行業(yè)資訊
瀝青路面病害有效控制方法
一、瀝青路面病害類型及成因分析
（一）瀝青路面病害的類型及其特征
通過對國內(nèi)大量高速公路的瀝青路面進(jìn)行調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)，瀝青路面比較常見的病害有以下幾種類型：裂縫類、松散類、變形類等等。
1.裂縫類。此類病害又可分為龜裂、不規(guī)則裂縫、縱向裂縫和橫向裂縫。由于裂縫的種類不同，其外觀特征也大不相同。如龜裂在初期時(shí)，裂縫比較細(xì)，并且無明顯變形，到了后期裂縫會(huì)逐漸變寬，散落情況也會(huì)加重，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)非常明顯的變形，此時(shí)必須進(jìn)行相應(yīng)的處理。
2.松散類。這類病害比較典型的有以下幾種：坑槽、麻面、脫皮、啃邊等等。其中脫皮是最為嚴(yán)重的一種，出現(xiàn)脫皮時(shí)路面面層會(huì)大面積脫落，極不利于行車安全。
3.變形類。常見的變類型包括沉陷、車轍、波浪、擁包等。其中較深的沉陷會(huì)使行車感到非常明顯的顛簸，是此類病害中較為嚴(yán)重的情況之一。
4.其它。除以上三類病害之外，瀝青路面的病害還有以下幾種：泛油、磨光、凍脹、翻漿、水損害等等。
（二）瀝青路面病害的主要成因分析
由于瀝青路面病害的種類較多，每種病害的成因也大不相同，為此，下面本文僅對瀝青路面中最為常見的病害成因進(jìn)行分析。
1.瀝青路面裂縫的成因。裂縫是瀝青路面最為普遍的病害之一，在路面建成初期，便會(huì)出現(xiàn)各種不同形式的裂縫，此時(shí)的裂縫一般不會(huì)對瀝青路面的使用功能造成太大影響，然而，隨著表面雨水的不斷侵入以及車輛荷載作用，便會(huì)對路面的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，在這一過程中，裂縫也隨之不斷發(fā)展，寬度、深度和數(shù)量都會(huì)增大，此時(shí)便會(huì)嚴(yán)重影響路面的整體結(jié)構(gòu)。大體上可將引起路面裂縫的原因分為兩種，一種是荷載裂縫，主要是由行車荷載作用造成的裂縫，如龜裂、網(wǎng)狀裂縫等等；另一種則是非荷載裂縫，這種裂縫形成的原因基本與車輛荷載無關(guān)，主要是由于溫度應(yīng)力導(dǎo)致的，如橫向裂縫就是其中比較典型的一種。還有瀝青質(zhì)量問題也會(huì)引起瀝青路面非荷載裂縫；目前道路瀝青最大的問題就是質(zhì)量波動(dòng)大，無論是進(jìn)口瀝青還是國產(chǎn)瀝青，均無法保證其質(zhì)量，不同批次的瀝青質(zhì)量相差很大；在中國所用的重交瀝青品牌種類多，質(zhì)量良莠不齊，很多差的瀝青也能滿足現(xiàn)有的重交通道路瀝青技術(shù)要求；現(xiàn)有的重交瀝青技術(shù)指標(biāo)很多情況下已經(jīng)不能對瀝青質(zhì)量的好壞進(jìn)行區(qū)分，導(dǎo)致大量質(zhì)量較差的瀝青因價(jià)低得到廣泛使用，而質(zhì)量較好的瀝青由于價(jià)格稍高而無法中標(biāo)使用，造成在瀝青市場上出現(xiàn)劣幣驅(qū)良幣的現(xiàn)象；由于使用了較差的瀝青，導(dǎo)致路面出現(xiàn)了各種早期損壞。除了溫度應(yīng)力影響和瀝青質(zhì)量問題之外，面層厚度、路基等因素也都有可能引起非荷載裂縫。
2.路面車轍。這也是瀝青路面病害的主要問題之一，通常可將車轍分為兩類，一類是結(jié)構(gòu)性車轍，產(chǎn)生的原因是荷載作用大于路面各層所能承受的極限強(qiáng)度；另一類是流動(dòng)性車轍，形成原因是車輛渠道化形式，或是重載車輛及輪胎壓力增大所致。
3.水損害。所謂的水損害具體是指在瀝青路面上有水分存在的前提下，經(jīng)過交通荷載以及溫度脹縮的反復(fù)作用，水分逐步從瀝青與集料的界面滲入，從而導(dǎo)致瀝青膜從集料表面剝離，并造成集料粘結(jié)力下降或是喪失，最終引起路面破壞。引起水損害的原因主要是為了防止車轍產(chǎn)生而在混合料當(dāng)中使用了質(zhì)地比較堅(jiān)硬的石料，或是采用比較粗的粒徑減少瀝青用量等措施，導(dǎo)致瀝青與石料之間的粘結(jié)力不足，從而導(dǎo)致瀝青路面水穩(wěn)定性較差。隨著水損害的程度不斷加劇，最終便會(huì)使路面形成坑槽。
