論文導(dǎo)讀：許多高速公路瀝青路面建成通車不久，由于不能適應(yīng)交通快速發(fā)展的需要，發(fā)生了較為嚴(yán)重的早期破損現(xiàn)象，如：車轍變形、龜裂網(wǎng)裂、坑槽沉陷、水損壞嚴(yán)重、抗滑性能不足等。路面早期破損是目前公路工程的通病，具有普遍性和嚴(yán)重性，這就促使我們對(duì)目前我國(guó)高速公路瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)、施工、原材料使用等一系列問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真的反思和研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，為今后的高速公路建設(shè)、養(yǎng)護(hù)和管理打下良好的基礎(chǔ)。可以從以下兩個(gè)方面預(yù)防水對(duì)路面的損壞：一是在面層或面板下設(shè)置排水系統(tǒng)，二是在面層下設(shè)置下封層。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，道路交通量日益增大，車輛迅速大型化、渠道化，且趨向超載，致使公路路面面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。許多高速公路瀝青路面建成通車不久，由于不能適應(yīng)交通快速發(fā)展的需要，發(fā)生了較為嚴(yán)重的早期破損現(xiàn)象，如：車轍變形、龜裂網(wǎng)裂、坑槽沉陷、水損壞嚴(yán)重、抗滑性能不足等。路面早期破損是目前公路工程的通病，具有普遍性和嚴(yán)重性，這就促使我們對(duì)目前我國(guó)高速公路瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)、施工、原材料使用等一系列問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真的反思和研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，為今后的高速公路建設(shè)、養(yǎng)護(hù)和管理打下良好的基礎(chǔ)。
1車轍變形
車轍是在行車載荷重復(fù)作用下，路面產(chǎn)生累積永久性的帶狀凹槽。
1.1車轍類型
1.1.1結(jié)構(gòu)性車轍
由于荷載的作用，發(fā)生在瀝青面層以下包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層的永久變形。這種車轍寬度較大，兩側(cè)沒有隆起現(xiàn)象，橫斷面成凹字形。
1.1.2流動(dòng)性車轍
在高溫條件下，車輪碾壓反復(fù)作用，荷載應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料的穩(wěn)定度極限,使流動(dòng)變形不斷積累形成車轍。這種車轍一方面車輪作用部位下凹，另一方面車輪作用甚少的車道兩側(cè)反而向上隆起，在彎道處還明顯向外推擠，車道線或停車線因此可能成為變形的曲線。
1.1.3磨損性車轍
由于車輛不斷地磨損路面，特別是大量重型超載車輛渠化行駛在主車道上，磨損路面也會(huì)形成車轍。
1.1.4壓實(shí)不足引起的車轍
由于施工控制不嚴(yán)引起的，屬于非正常情況車轍。論文參考網(wǎng)。由于瀝青面層本身壓實(shí)不足,通車后的第一個(gè)高溫季節(jié)混合料仍繼續(xù)壓密,在交通車輛的反復(fù)碾壓作用下，空隙率不斷減小，達(dá)到極限殘余空隙率才趨于穩(wěn)定。它不僅產(chǎn)生壓實(shí)變形，而且平整度迅速下降，形成明顯的車轍。這種由于施工不良造成的非正常性車轍在我國(guó)是非常突出的。
1.2影響車轍產(chǎn)生的因素
車轍的產(chǎn)生受內(nèi)因和外因的綜合影響，內(nèi)因包括瀝青混合料和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，外因包括施工、交通、氣候條件。
1.2.1瀝青混合料
