2013年《公路工程技术与计量》：沥青路面早期破损成因

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沥青路面早期破损成因及预防措施
沥青路面具有表面平整、坚实、无接缝、行车舒适、耐磨、噪声低、施工期短、养护维修简便且适宜于分期修建等优点，在公路与城市道路修建中已广泛应用。虽然沥青路面设计是建立在层状弹性理论基础上的耐久性设计，但沥青路面仍然存在设计年限内发生的早期破损现象。
沥青路面的早期破损是指，在设计寿命期前1/4～1/3期间内，沥青路面所发生如开裂、松散、变形及泛油、翻浆等各种形式的路面破损。沥青路面的早期破损既影响交通运输的正常运行，又造成巨大的经济损失。
沥青路面早期破坏的成因比较复杂，涉及设计、施工、养护、管理等方面。本文从工程施工的角度，主要讨论施工及原材料方面的原因，以及根据成因应采取的预防及改善措施。
一、施工方面的原因
(一)地基沉降。公路建设中，不可避免地有部分路段要穿过水田、沼泽、淤泥地段等软土地基，路基修筑在软土地基上时，对软基的处理不彻底，或软基地段处理后没有沉降稳定就进行修筑沥青路面，往往就会发生路基失稳或过量沉陷，从而导致沥青路面破坏或不能正常使用。
(二)路基压实不足。路基压实是路基施工过程中的重要工序，亦是提高路基路面强度与稳定性技术的技术措施之一。土是三相体，土粒为骨架，颗粒之间的孔隙为水分和气体所占据。压实的目的在于使土粒重新组合，彼此挤紧，孔隙缩小，土的密度提高，形成密实整体，最终导致强度增加，稳定性提高。由于路基压实度不足，出现不均匀沉陷，则会导致沥青路面出现纵向裂缝和横向裂缝(局部路段压实不足)。在所通车的各级公路中，“桥头跳车”是一个普遍存在的质量通病，就主要是由于桥台与路基衔接处压路机碾压不到位，造成局部路段路基压实度不足而出现路面坑洞、横裂，从而出现桥头沉陷、跳车等现象。
(三)路面基层施工质量低劣。由于抢工期、赶进度、造成料源紧缺，原材料质量难以保证，半刚性基层没有合理的龄期，或基层施工粗糙，使得基层(底基层)质量低劣，造成基层网状开裂破坏，若反射到面层，即为面层出现网状开裂。水从裂缝处下渗到路基中，在行车荷载作用下会出现唧泥，造成沥青面层的早期破损。
(四)沥青面层本身的破坏。这是造成沥青面层早期破损的主要原因，根据影响因素又分以下几种情况
1.由于水产生的破坏。由沥青面层本身的原因引起的路面早期破坏有：沥青面层松散、坑洞、泛油等。沥青面层破坏的一个很重要的原因是水。沥青面层中水的来源有地面降水和路基中挤上来的水，或者大气降水渗到沥青面层中而排不出去，这样在汽车荷载及温度变化的作用下，沥青面层容易产生破坏。同时由于施工时压实度达不到要求，使沥青混合料空隙率过大，沥青面层中的水无法排出，沥青混合料在饱水后石料与沥青粘附力降低，易发生剥落、松散、从而降低沥青路面的抗剪强度。
2.由于沥青面层颗粒离析。沥青面层集料大小颗粒离析局部粗集料偏多，细集料偏少，则不易压实，矿料与沥青的粘结力小，抗剪强度低，容易出现松散。局部细集料偏多，粗集料偏少，热稳定性差，则容易出现车辙、拥包等破坏。
而在施工中运输和摊铺过程都很容易造成粗细颗粒离析。热拌沥青混合料特别是粗粒式沥青混合料，从拌和机向运料汽车上放料时，由于落高大，易出现沥青混合料离析。沥青混合料从运料车上倒入摊铺机受料斗时，还可能会再次出现离析。
3.沥青混凝土铺装层偏薄。在水泥混凝土桥面上加铺沥青混凝土铺装层时，有的设计桥面铺装层厚度偏薄，有的厚度小于5cm;加上其层间不按规定均匀洒布粘层油，使得汽车高速行驶时，轮胎后产生真空吸力，在行车荷载作用下，容易出现坑洞。
4.沥青被油溶解。在施工过程中由于施工机械在路面上停留而漏油，会造成沥青被柴油溶解，使沥青与矿料之间粘结力降低，使路面产生剥离、松散、出现坑洞。