4.路面沉陷。導(dǎo)致路面沉陷最主要的原因是路基土體的壓實(shí)度不足，尤其是在一些高填方路段，碾壓機(jī)一般很難達(dá)到需要壓實(shí)的位置，這樣一來便會(huì)導(dǎo)致路堤下部無法完全壓實(shí)，從而引起沉陷。同時(shí)，有的橋臺(tái)后部填土壓實(shí)度不夠，還會(huì)引起橋頭跳車的現(xiàn)象，這非常容易造成交通事故。
二、治理瀝青路面病害的有效措施
（一）路面裂縫的治理措施
在對瀝青路面進(jìn)行治理的過程中，可以從設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)方面著手：
1.設(shè)計(jì)方面。應(yīng)當(dāng)盡可能選用抗沖刷性能好、干縮和溫縮系數(shù)相對較小且抗拉強(qiáng)度高的半剛性材料作為基層，而面層則應(yīng)當(dāng)選擇優(yōu)質(zhì)的瀝青；優(yōu)質(zhì)路用瀝青應(yīng)該是化學(xué)組分比例適當(dāng)，蠟含量少，化學(xué)結(jié)構(gòu)環(huán)數(shù)多，特別是芳環(huán)多，烷側(cè)鏈少，膠體結(jié)構(gòu)是溶凝膠結(jié)構(gòu)。
2.施工方面。在對瀝青路面進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的過程中，瀝青混凝土混合料面層宜采用雙層或三層式結(jié)構(gòu)，建議其中有一層是I型密級配瀝青混凝土混合料；多雨潮濕地區(qū)的高速公路和一級公路的上面層宜采用抗滑表層混合料；上面層瀝青混合料的集料最大公稱粒徑不宜超過厚度的1/2，中下面層及聯(lián)結(jié)層的集料的最大公稱粒徑不宜超過厚度的2/3。
（二）防止車轍的措施
1.瀝青化學(xué)組分中的瀝青質(zhì)含量多，蠟含量少，則感溫性低，用感性低的瀝青修筑路面不易發(fā)生車轍，推移和裂縫。采用聚合物對瀝青進(jìn)行改性，如SBS、PE、SBR等等，這樣能夠有效改善瀝青混凝土的使用性能，從而使其滿足設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)的交通運(yùn)行條件要求，減少車轍的產(chǎn)生。同時(shí)，還可以對結(jié)合料和礦料粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行改善，當(dāng)聚合物摻入到瀝青中以后，會(huì)使瀝青變得更加粘稠，隨著瀝青本身粘度的增加會(huì)使溫度敏感性降低，這樣便可以達(dá)到減少永久變形的目的，彈性聚合物的適量加入，還能使總變形中的彈性變形模量增大，這樣有助于減少粘滯變形量，從而使瀝青混凝土的柔性獲得有效改善。 2.采用粘性高的瀝青能夠使瀝青混合料高溫穩(wěn)定性好，穩(wěn)定度顯著提高，不易發(fā)生過大的永久變形；但低溫天氣環(huán)境下易開裂，所以粘度應(yīng)適當(dāng)。瀝青含蠟量少，地瀝青質(zhì)少，脆點(diǎn)低的瀝青路面不易出現(xiàn)低溫裂縫。耐久性好的瀝青，路面的使用壽命長，不易出老化損壞。
3.瀝青混合料的組合應(yīng)遵循以下原則：應(yīng)綜合考慮耐久性、抗車轍、抗裂、抗水損害能力、抗滑能力等多方面要求，根據(jù)施工機(jī)械、工程造價(jià)等實(shí)際情況選擇混合料的種類。比如SMA是一種粗集料斷級配的瀝青混凝土，在其集料組成中，大小顆粒并不是以連續(xù)的方式存在的，足夠的粗集料形成空間骨架，部分細(xì)集料便會(huì)填充于骨架間的空隙當(dāng)中，這樣混合料的密實(shí)度便會(huì)提高，從而形成一種骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)是內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力較高，具有良好的抗車轍能力。
（三）預(yù)防水損害的措施
1.預(yù)防瀝青路面水損害最為有效的措施就是不讓水進(jìn)入到混合料的內(nèi)部，這樣水分便不會(huì)侵入到瀝青與集料的界面當(dāng)中。而想要做到這一點(diǎn)，就必須對瀝青混合料的級配進(jìn)行嚴(yán)格控制，特別是要注意減小空隙率。