提高瀝青混合料的抗車轍能力是防治車轍最有效的途徑，下面從瀝青、集料、礦粉、級(jí)配四方面闡述。①瀝青：車轍與瀝青的粘度直接相關(guān)，提高瀝青高溫粘度是防治車轍的有效措施，所以施工時(shí)應(yīng)選用低針入度、高軟化點(diǎn)、低含蠟量的高粘度瀝青。②集料：在集料中摻加破碎礫石對(duì)抵抗車轍是不利的，因其缺乏棱角而易變形，酸性骨料容易降低混合料的水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性。所以施工時(shí)應(yīng)選用表面粗糙、嵌擠作用好、與瀝青粘結(jié)性能強(qiáng)的集料。③礦粉：為提高混合料的高溫穩(wěn)定性，必須有足夠數(shù)量的礦粉，以減少游離瀝青。④級(jí)配：空隙率對(duì)車轍的影響非常大，增大集料粒徑對(duì)提高車轍能力有一定效果，當(dāng)然空隙率也不能太小，4%的空隙率為最小空隙率的臨界。
1.2.2路面結(jié)構(gòu)層次
瀝青混合料的厚度是影響車轍的重要因素。一般來(lái)說(shuō)，路面厚度既要有足夠的承載能力，又應(yīng)有較好的抗車轍能力,當(dāng)超過(guò)某一厚度后，瀝青面層厚度越大，車轍反而越嚴(yán)重。
1.2.3交通條件
大量重型超載車輛在行車道上行駛，速度慢且渠化現(xiàn)象嚴(yán)重，由于其單軸載荷加大，甚至翻倍,從而使車轍更容易產(chǎn)生。
1.2.4氣候條件
由于瀝青混合料是粘彈塑性材料，瀝青路面是黑色路面,吸收熱量能力強(qiáng)，所以在氣溫較高時(shí)，路面在行車載荷反復(fù)作用下極易產(chǎn)生車轍。
1.2.5施工因素
在施工過(guò)程中要加強(qiáng)碾壓，禁忌片面追求平整度而放松壓實(shí)。保證壓實(shí)度，把空隙率控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)，是避免壓實(shí)度不足引起車轍的有效途徑。
2裂縫
路面裂縫是路面早期破損最常見的病害之一，它的危害在于從裂縫中不斷進(jìn)入水分使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載能力下降，加速路面破壞。
2.1裂縫分類
2.1.1龜裂
又稱網(wǎng)裂，通常是由于路面整體強(qiáng)度不足，基層軟化，穩(wěn)定性不良等原因引起的，瀝青路面老化變脆，也會(huì)發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫。
2.1.2縱裂縫
一種情況是由于路基壓實(shí)度不均勻，致使路面不均勻沉陷引起的，如發(fā)生在半填半挖處的裂縫。另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時(shí)，兩幅接茬未處理好，在行車載荷作用下，易形成縱縫。有時(shí)，車轍邊緣也會(huì)產(chǎn)生縱裂縫。
2.1.3橫裂縫
橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類。荷載性裂縫是由于路面設(shè)計(jì)不當(dāng)和施工質(zhì)量低劣，或由于車輛嚴(yán)重超載，致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力并超過(guò)其疲勞強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式，它有兩種情況：瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫。
2.2影響裂縫產(chǎn)生的因素
2.2.1瀝青混合料
瀝青混合料的性質(zhì)是影響瀝青路面溫度收縮性裂縫的主要原因。①瀝青：一方面，瀝青混合料的低溫勁度是決定是否開裂的根本因素，瀝青勁度又是決定瀝青混合料勁度的關(guān)鍵。瀝青老化越嚴(yán)重，勁度越大，裂縫出現(xiàn)越早。另一方面，瀝青的溫度敏感性也影響裂縫的產(chǎn)生,感溫性大的瀝青易開裂。一般情況下，含蠟量高，使瀝青的拉伸應(yīng)變減小，脆性增加，溫度敏感性變大，裂縫就容易產(chǎn)生。②級(jí)配:礦料的組成與級(jí)配也與開裂有一定關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，用油量偏低，礦粉含量高易產(chǎn)生裂縫。
