沥青路面病害及防治措施
沥青路面的隐患成因及防治措施
新世纪以来，为适应社会，经济高速发展的需要，公路建设在我国发展迅速。沥青路面因为具有施工短、行车舒适、适应性强、养护维修方便等优点而被广泛采用。但由于沥青混凝土材质本身的差异，以及受设计和施工的影响，沥青路面常会出现开裂、泛油、松散、坑槽等隐患。这些隐患的出现严重影响行车速度、行车安全，加大汽车磨损，缩短了沥青路面的使用寿命。
常见的隐患主要为裂缝、车辙和推移、坑槽和泛油四大类。
一、裂缝
裂缝隐患有纵向裂缝，横向裂缝和网裂三种形式，以下将分别介绍。(一)纵向裂缝
纵向裂缝一般有两种：一种主要发生在紧急停车带或路肩部位,其形状是沿路肩边缘向内逐步扩大,呈月牙形，这种裂缝容易使路基发生滑移，危险性很大；另一种是发生在行车道部位,多为纵向条带状，裂缝两端未延伸到路堤边缘。1.纵向裂缝形成的主要原因有以下三个方面
(1)地基原因。有些路段处于丘陵低洼、河谷处,地基土天然含水量较高,在设计及施工时未做处理,在高填土后,由于地基承载能力的差别出现不均匀沉降,造成路面纵向开裂。
(2)路基施工原因。如果土基施工时天气干燥,局部路堤填料土块粉碎不足,路基压实不均匀,暗埋式构造处因构造物长度限制,路基边缘不能超宽碾压,致使路基边缘压实度不够，或者混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好,都会造成纵向裂缝。
(3)水的渗透破坏。中央分隔带、路表、边坡等渗水,使局部路基受水浸泡后承载力值降低,在动静荷载的作用下,路基滑动产生裂缝，另外填料若为弱膨胀土,如施工中未做处理,渗水后含水量变化,也会导致裂缝产生。
(二)横向裂缝
横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝,裂缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩,逐渐发展而贯通全路幅。贯通裂缝沿路面大致呈均匀分布。
1.横向裂缝通常不是由于荷载作用引起的。
其成因主要有三个：
(1)材料收缩引起横向裂缝。一方面在基层成型过程中,因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝，另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。这
两种收缩变形使面层底面承受拉力,当拉力超过沥青面层的抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂,并随着温湿的循环变化及行车荷载的反复作用而导致沥青面层低面裂缝。
(2)沥青及混凝土的温缩引起的裂缝。因沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料,温度下降时,沥青混合料逐渐变硬变脆,并发生收缩变形.当收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时,沥青路面表面就会被拉裂,并逐步向下发展,形成上宽下窄的横向裂缝，这种温缩裂缝在北方温差较大地区初冬一般宽度为3～5mm,到严冬可加宽到10mm,最宽达到20mm,而到春季则又缩回。
(3)差异沉降引起的横向裂缝。在软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处,因地基或路基与构造物差异沉降导致基层开裂,并反射到沥青面层,形成横向裂缝。
因为温度变化引起的沥青面层本身收缩是造成横向裂缝的重要原因，所以自由沥青含量越多裂缝越多，选用符合重交通道路石油沥青技术要求的沥青,控制沥青用量,精选矿料,准确组成级配,或使用纤维等添加剂,均可有效减少裂缝。另外还应设计合理的路面结构并且精心施工。
（三)网裂
网裂是相互交错的疲劳裂缝,形成一系列多边形小块组成的网状开裂,它的初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵缝,而后,在纵缝间出现横向和斜向连接缝,形成缝网。