2.可以通過提高瀝青與集料的粘附性來增強(qiáng)集料之間的粘結(jié)力，同時(shí)也可以通過提高壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，來達(dá)到建減小空隙率的目的。
3.加強(qiáng)排水設(shè)計(jì)能夠有效防止水損害，具體可在路面結(jié)構(gòu)設(shè)置排水層或是結(jié)構(gòu)層，借此來阻止水滲入路面內(nèi)部。
（四）路面沉陷的治理措施
為了防止因路面沉陷引起橋頭跳車的情況發(fā)生，一方面應(yīng)當(dāng)消除地基沉降，另一方面則應(yīng)當(dāng)消除橋頭填土的固結(jié)變形。由于橋頭填土本身的高度較大，壓路機(jī)很像對正常路堤一樣進(jìn)行碾壓，為此，橋頭填土的壓實(shí)度一般都會(huì)比路堤的壓實(shí)度小很多，為進(jìn)一步減少橋頭沉降，可在橋臺(tái)臺(tái)背填土采用水泥土或是石灰土，也可以通過橋頭搭板的方法來防止跳車的情況發(fā)生。
結(jié)論
總而言之，想要使瀝青路面的各種病害得到有效的控制，就必須始終貫徹預(yù)防為主、防治結(jié)合的方針，并有針對性地采取合理可行的病害治理措施，從根本上消除各類隱患，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)補(bǔ)救，以免病害不斷擴(kuò)大，引起更嚴(yán)重的后果。在未來一段時(shí)期應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加大對瀝青路面病害治理方法的研究力度，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對各種措施進(jìn)行改進(jìn)和完善，這對于延長瀝青路面的使用壽命具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
（一）瀝青路面病害的類型及其特征
通過對國內(nèi)大量高速公路的瀝青路面進(jìn)行調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)，瀝青路面比較常見的病害有以下幾種類型：裂縫類、松散類、變形類等等。
1.裂縫類。此類病害又可分為龜裂、不規(guī)則裂縫、縱向裂縫和橫向裂縫。由于裂縫的種類不同，其外觀特征也大不相同。如龜裂在初期時(shí)，裂縫比較細(xì)，并且無明顯變形，到了后期裂縫會(huì)逐漸變寬，散落情況也會(huì)加重，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)非常明顯的變形，此時(shí)必須進(jìn)行相應(yīng)的處理。
2.松散類。這類病害比較典型的有以下幾種：坑槽、麻面、脫皮、啃邊等等。其中脫皮是最為嚴(yán)重的一種，出現(xiàn)脫皮時(shí)路面面層會(huì)大面積脫落，極不利于行車安全。
3.變形類。常見的變類型包括沉陷、車轍、波浪、擁包等。其中較深的沉陷會(huì)使行車感到非常明顯的顛簸，是此類病害中較為嚴(yán)重的情況之一。
4.其它。除以上三類病害之外，瀝青路面的病害還有以下幾種：泛油、磨光、凍脹、翻漿、水損害等等。
（二）瀝青路面病害的主要成因分析
由于瀝青路面病害的種類較多，每種病害的成因也大不相同，為此，下面本文僅對瀝青路面中最為常見的病害成因進(jìn)行分析。
1.瀝青路面裂縫的成因。裂縫是瀝青路面最為普遍的病害之一，在路面建成初期，便會(huì)出現(xiàn)各種不同形式的裂縫，此時(shí)的裂縫一般不會(huì)對瀝青路面的使用功能造成太大影響，然而，隨著表面雨水的不斷侵入以及車輛荷載作用，便會(huì)對路面的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，在這一過程中，裂縫也隨之不斷發(fā)展，寬度、深度和數(shù)量都會(huì)增大，此時(shí)便會(huì)嚴(yán)重影響路面的整體結(jié)構(gòu)。