2.2.2基層
半剛性基層較之級(jí)配碎石、瀝青穩(wěn)定碎石等柔性基層，熱容量小，與瀝青表面層的附著粘結(jié)性能差，尤其是本身收縮的附加影響，使面層的橫向裂縫要多些。特別是由于我國(guó)高速公路分期修建，一些瀝青面層較薄，施工較快，有相當(dāng)部分的半剛性基層養(yǎng)生不足，修筑后不久便開裂了，這些裂縫在載荷和溫度的作用下，由下層逐漸反射到表面。
2.2.3路面面層厚度
瀝青面層厚度加大，裂縫就少，這是指用同一種瀝青混合料、厚度大的比厚度薄的裂縫率要小。但采用質(zhì)量好的瀝青即使鋪筑較薄的路面，其橫向裂縫也可能少于質(zhì)量差的瀝青但鋪筑較厚的路面。
2.2.4施工因素
優(yōu)良的施工質(zhì)量，特別是各結(jié)構(gòu)層的壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求，穩(wěn)定性優(yōu)良，排水性能好，面層接縫處理完善等是保證裂縫特別是縱向裂縫和龜裂網(wǎng)裂不出現(xiàn)的前提條件。
2.2.5氣候交通條件
氣溫的升降是溫度收縮性裂縫出現(xiàn)的條件，雨水是加速裂縫形成、擴(kuò)大甚至路面破壞的催化劑。當(dāng)然不論什么樣的裂縫，在行車載荷的作用下特別是較大載荷的反復(fù)作用下，都會(huì)加速路面破壞。
3坑槽
瀝青路面的坑槽往往都有一個(gè)形成過(guò)程，起初局部龜裂松散，如不及時(shí)修補(bǔ)養(yǎng)護(hù)，在行車載荷和雨水等自然因素作用下就會(huì)逐步形成坑槽。
3.1坑槽類型
3.1.1壓實(shí)不足性坑槽
一種情況是施工時(shí)混合料溫度太高，使瀝青老化，粘結(jié)力降低，脆性增加，導(dǎo)致壓實(shí)不夠，粘結(jié)不牢，在行車載荷作用下，形成坑槽；另一種情況是混合料溫度太低，攤鋪不均勻，壓實(shí)不充分，導(dǎo)致壓實(shí)度不足形成坑槽。
3.1.2厚度不夠性坑槽
路面下面層局部標(biāo)高控制不嚴(yán)，導(dǎo)致瀝青上面層個(gè)別地方厚度不夠，在行車作用下，部分混合料易被“帶走”，形成坑槽。
3.1.3水損害性坑槽
這種坑槽是瀝青混凝土路面早期破壞中最常見的坑槽，其形成過(guò)程可歸納如下：①在開始階段，水分侵入瀝青與集料的界面，以水膜或水氣的形式存在，影響瀝青與集料的粘附性。②在反復(fù)荷載的作用下，瀝青膜與集料開始剝離。③漸漸地,路面開始出現(xiàn)麻面、松散、掉粒。④最后形成坑槽。水損害破壞往往是從瀝青面層的下面層開始的，水分進(jìn)入瀝青路面，滯留在基層上面，瀝青下面層又往往是空隙率大的混合料，空隙中充滿水，給水損害提供了條件。當(dāng)集料與瀝青膜剝離后，瀝青混合料不再是一個(gè)整體，集料在載荷作用下，對(duì)基層產(chǎn)生了力的作用，使基層的局部松落形成灰漿，從路面的縫隙向上擠出來(lái)，在瀝青路面上形成白色的唧漿。如此循環(huán)不斷，水損壞性坑槽必然形成。
3.2影響坑槽產(chǎn)生的因素
3.2.1瀝青混合料
�、贋r青：瀝青與集料的粘附性和抗剝離性是防止路面剝離的基本條件。所以選用瀝青應(yīng)具有較好的粘附性和抗老化性能。②集料：瀝青混合料所用的集料一般情況下是堿性骨料，它與瀝青的粘附性好。如使用酸性骨料，通常添加一定數(shù)量的抗剝落劑來(lái)提高瀝青與骨料的粘附性和抗剝離性，而這些抗剝落劑的優(yōu)劣就決定著抗剝落性能。集料的吸水率大不僅影響拌和機(jī)生產(chǎn)能力，而且殘存的水分影響施工壓實(shí)度及空隙率，易使混合料產(chǎn)生剝落。③級(jí)配：合理設(shè)計(jì)混合料級(jí)配，盡量減少空隙率可防止或減少水分進(jìn)入瀝青混合料的內(nèi)部，美國(guó)ＳＨＲＰ推薦最合理的空隙率應(yīng)為4%。由于Ⅱ型瀝青混凝土穩(wěn)定性要比Ⅰ型瀝青混凝土差，所以下面層應(yīng)盡量使用Ⅰ型瀝青混凝土。
3.2.2防水設(shè)計(jì)
