沥青路面早期病害原因和防治措施

1 前言
在高速公路的建设中，我国的绝大部分高速公路都采用沥青混凝土路面。沥青混凝土路面以其比单纯的混凝土路面具有诸多优势特点，而越来越多地被应用到高等级公路。沥青混凝土面层具有养护时间短、养护维修方便、噪音低、具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，适合于各种车辆的通行，并具有坚实、耐久、平整、良好的抗滑、防渗、耐疲劳的性能和抗高温开裂的温度稳定性，但是随着国民经济快速、协调发展，交通量的不断增长，我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化且严重超载，使公路路面面临严峻的考验。很多沥青路面均呈现出一定的早期破坏，如裂缝、沉降、松散、坑槽、泛油、剥落、车辙以及行车过程中路面平整度逐渐变差（甚至高速公路也出现春融翻浆）等病害。正常维修期大大提前，直接影响了车辆的运行，加大了汽车磨损，缩短了沥青路面使用寿命。影响了行车的安全性和舒适性，增大了养护工作量，经济损失巨大。
2城市道路沥青路面早期破坏的原因
城市道路沥青路面的设计使用寿命一般为10～15年，如果通车1～3年内就发生严重病害和较大面积损坏，称为早期破坏。早期破坏类型归纳为：
2.1水损坏
随着时间的推移，特别是长期下雨后，轮迹处路面向两边推挤而隆起，轮迹处继续沉陷，再发展，靠近轮迹的隆起部分破损，很快就出现面层松散、剥落、坑槽等。这是典型水损害现象。
2.1.1通常水损害产生的原因有下列几种：
（1）路面排水系统不健全
（2）路面压实度不足
（3）路面离析
（4）其它：集料表面粉尘太多

2.2 裂缝
裂缝是路面早期破损最常见的病害之一，它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化，导致路面承载能力下降，加速路面破坏。其中包括横向裂缝和纵向裂缝两部分。
2.2.1横向裂缝
横向裂缝大多出现于路面两侧的硬路肩,逐渐发展而贯通全路幅。横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣，或由于车辆严重超载，致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而裂缝。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式，它有两种情况：沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。
（1）横向裂缝其成因主要有三个：
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。
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。
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。
（2）对于横向裂缝的处治方法 ：
对于基层开裂引起的反射裂缝及沥青混凝土温缩等引起的横向裂缝,如缝宽较小可不予处理,如宽度在3mm以上,可将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹净尘土后,采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。如缝宽在5mm以上,可将缝口杂物清除,或沿裂缝开槽后用压缩空气吹净,采用砂料式或细粒式热拌沥青混合料填充捣实,并用烙铁封口。
对于由土基沉降引起的横向裂缝,如出现错台、啃边、裂缝宽度大于5mm以上的,则需沿横缝两侧各50cm～100cm范围开槽,挖除上面层,按照方法(1)先将裂缝填实,然后沿横缝加铺玻璃格扇,重新摊铺上面层。
2.2.2纵向裂缝
纵向裂缝可分为以下几种情况：首先，是由于路基压实度不均匀，路面不均匀沉陷而引起的：其次，是沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬未处理好，在行车载荷作用下，易形成纵缝：再次是由于水的渗透破坏引起的。，纵向裂缝，多发于半填半挖路基处、紧急停车带或路肩部位、行车道部位，主要由路基的不均匀沉降造成。
（1）预防纵向裂缝产生的主要措施
是处理好地基,若路基分层填筑和压实得好,使路基尽可能均匀,特别在预先采取措施防止地表面水渗入地基的情况下,可以大幅度减少纵向裂缝的数量,同时显著延缓纵向裂缝出现的时间。
（2）对于纵向裂缝的处治方法主要有以下几种：
对于缝宽小于3mm的裂缝可不作处理，大于3mm小于5mm的纵向裂缝,可将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹净尘土后,采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。
如纵缝进一步发展,出现啃边、错台且裂缝宽大于5mm,则需铣刨上面层和中面层(铣刨宽度为裂缝两侧各1m),并对裂缝按方法(1)先行填实,沿纵缝铺设玻璃格栅,摊铺中面层,然后在中面层上沿纵向每隔5m设宽为1.2m的玻璃格栅,最后再摊铺上面层。
对于尚未稳定的纵向裂缝,除按方法(1)处治外,还应根据裂缝成因,采取排水、边坡加固等措施,以使裂缝稳定不继续发展。

2.3网裂又叫龟裂

2.3.1 网裂产生的原因：
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。
为预防网裂必须加强货车的载重管理，在路面出现裂缝时要及时修补处理。
网裂的处治方法如下：对于轻微网裂可用玻璃纤维布罩面，对于大面积的网裂、常加铺乳化沥青封层或在补强基层后,再重新罩面,修复路面。