网裂主要是由于路面的整体强度不足而引起的。一个原因可能是路面结构设计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配合不当或未拌和均匀等使沥青与石料粘结性差；另一个原因可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆,基层表面被逐步淘空,产生网裂。另外，沥青老化和汽车严重超载，使基层产生疲劳破坏也是导致沥青面层形成网裂的重要原因。
二、坑槽
路面上出现的坑槽,是龟裂、松散等其它损坏进一步发展的结果。
坑槽的形成可归结为水损害和油损害两个主要方面
1.水损害形成坑槽是沥青路面早期破坏的最常见的现象之一。在开始阶段,雨水由沥青路面大空隙或破损处渗入,停留在基层表面上,在行车荷载反复作用下动水冲刷半刚性基层的细料并逐渐形成灰浆,使沥青面层与基层脱开,灰浆被
行车荷载挤压,通过面层裂缝或面层混合料中的空隙唧到表面。在产生唧浆的位置,沥青面层产生网裂,接着一些碎裂的小块面层或基层材料被车轮带走,而逐步形成坑洞,并不断的扩大，最后形成坑槽。
2.车辆修理或机动车用油渗入路面,污染使沥青混合料松散,经行车碾压逐步形成坑槽。预防坑槽损害，首先要选用粘附性和抗老化性强的沥青,恰当采用集料,合理设计混合料级配；其次要严格控制混合料的出厂、摊铺、碾压及终了温度，确保压实度达到规范要求，确保沥青面层的厚度和平整度；再次要确保路表排水畅通,以预防为主,对裂缝、小面积松散、沉陷等作用及时科学的维修,避免其迅速发展为坑槽。
三、车辙和推移
车辙是在行车荷载重复作用下,路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽。车辙和推移降低了路面平整度，当车辙达到一定深度时,由于辙槽内积水,极易发生汽车飘滑而导致交通事故。
车辙和推移形成的主要原因如下
1.行车荷载的影响。车辆按规定正常在行车道行驶,使得高速公路的交通渠化现象非常突出,随着车辆荷载作用次数增加,行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度的车槽。
2.基层施工质量差。因基层的厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足,由于荷载作用超过路面各层的强度，使得路表变形过大而形成辙槽和推移。
3.沥青面层高温稳定性差。由于沥青混合料是一种弹塑性材料,如沥青、矿料的选材不当或混合料组成不当会导致沥青混合料的高温稳定性差、抗塑性变形能力低,在高温条件下,车轮碾压反复作用,荷载应力超过沥青混合料的稳定极限,使流动变形不断积累形成车辙和推移。
四、泛油
沥青混合料中的沥青在天气炎热时向上迁移到路面表面,而在冷天时又不存在逆过程,因而沥青积聚在路面表面,形成一层有光泽的沥青膜的现象为泛油。
泛油的成因如下
1.混合料组成设计不当。混合料中沥青用量过多或空隙率过小,在车辆荷载反复作用下,多余沥青由下部泛到路表形成泛油。
2.混合料拌和控制不严。细料含量过少,混合料比表面积较小,则沥青用量相
对较多,也易出现泛油。
3.粘层油用量不当。喷洒过多或洒布不均匀也会局部出现泛油。
4.施工质量差。摊铺时混合料产生离析,局部细料过分集中,也易泛油。
5.水破坏。雨水渗入使下层沥青与石料剥离,在水作用下沥青膜剥落,上泛引起表沥青路面隐患产生原因主要集中在两个方面：一方面由于路基或基层不良影响而产生隐患；另一方面是沥青路面地面层由于材料、施工方法不当和受气候等自然环境影响而产生病
二.沥青路面产生隐患的原因
路基或基层的不良影响
路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的先决条件，因此，消除或减轻路基存在的隐患，解决由于不良工程质量与水文地质造成的隐患，是确保路基安全与稳定和减少沥青路面隐患的关键因素之一。