路面排水可分為路表排水和結(jié)構(gòu)排水，路表排水是指水沿橫縱坡流到路基邊溝，排出路基之外。結(jié)構(gòu)排水是指路面結(jié)構(gòu)層的排水，這要充分考慮。①設(shè)置瀝青面層的防水層：在瀝青面層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)中，應(yīng)將其中一層按密級(jí)配要求來(lái)考慮；或?qū)ｉT設(shè)置一層隔水層來(lái)防水，減少面層滲水。②設(shè)置瀝青下封層：在干凈的基層表面上設(shè)置一層瀝青薄膜下封層，一方面減少基層直接受到水的沖刷，另一方面形成一個(gè)光滑的界面，以利于滲入的水的排除。③搞好硬路肩和中央分隔帶排水設(shè)計(jì)。
3.2.3施工因素
�、倏刂苹旌狭蠝囟�，確保料溫在規(guī)定要求范圍之內(nèi)，料溫太高或太低絕不能施工。②確保壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求。③嚴(yán)格控制瀝青面層的標(biāo)高,確保瀝青面層的厚度。
3.2.4氣候條件
坑槽特別是水損害性坑槽與氣候條件有相當(dāng)大關(guān)系，水能加速坑槽的形成,加速路面的破損。冬季過(guò)后春融雨季，是對(duì)瀝青路面的水穩(wěn)定性考驗(yàn)。
4瀝青路面的表面功能衰減
瀝青路面的表面功能是指瀝青路面的平整、抗滑、噪音、濺水和水霧等。這里主要說(shuō)明路面抗滑性能的衰減。在我國(guó),瀝青路面抗滑性能在通車后迅速下降主要有兩方面原因，第一是瀝青標(biāo)號(hào)過(guò)大，針入度偏大，瀝青用量可能過(guò)多，路面漸漸泛油,構(gòu)造深度下降，直到變成光滑的路面。第二是粗集料不耐磨，迅速磨光。
5沉陷、橋頭跳車
沉陷一般是由基層局部成形不足，強(qiáng)度不夠，在行車載荷和自然因素等作用下形成的。對(duì)于大面積沉陷往往是由于路基(高填方地段)不均勻沉降或局部滑移而引起的。橋頭跳車往往是由橋臺(tái)臺(tái)背填土壓實(shí)不夠而引起路基不均勻沉降，從而使路面產(chǎn)生沉陷，形成跳車。沉陷、橋頭跳車這都是施工質(zhì)量沒有嚴(yán)格控制所造成的�？刹捎眯录夹g(shù)、新材料、新工藝來(lái)加強(qiáng)填方的壓實(shí)度，使其達(dá)到要求。
6瀝青路面早期破損的防治
通過(guò)以上分析，可看出瀝青混凝土路面早期破損與瀝青混合料、路面設(shè)計(jì)施工、交通氣候條件的全部或部分有聯(lián)系，而交通氣候條件是客觀存在的，所以瀝青路面早期破損防治應(yīng)以瀝青混合料、路面設(shè)計(jì)和施工三個(gè)方面考慮。
6.1瀝青混合料的優(yōu)化
6.1.1瀝青的選取
選用具有良好的高低溫性能、抗老化性能、含蠟量低、高粘度的優(yōu)質(zhì)國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口瀝青。在條件許可的情況下，可在瀝青中摻加各種類型的改性劑,以提高其性能指標(biāo)。
6.1.2集料的選用
骨料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性強(qiáng)、嵌擠作用好、與瀝青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性則應(yīng)添加一定數(shù)量的抗剝落劑或石灰粉，確�；旌狭系目箘兟湫阅埽瑫r(shí)應(yīng)盡量降低骨料的含水量。
6.1.3混合料級(jí)配的確定
瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和疲勞性能、低溫抗裂性,路面表面特性和耐久性是兩對(duì)矛盾，相互制約，照顧了某一方面性能，可能會(huì)降低另一方面性能。表1匯總了影響混合料性能的幾個(gè)因素�；旌狭吓浜媳仍O(shè)計(jì)，實(shí)際上是在各種路用性能之間搞平衡或最優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和交通情況做具體分析,盡量互相兼顧，其結(jié)果對(duì)路面使用性能、材料用量及工程造價(jià)有很大影響。