大體上可將引起路面裂縫的原因分為兩種，一種是荷載裂縫，主要是由行車荷載作用造成的裂縫，如龜裂、網(wǎng)狀裂縫等等；另一種則是非荷載裂縫，這種裂縫形成的原因基本與車輛荷載無關(guān)，主要是由于溫度應(yīng)力導(dǎo)致的，如橫向裂縫就是其中比較典型的一種。還有瀝青質(zhì)量問題也會(huì)引起瀝青路面非荷載裂縫；目前道路瀝青最大的問題就是質(zhì)量波動(dòng)大，無論是進(jìn)口瀝青還是國產(chǎn)瀝青，均無法保證其質(zhì)量，不同批次的瀝青質(zhì)量相差很大；在中國所用的重交瀝青品牌種類多，質(zhì)量良莠不齊，很多差的瀝青也能滿足現(xiàn)有的重交通道路瀝青技術(shù)要求；現(xiàn)有的重交瀝青技術(shù)指標(biāo)很多情況下已經(jīng)不能對瀝青質(zhì)量的好壞進(jìn)行區(qū)分，導(dǎo)致大量質(zhì)量較差的瀝青因價(jià)低得到廣泛使用，而質(zhì)量較好的瀝青由于價(jià)格稍高而無法中標(biāo)使用，造成在瀝青市場上出現(xiàn)劣幣驅(qū)良幣的現(xiàn)象；由于使用了較差的瀝青，導(dǎo)致路面出現(xiàn)了各種早期損壞。除了溫度應(yīng)力影響和瀝青質(zhì)量問題之外，面層厚度、路基等因素也都有可能引起非荷載裂縫。
2.路面車轍。這也是瀝青路面病害的主要問題之一，通常可將車轍分為兩類，一類是結(jié)構(gòu)性車轍，產(chǎn)生的原因是荷載作用大于路面各層所能承受的極限強(qiáng)度；另一類是流動(dòng)性車轍，形成原因是車輛渠道化形式，或是重載車輛及輪胎壓力增大所致。
3.水損害。所謂的水損害具體是指在瀝青路面上有水分存在的前提下，經(jīng)過交通荷載以及溫度脹縮的反復(fù)作用，水分逐步從瀝青與集料的界面滲入，從而導(dǎo)致瀝青膜從集料表面剝離，并造成集料粘結(jié)力下降或是喪失，最終引起路面破壞。引起水損害的原因主要是為了防止車轍產(chǎn)生而在混合料當(dāng)中使用了質(zhì)地比較堅(jiān)硬的石料，或是采用比較粗的粒徑減少瀝青用量等措施，導(dǎo)致瀝青與石料之間的粘結(jié)力不足，從而導(dǎo)致瀝青路面水穩(wěn)定性較差。隨著水損害的程度不斷加劇，最終便會(huì)使路面形成坑槽。
4.路面沉陷。導(dǎo)致路面沉陷最主要的原因是路基土體的壓實(shí)度不足，尤其是在一些高填方路段，碾壓機(jī)一般很難達(dá)到需要壓實(shí)的位置，這樣一來便會(huì)導(dǎo)致路堤下部無法完全壓實(shí)，從而引起沉陷。同時(shí)，有的橋臺(tái)后部填土壓實(shí)度不夠，還會(huì)引起橋頭跳車的現(xiàn)象，這非常容易造成交通事故。
二、治理瀝青路面病害的有效措施
（一）路面裂縫的治理措施
在對瀝青路面進(jìn)行治理的過程中，可以從設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)方面著手：
1.設(shè)計(jì)方面。應(yīng)當(dāng)盡可能選用抗沖刷性能好、干縮和溫縮系數(shù)相對較小且抗拉強(qiáng)度高的半剛性材料作為基層，而面層則應(yīng)當(dāng)選擇優(yōu)質(zhì)的瀝青；優(yōu)質(zhì)路用瀝青應(yīng)該是化學(xué)組分比例適當(dāng)，蠟含量少，化學(xué)結(jié)構(gòu)環(huán)數(shù)多，特別是芳環(huán)多，烷側(cè)鏈少，膠體結(jié)構(gòu)是溶凝膠結(jié)構(gòu)。
2.施工方面。在對瀝青路面進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的過程中，瀝青混凝土混合料面層宜采用雙層或三層式結(jié)構(gòu)，建議其中有一層是I型密級配瀝青混凝土混合料；多雨潮濕地區(qū)的高速公路和一級公路的上面層宜采用抗滑表層混合料；上面層瀝青混合料的集料最大公稱粒徑不宜超過厚度的1/2，中下面層及聯(lián)結(jié)層的集料的最大公稱粒徑不宜超過厚度的2/3。
（二）防止車轍的措施