基层是路面结构层中的承重部分，它必须具有足够的强度和稳定性，同时还应具有良好的扩散应力性能，并且还应具有足够的水稳定性。
目前等级公路基层可分为无机结合稳定类（又称半刚性）和粒料类。
（1）半刚性基层对路面的影响
虽然半刚性基层材料整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好，但也存在一些缺点，如：抗变形能力低，在温度或湿度变化时易产生开裂，当沥青面层较薄时，易形成反射裂缝，影响路面的使用性能。半刚性基层的收缩开裂，对于含土较多的材料以干缩为主，对于含集料较多的材料以温缩为主。而它的抗裂性能以温缩抗裂系数与干缩抗裂系数来评价。抗裂系数越大，材料的抗裂性能越强。根据上述分析，为将裂缝减少到最低程度，就需根据当地的自然条件与基层所处的环境来确定半刚性基层的类型与配合比。另外，在条件许可的情况下，应优先选用二灰稳定类基层，二灰砂砾类集料含量约75%时[1]，抗干缩能力均强，它适用于不同地区。
（2）粒料类基层对路面的影响
粒料类基层可分为嵌锁型和级配型两种，在设计、施工中以级配型粒料基层为主。级配型粒料基层的强度与稳定性直接影响到路面的使用，而其强度与稳定性在很大程度上取决于集料的类型（碎石、砾石和碎砾石）、集料的最大粒径和级配以及混合料中0.5mm以下细料的含量及塑性指数[2]。同时，还与其密实度有关。
当雨水进入沥青面层或基层的孔隙和裂缝时，如果排泄不畅就会使孔隙和裂缝中充满自由水，在行车荷载的压力下，向四周冲击并携带基层的细料，而行车荷载瞬时消失后，冲击作用马上消失，则细料冲出一段距离后沉淀，这样水已对基层产生了冲刷过程，通过不断地冲刷形成唧浆现象。如果施工不当，造成基层材料不均匀，局部孔隙过大，以及基层表面的浮灰没有消除或清理不干净，另外，基层的碾压和养生质量都是影响其抗冲刷能力的重要因素。
2.2沥青路面面层的原因引起的破坏
沥青混合料及进场材料的影响
（1）采用优质沥青，并且沥青标号应根据当地气候条件、施工季节及气温、路面类型、矿料性质和施工方法等予以选用。
（2）采用洁净、干燥、无风化、无杂质、有足够强度和耐磨性能以及良好颗粒形状的碎石，硬度大、棱角尖锐的砂、石屑及高质量矿粉。
（3）沥青混合料的空隙率影响。孔隙率太大，不仅会渗水，影响基层及路基的强度和承载能力，影响使用寿命，还直接影响沥青混合料的疲劳寿命，加速沥青老化，在压实过程中容易产生变形，形成车辙。孔隙率太小，在荷载作用下，集料和沥青都没有稍微松动的余地，便只能向侧边挤出，也将会产生车辙。沙庆林《多碎石沥青混凝土》一文中阐述到怎样解决孔隙率太大、太小的问题：Ⅱ型沥青混合料中5mm以上碎石含量多，具有较好的构造深度（也称纹理深度，是指路面粗糙度而言）；Ⅰ型沥青混合料中细料颗粒含量多，具有较小的孔隙率。若将两者颗粒组成的特点结合在一起形成一种矿料级配，就有可能使沥青路面面层的构造深度较深，而孔隙率较小[3]。实践证明，多碎石混凝土的使用性能达到了预定的目的，它既能提供要求的表面构造深度和较小的孔隙率，同时又具有较好的抗变形能力。
3 沥青路面早期隐患防治措施
重视沥青路面的合理结构设计，设计质量是工程质量的基础和前提，设计单位应从实际出发，对地形复杂路段，做好地质调查工作，进行合理的结构设计，以免给工程留下后遗症。
选用合理的基层和底基层结构，并保证一定厚度。实践证明，半刚性基层材料强度高，水稳定性好，刚度大，如水泥稳定碎(砾)石、水泥稳定石屑、二灰碎石等，是公路相对合适的基层。底基层在填方路段宜采用砂砾垫层、天然粒料垫层等，在挖方路段，宜采用水稳定性较好的水泥石灰综合稳定土或二灰综合稳
定土做垫层。
