病害成因可以看出,瀝青路面工程是一個系統(tǒng)工程,其病害形成原因往往不是某一個單一因素作用的結果。無論在設計方面、還是施工方面、或是路面形成后的使用、養(yǎng)護和管理等方面都存在一些不足。因此,要準確了解路面病害問題的成因,選擇合理的處治對策和預防措施,在優(yōu)化設計的同時,更為重要的是應該加強施工管理、提高現(xiàn)場施工質量,規(guī)范施工,盡量在提高瀝青路面使用性能的同時,做好道路養(yǎng)護工作延長使用壽命,提高投資效益。