2.4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。主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足，使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起。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。
2.4.1车辙和推移形成的主要原因如下：
（1）行车荷载的影响
（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。
2.4.2预防车辙和推移病害的措施：
首先，要选取合适的筑路材料。选用低针入度,高软化点,低含蜡量的高粘度沥青和表面粗糙、嵌挤作用好,与沥青粘结性能强的集料,可在一定程度上缓解车辙的形成。其次，在施工中要加强控制压实度,是避免压实度不足引起车辙的有效途径。再次，在高温季节,应严格控制大型超载车通行。
2.4.3对车辙和推移的处治方法如下：
对于连续长度不超过30ｍ、辙槽深度小于8ｍｍ、行车有小摆动感觉的,可通过对路面烘烤、耙松、添加适当新料后压实即可。
当沥青面层磨损、横向推移时,应清除不稳定层,用铣刨机拉毛,重铺面层。
当基层或土基不稳定时,应先进行补强处理后,再修复面层。
对于因基层施工质量差引起的车辙、推移,在重新摊铺面层前应先行处理好软弱基层。

2.5波浪
主要原因是路面组成材料设计不合理或施工质量差，导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作用。

2.6松散
主要原因是采用的沥青粘结力差，沥青用量偏少，或所用的矿料过湿，铺撒不匀，或所用的嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。

2.7坑槽
主要原因是面层的网裂、龟裂后不及时养护而逐渐形成的。另外基层局部强度不足，在行车作用下也易产生坑槽。路面上出现的坑槽病害,是龟裂、松散等其它损坏进一步发展的结果。
2.7.1沥青路面出现坑槽的原因有以下几种情况：
首先，是由于面层的网裂、龟裂后不及时养护而逐渐形成的；其次，基层局部强度不足，在行车作用下也易产生坑槽；再次，水损害和油损害也是形成沥青路面坑槽的主要原因。
2.7.2预防坑槽损害的措施：
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。

2.8沉陷
一般是由基层局部成形不足，强度不够，在行车载荷和自然因素等作用下形成的。对于大面积沉陷往往是由于路基（高填方地段）不均匀沉降或局部滑移面引起的。主要原因是路基压实度不足引起。

2、9冻胀和翻浆
多发生在北方和东北地区挖方或填挖交界的路段，主要是由于路基排水设计不合理，造成路基含水量过大引起的冬季冻胀春融翻浆。

2.10剥落
如果沥青混合料中使用了中性或酸性石料，将会造成集料与沥青之间的粘附性不足，在行车荷载的作用下，集料从路面剥落，使路面形成麻面，进而可能发展成为坑槽、松散等病害。

2.11泛油

2.11.1含义：
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。
2.11.2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。
2.11.3预防泛油的措施：
必须合理设计混合料组成比例，避免沥青用量过多；精细施工，严格控制施工质量；投入使用后注意养护，防止雨水大量渗入。
2.11.4泛油的处治方法如下：
（1）.对于路表轻微泛油,表面石子仍外露的路段可不作处理。
（2）.对于局部施工质量差引起水损坏且出现坑槽破坏的,宜按坑槽修补方法处治。
（3）.对于大段泛油严重,磨擦系数降低较多,影响行车安全的可采用碎石压入法处治或铣刨原路面重新摊铺面层。

2.12 壅包
是沿交通流方向出现的路表材料的竖向位移。这类病害大多是由于路表材料稳定度低、交叉口车辆的频繁起动与制动、水泥混凝土与沥青混凝土路面接点处产生过大应力所致。此外，面层较薄，以及面层与基层的粘结性差，也易产生推挤、壅包。
2.13 其他原因：
2.13.1 路基的质量好坏也是影响沥青路面使用寿命的重要原因之一。
2.13.2路基工程的地质和水文特点，湿软地基的残余变形、路 基填料和压实度、路基拓宽、路基水的浸蚀均会对沥青路面的病害产生影响。
2.14路面结构设计我国现行规范中可供设计人员选择的结构单一，而且级配范围较宽。
2.15 设计与路段实际情况相差大
2.16 科研
由于我国的高速公路起步较晚，但发展速度极快，科研工作的相对滞后是导致我国高速公路沥青路面在运营期间出现早期破坏的原因之一。
2.17 外界因素的影响
2.17.1 车辆超载的影响
随着我国经济的迅速发展，城市道路上的货车今天能够量增长非常快，某些部门从自身利益出发，超载严重。超载严重是造成早期破坏的主要原因之一。
2.17.2 气候因素
这是造成高速公路出现车辙和推移的原因。
2.17.3 人为因素
交通事故及车辆漏油交通事故及车辆漏油、千斤顶引起的路面破坏。
2.18 施工与养护因素的影响
2.18.1材料选择不当
目前我国的城市道路大部分都选用优质进口沥青，上面层采用改性沥青，但在调查中发现，有些建设部门为了确保沥青的质量，在进行招标时将指标值定得过高，以至于有些沥青供应商为了迎合主管部门的需要，在沥青中加入某种成分以提高指标值，严重影响了沥青路面的寿命。在这方面，可借鉴吉林省长吉高速公路的做法：建设部门对砂石料的供应统一规格、统一招标，在条件适宜的路段自建料厂，严格按照标准规格以及质量提供材料，不仅满足了工程进度的需要，也确保了工程质量。