合理选用沥青面层厚度。最新研究成果表明：①半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层(基层和底基层)来完成，无需用增厚面层来提高承载力；②提高沥青路面的使用质量不是用厚的沥青面层，而是使用优质的沥青；③沥青面层的裂缝不只是反射裂缝，在正常施工情况下主要有沥青面层的温缩裂缝；④厚沥青面层的隐患中车辙不容低估，厚沥青面层较容易导致在设计使用期间车辙超过容许值。综合上述，面层应根据设计轴载大小、抗疲劳极限等指标根据规范确定厚度。
加强沥青路面的防水设计。为防止沥青路面因水而引发早期破坏，除要求路基、路面必须具备足够的稳定性和强度外，还要求路面必须有较好的排水性能，为此，路面排水设计应成为路面设计中的重要内容。
沥青混合料配合比设计的优化
沥青的选取。沥青质量的优劣与沥青路面的好坏有密切的关系，直接影响到沥青路面的使用性能。因此，必须选用含蜡量低、延度大、温度敏感性低等符合重交通道路石油沥青技术要求的沥青。
矿料的选择。矿料质量直接影响到沥青混合料的强度，是沥青路面早期破坏的主要影响因素。碎石的压碎值、磨耗值不符合要求将造成沥青混合料的稳定度偏低，引起沥青路面早期的剥落。碎石与沥青材料的粘附大小，对沥青混合料的强度和耐久性有极大的影响。因此，应选择符合技术规范要求的碱性矿料。
混合料配合比的确定。配合比设计中主要是考虑稳定性与耐久性。稳定性包括高温稳定性与低温抗裂性。耐久性包括抗水剥离性与老化性，通常以马歇尔试验作为主要的测试手段，由此来决定对矿料的级配和沥青用量，以确保混合料有良好的性质。
严格施工程序，确保工程质量沥青路面的质量，除结构设计、材料组合外，还取决于施工。沥青路面施工必须按全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证体系，严格按施工规范施工，对施工的全过程、各阶段、每道工序的质量进行严格的检查、控制、评定，以保证达到规定的质量标准，最终保证建设项目的整体质量。
1加强沥青路面的养护
要经常保持路面清洁，无杂物和硬物存于沥青路面上。
要经常疏通排水系统，以免积水渗入路基路面，影响路面强度和稳定性。
要讲究养护方法，科学养护。
要及时养护，把隐患消灭在萌芽期。
沥青路面早期隐患的处理措施
1对已完工的防渗性差及局部损坏的路面，普遍加一层改性乳化沥青稀浆封层，可取得良好效果。
2 对沥青面层产生的严重壅包。①采用铣刨机进行铣刨；②使用人工按削峰
填谷法，削去壅包的顶部，用拌和料层铺法填补低凹处。对于沥青含量较大的壅包，采取彻底挖除重新铺筑沥青面层的方法处理。对于不太严重的连片壅包，采用沥青拌和料进行调平。
3 对于次高级路面产生的严重泛油，应及时铺撒石料。同时应根据泛油的程
度选用石料规格，对于严重泛油的使用石料粒径为0.5～1.5cm，对于一般泛油的使用石料为0.5cm的粒径。
4 对于局部沉陷、坑槽要及时修补，应采取圆洞方补方法，用原路面相同的
沥青混合料填补、压实，并保持平整。
5 对于裂缝，应先把裂缝的旧迹凿掉，使其露出新碴并成V形槽，用压力大于
0.5MPa的空压机吹去缝中的灰土后，用乳化沥青或裂缝修补材料进行填补，并
注意灌缝材料的下沉状况，及时补灌，保证效果。
总之，沥青混凝土路面常见隐患的产生有多方面的因素，无论设计、施工、还是路面形成后的使用、养护和管理等方面都存在一些不足。鉴于目前沥青路面隐患早期化的特点，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，延长使用寿命，提高投资效益。
参考文献
1.刘利军.沥青路面修补技术【J】.中国公路，2005,11.
2.荣庆.影响高速公路沥青路面平整度的原因分析【J】.建筑机械技术与管理，2005,12
3.沥青路面坑槽的修补【J】.中国交通科技.2001,7
4.庆阳.公路沥青路面养护技术【M】.北京：交通出版社，2000,12.
5.公路施工技术要求【M】南方交通出版社.2004.1
兰州交通大学现代轨道交通论文
班级：土木0813班
姓名：魏建丽
学号：200812014
日期：2012/3/20
兰州交通大学道路养护维修论文
班级：土木0813班
姓名：魏建丽
学号：200812014
日期：2012/3/20