1.瀝青化學(xué)組分中的瀝青質(zhì)含量多，蠟含量少，則感溫性低，用感性低的瀝青修筑路面不易發(fā)生車轍，推移和裂縫。采用聚合物對瀝青進(jìn)行改性，如SBS、PE、SBR等等，這樣能夠有效改善瀝青混凝土的使用性能，從而使其滿足設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)的交通運(yùn)行條件要求，減少車轍的產(chǎn)生。同時(shí)，還可以對結(jié)合料和礦料粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行改善，當(dāng)聚合物摻入到瀝青中以后，會(huì)使瀝青變得更加粘稠，隨著瀝青本身粘度的增加會(huì)使溫度敏感性降低，這樣便可以達(dá)到減少永久變形的目的，彈性聚合物的適量加入，還能使總變形中的彈性變形模量增大，這樣有助于減少粘滯變形量，從而使瀝青混凝土的柔性獲得有效改善。 2.采用粘性高的瀝青能夠使瀝青混合料高溫穩(wěn)定性好，穩(wěn)定度顯著提高，不易發(fā)生過大的永久變形；但低溫天氣環(huán)境下易開裂，所以粘度應(yīng)適當(dāng)。瀝青含蠟量少，地瀝青質(zhì)少，脆點(diǎn)低的瀝青路面不易出現(xiàn)低溫裂縫。耐久性好的瀝青，路面的使用壽命長，不易出老化損壞。
3.瀝青混合料的組合應(yīng)遵循以下原則：應(yīng)綜合考慮耐久性、抗車轍、抗裂、抗水損害能力、抗滑能力等多方面要求，根據(jù)施工機(jī)械、工程造價(jià)等實(shí)際情況選擇混合料的種類。比如SMA是一種粗集料斷級配的瀝青混凝土，在其集料組成中，大小顆粒并不是以連續(xù)的方式存在的，足夠的粗集料形成空間骨架，部分細(xì)集料便會(huì)填充于骨架間的空隙當(dāng)中，這樣混合料的密實(shí)度便會(huì)提高，從而形成一種骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)是內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力較高，具有良好的抗車轍能力。
（三）預(yù)防水損害的措施
1.預(yù)防瀝青路面水損害最為有效的措施就是不讓水進(jìn)入到混合料的內(nèi)部，這樣水分便不會(huì)侵入到瀝青與集料的界面當(dāng)中。而想要做到這一點(diǎn)，就必須對瀝青混合料的級配進(jìn)行嚴(yán)格控制，特別是要注意減小空隙率。
2.可以通過提高瀝青與集料的粘附性來增強(qiáng)集料之間的粘結(jié)力，同時(shí)也可以通過提高壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，來達(dá)到建減小空隙率的目的。
3.加強(qiáng)排水設(shè)計(jì)能夠有效防止水損害，具體可在路面結(jié)構(gòu)設(shè)置排水層或是結(jié)構(gòu)層，借此來阻止水滲入路面內(nèi)部。
（四）路面沉陷的治理措施
為了防止因路面沉陷引起橋頭跳車的情況發(fā)生，一方面應(yīng)當(dāng)消除地基沉降，另一方面則應(yīng)當(dāng)消除橋頭填土的固結(jié)變形。由于橋頭填土本身的高度較大，壓路機(jī)很像對正常路堤一樣進(jìn)行碾壓，為此，橋頭填土的壓實(shí)度一般都會(huì)比路堤的壓實(shí)度小很多，為進(jìn)一步減少橋頭沉降，可在橋臺(tái)臺(tái)背填土采用水泥土或是石灰土，也可以通過橋頭搭板的方法來防止跳車的情況發(fā)生。
結(jié)論
總而言之，想要使瀝青路面的各種病害得到有效的控制，就必須始終貫徹預(yù)防為主、防治結(jié)合的方針，并有針對性地采取合理可行的病害治理措施，從根本上消除各類隱患，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)補(bǔ)救，以免病害不斷擴(kuò)大，引起更嚴(yán)重的后果。在未來一段時(shí)期應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加大對瀝青路面病害治理方法的研究力度，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對各種措施進(jìn)行改進(jìn)和完善，這對于延長瀝青路面的使用壽命具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
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