5.沥青面层的压实度偏低。沥青面层的压实度对沥青路面的耐久性影响非常重要，压实度的大小直接影响着沥青路面的使用质量。有些单位在施工时对压实度的重要性认识不足，片面追求平整度，而放松了对压实度的控制。通车后平整度迅速衰减，面层变形明显。应该明确，平整度固然重要，但压实度更重要，必须在确保压实度的前提下来提高平整度。
二、原材料原因
(一)所使用的沥青性能不过关。沥青路面铺筑所使用的沥青混合料主要由沥青结合料、粗集料、细集料和矿粉等多种成分组成的符合材料。要求沥青材料具有优良的粘结力、抗老化性能、高低温稳定性能。另外，随着国民经济的蓬勃发展，公路运输超、重载现象严重，对沥青材料的性能提出更高的要求。沥青材料性能不过关是沥青路面早期破损的主要原因之一，普通沥青已不能完全适应形势发展的需要，目前修建的高等级公路及城市道路的沥青路面已开始使用改性沥青。
(二)碎石的压碎值、磨耗值不符合要求，或使用酸性矿料，造成沥青混合料的稳定度偏低，引起沥青路面早期的剥落。
(三)矿粉(填料)的细度对沥青混合料质量至关重要，沥青与矿粉的交互作用影响沥青混合料的抗剪强度。矿粉粒度小，比表面积大，其比表面积约占矿料比表面积的80%，当矿粉较目标配合比时的矿粉平均粒径增大一倍时，则矿粉比表面积是原比表面积的1/4。这样，就会有较多的沥青不能直接与矿粉表面交互作用形成结构沥青，而形成了较多的自由沥青，降低了沥青与矿料之间的粘结力，在行车荷载的作用下形成泛油，因此控制矿粉的质量十分重要。而目前，矿粉的质量很不稳定，往往粗细不均匀，甚至潮湿结团;或由于矿粉运至工地后，防雨防潮措施不良，造成矿粉潮湿、结团。而在拌和机内，矿粉是不加热的，造成沥青与矿粉拌和不均匀，影响沥青混合料质量。
通过以上的分析，对沥青路面早期破损可采取以下的预防措施：
一、地基沉降预防措施
软土地基的排水固结是比较长的过程，因此，对软土地基，一方面要根据软基情况采用可行方案进行认真的加固整治，一方面要留有比较长的沉降时间，可将软土地段沥青路面施工安排在最后，特别是对采用砂垫层、打塑料排水板等方法进行软基处理的地段，填土后要埋设沉降观测设备，定期进行观测，待地基的沉降基本稳定后进行施工。
二、路基及路面基层施工的预防措施
保证路基压实度符合规范要求，为消除桥头沉陷，对桥头部分填土，可用整体性好的材料如石灰土、二灰(石灰与粉煤灰)混合料、无砂大孔砼填筑。确保路面基层的施工质量，半刚性基层要在足够的龄期后才能进行沥青面层的施工。
三、沥青路面施工的预防措施
(一)严格控制沥青混合料的拌和质量，拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理;加大马歇尔试验频率，严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标，必要时对混合料进行特殊配合比设计。
(二)设置沥青混合料成品料仓，控制成品料仓料位，防止卸料离析。
(三)提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时，运距不能过远，摊铺温度应控制在130℃～160℃为宜，摊铺厚度均匀，保证沥青面层的压实度，压实设备数量应配套，速度控制在2m/min左右，碾压遍数不能太少，以免混合料孔隙过大;一般不能进行补料，尤其是下面层;基层雨后潮湿未干，不得摊铺，更不得冒雨摊铺;纵向、横向接缝应紧密、平顺，各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。
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