沥青路面典型病害及成因分析

赵刚

摘要：沥青路面是目前公路建设中广泛采用的高等级路面，但由于设计、施工、养护等许多环节存在的不足，致使沥青路面产生裂缝，从而影响路面使用。笔者根据在工程施工中的多年管理经验，就早期出现的裂缝分类、原因、特点及其危害进行了阐述，对如何防止和减少沥青路面出现裂缝提出了对策，以尽量避免裂缝的产生，确保工程质量，减少经济损失。

关键词：沥青路面；裂缝；危害

沥青混凝土路面的典型病害总体上分为结构性病害和功能性病害两大类。结构性病害是路面结构的整体或其某一个或几个组成部分出现了病害,严重的可使道路失去使用功能,主要以各种结构裂缝的形式表现出来;功能性病害是导致路面功能衰减的病害,其主要表现为路面服务能力下降、平整度和抗滑性能降低。结构性病害和功能性病害不一定同时发生,但都是逐渐积累起来的。

我国《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ073.2-2017)将路面病害分为裂缝类、松散类、变形类和其他四种大类型,每类包含的内容如下所示:

裂缝类：龟裂、不规则裂缝、纵向裂缝、横向裂缝

变形类：沉陷、车辙、波浪(搓板)、雍包、桥头涵顶跳车

松散类：坑槽(含嘴边)松散(含脱皮、底面)

其他类：泛油、磨光、老化、冻胀、翻浆、露骨、修补破损

一、裂缝类病害成因

1.材料方面

(1)沥青:一方面沥青混合料低温劲度是决定是否开裂的根本因素,沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。沥青老化越严重,劲度越大,裂缝出现越早。另一方面,沥青的温度敏感性也会影响裂缝的产生,感温性大的沥青易开裂。一般情况下,含蜡量高,会使沥青的拉伸应变减小,脆性增加,温度敏感性变大,裂缝就容易产生。

(2)级配:矿料组成级配也与开裂有一定关系,一般来说用油量偏低,矿粉含量高易产生裂缝

2.设计方面

路面结构设计不合理,如基层厚度不够、面层及材料配合比设计不当。沥青面层厚度较大,裂缝就减少。这是指用同一种沥青混合料,厚度大的比薄的裂缝率要小。但采用质量好的沥青即使铺筑薄的路面其横向裂缝也可能少于质量差的沥青但厚度大的路面。

3.施工因素

优良的施工质量,特别是各结构层的压实度达到规范要求、稳定性优良、排水性能好、面层接缝处理完善等是保证裂缝特别是纵向裂缝和龟裂、网裂不出现的前提条件

4.气候交通因素

在气候交通方面,极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升温降温循环次数是温度收缩性裂缝出现的四大因素。雨水是加速裂缝形成、扩大甚至路面破坏的催化剂。当然不论什么样的裂缝,在行车荷载的作用下,都会加速路面破坏。

二、变形类病害成因

从我国沥青路面的破坏现象分析,变形类病害中车辙问题尤为突出。它除了影响行车舒适外,还对交通安全有直接影响。车辙是路面上沿行车轨迹产生的纵向带状凹槽,数量按实有长度乘以变形部分的平均值计算。车辙在行车荷载重复作用下,有扩展和积累的趋势。

1.沥青混合料

(1)沥青:车撤与沥青的粘度直接相关,提高沥青高温粘度是防止车辙的有效措施,所以施工时应选用低针入度、高软化点、低含蜡量的高粘度沥青。

(2)集料:在集料中掺加破碎砾石对抵抗车辙是不利的,因其缺乏棱角而易变形,酸性集料容易降低混合料的水稳定性和高温稳定性。所以施工时应选用表面粗糙、嵌挤作用好，与沥青粘结性能强的集料。

(3)矿粉:为提高混合料的高温稳定性,必须使矿粉有足够的数量,以减少游离沥青。

(4)级配:空隙率对车辙的影响非常大,增大集料粒径对提高车辙能力有一定效果,当然空隙率也不能太小,4%的空隙率为最小空隙率的临界。

2.路面结构层次

沥青混合料的厚度是影响车辙的重要因素。一般来说路面厚度的确定,既要保证有足够的承载力,又要有较好的抗车辙能力。在低于临界厚度时,沥青面层越厚,车辙越严重,而当超过临界厚度时,车辙随厚度变化较小。

3.交通条件

大量重型超载车辆在主车道上行驶,速度慢且渠道化现象严重,由于其单轴荷载增大,甚至翻倍,从而使车辙更容易产生。

4.气候条件

由于沥青混合料是粘弹性材料,沥青路面是黑色路面,吸收热量能力强,所以在气温较高时,路面在行车荷载反复作用下极易产生车辙。

5.施工因素

在施工过程中要加强碾压,切忌片面追求平整度而放松压实。保证压实度,把空隙率控制在规范要求范围内,是避免压实度不足引起车辙的有效途径。

三、松散类病害成因

坑槽是路面破坏而形成的深洼,坑槽的深度一般大于2cm,面积在0.04m2以上。如小面积坑槽较多,又相距很近(20cm以内),应和在一起计算。沥青路面的坑槽往往都有一个形成过程,起初局部龟裂松散,在行车荷载和雨水等自然因素作用下逐步形成坑槽。坑槽究其破环原因也可分为设计、材料、施工及气候等方面。

1.村料因素

(1)沥青:沥青与集料的粘附性和抗剥离性是防止路面剥离的基本条件。所以选用沥青应具有较好的粘附性和抗老化性。

(2)集料:沥青混合料所用的集料一般情况下是碱性集料,它与沥青的粘附性好。

2.设计因素

(1)级配:合理设计混合料级配,尽量减少空隙率可防止或减少水分进入沥青混合料内部。

(2)防水设计:路面排水可分为路表排水和结构排水,路表排水是指水沿横坡流到路基边沟排出路基之外,结构排水是指路面结构层的排水,这要充分考虑。

3.施工因素

(1)控制混合料温度,确保料温在规定要求范围之内,料温太高或太低绝不能施工。

(2)确保压实度达到规范要求。

(3)严格控制沥青面层标高,确保沥青面层厚度。

4.气候因素

坑槽特别是水损害性坑槽与气候条件有相当大的关系,水能加速坑槽的形成,加速路面的损坏。冬季过后春融雨季,是对沥青路面水稳定性的考验。

四、其他类病害成因

路面的其他类病害主要包括:泛油、磨光、老化、冻胀、翻浆、露骨、修补损坏,这些病害的出现意味着路面的表面功能衰减。下面简单介绍几种病害的产生原因。

1.泛油

泛油是指沥青从沥青混凝土层的内部从下向上移动,使表面有过多的沥青。泛油主要由于沥青用量过大、稠度太低或热稳定性差等原因所引起的。有时也可能由于低温季节施工,层铺法沥青路面的嵌缝料失散过多,在其后转温后,在行车荷载作用下多余沥青溢出表面而形成的。

2.磨光

磨光是指路面原有粗构造衰退或丧失路表光滑。其产生的主要原因是沥青路面在使用过程中,在车轮的反复作用下,集料表面被逐渐磨光

3.冻胀

冻胀是由于路基下部的水分向上聚集并结成冰引起路面结构膨胀,造成路表拱起和开裂。

4.翻浆

翻浆是因路基湿软,路面出现弹簧、破裂、冒浆现象。

参考文献：

[1]《公路工程病害监测与养护技术》

[2] 《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2017

[3] 《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2019

作者简介：

赵刚/男/山东修远路桥工程有限公司/（威海264200）