當(dāng)然為提高瀝青路面使用性能還可以考慮以下兩個(gè)途徑:第一改善礦料級(jí)配，采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料(ＳＭＡ)。第二改善瀝青結(jié)合料，采用改性瀝青。
6.2路面結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)
6.2.1盡可能減薄瀝青面層厚度
由于以下四方面原因，高速公路路面厚度可酌情減薄。第一，半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的承載能力可由半剛性材料層(基層和底基層)來(lái)承擔(dān)，無(wú)需用增厚面層來(lái)提高承載能力。第二，提高瀝青路面使用性能不是用厚的瀝青面層，而是用優(yōu)質(zhì)瀝青。第三，瀝青面層的裂縫不只是反射裂縫，在正常施工情況下，大部分是瀝青面層本身的溫縮裂縫。第四，一般來(lái)說(shuō)厚的瀝青面層易導(dǎo)致車轍的產(chǎn)生。
6.2.2加強(qiáng)瀝青路面防水設(shè)計(jì)
雨水滯留在瀝青面層內(nèi)，能使瀝青從集料表面剝落，能降低瀝青混合料的強(qiáng)度和模量，從而產(chǎn)生較嚴(yán)重的轍槽、推擠，甚至松散等早期損壞。雨水通過(guò)瀝青面層滯留在半剛性基層頂面，容易引起半剛性基層頂面產(chǎn)生沖刷并有灰漿被唧出到面層表面，使瀝青面層局部網(wǎng)裂和產(chǎn)生低洼形變，甚至逐漸形成坑洞。雨水一旦侵入土基，會(huì)使土基強(qiáng)度和路面整體承載能力顯著下降，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性破壞�？梢詮囊韵聝蓚�(gè)方面預(yù)防水對(duì)路面的損壞：一是在面層或面板下設(shè)置排水系統(tǒng)，二是在面層下設(shè)置下封層。
6.2.3選用合理的基層和底基層結(jié)構(gòu)
底基層和基層的強(qiáng)弱和好壞對(duì)整個(gè)路面，特別是瀝青路面的強(qiáng)度、使用質(zhì)量和使用壽
命都有十分重要的影響。選用合理的基層和底基層結(jié)構(gòu)，必須保證以下幾個(gè)基本條件：①有足夠的強(qiáng)度和剛度。②有足夠的水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性。③有足夠的抗沖刷能力。論文參考網(wǎng)。④收縮性小。⑤有足夠的平整度。⑥各層間結(jié)合良好。論文參考網(wǎng)。
6.3科學(xué)施工,確保施工質(zhì)量
工程質(zhì)量是施工做出來(lái)的，施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，早期破損必然出現(xiàn)。所以瀝青路面施工必須按全面質(zhì)量管理的要求，建立健全有效的質(zhì)量保證體系，實(shí)行目標(biāo)管理、工序管理、明確責(zé)任，對(duì)施工全過(guò)程，每道工序的質(zhì)量要進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、控制、評(píng)定，以保證其達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),，體要抓好以下幾方面工作:①加強(qiáng)對(duì)原材料的檢驗(yàn)工作,確保材料質(zhì)量合格。②加強(qiáng)瀝青混合料配合比的控制。③確保施工機(jī)械設(shè)備配套情況、性能、精度等符合要求。④鋪筑試驗(yàn)路段,驗(yàn)證施工方案可行性。⑤加強(qiáng)施工過(guò)程中質(zhì)量管理與檢查。
總之，近年來(lái)，由于交通量的迅速增長(zhǎng)和軸載的不斷增大，給瀝青路面帶來(lái)了明顯的早期損壞（如車轍）。但隨著我國(guó)高速公路的蓬勃發(fā)展，一定能把路面的早期破損降至最低，進(jìn)一步提高和完善高速公路的服務(wù)功能。
