新建高速公路瀝青砼路面早期損壞分析

　　摘 要：文章針對新建高速公路瀝青砼路面早期出現(xiàn)的損壞，總結(jié)其出現(xiàn)的特征，分析其形成的原因，為尋找防治對策提供依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：高速公路;瀝青;砼路面;損壞;分析

　　作者：黃燦(1976- )，男，壯族，廣西遠(yuǎn)航公路橋梁工程有限公司助理工程師;趙宏志(1975- )，男，壯族，廣西南寧航務(wù)工程處助理工程師;甘永偉(1975- )，男，壯族，廣西路橋總公司第二工程處助理工程師。

　　一、瀝青路面的常規(guī)損壞特征及成因

　　(一)裂縫?？v向裂縫基本平行于道路中心線，距路邊緣3～5m，有時伴隨有少量支縫。直線形裂縫主要是大荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的，呈弧形且兩端向路堤邊緣延伸的裂縫主要是因?yàn)槁坊痪鶆虺两刀纬傻摹?/P>

　　橫向裂縫近垂直于道路中心線，間距不等，有時伴隨有少量支縫，并逐年增加。瀝青面層的低溫收縮與半剛性基層收縮裂縫的反應(yīng)是產(chǎn)生橫向裂縫的兩個主要原因。同時，填挖交界的差異沉降會產(chǎn)生呈弧形的橫向裂縫。

　　網(wǎng)裂的初始形態(tài)是在沿輪跡帶出現(xiàn)單條或多條平行的縱縫，而后在平行的縱縫間出現(xiàn)橫向或斜向連接縫，形成裂縫網(wǎng)，局部伴隨沉陷、唧漿現(xiàn)象，它是行車荷載反復(fù)作用下，局部結(jié)構(gòu)承載能力不足或過量沉降而產(chǎn)生的。

　　(二)變形。沉陷指瀝青砼路表面的局部凹陷，它是路基沉降或不均勻沉降變形而造成的，或者由于局部開挖后回填土壓實(shí)不足而造成的，伴隨路面的結(jié)構(gòu)形破壞，修補(bǔ)后損壞繼續(xù)發(fā)展。

　　車轍指輪跡帶上出現(xiàn)的車槽，外因是渠化交通和荷載作用次數(shù)增加，內(nèi)因是瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性荷抗變能力差而產(chǎn)生橫向剪切流動變形。

　　推擠變形指在車速頻繁變化的路口等處，由于車輛經(jīng)常剎車和啟動，路面在高溫和較大水平剪力共同作用下產(chǎn)生的變形。

　　(三)表面損壞。泛油指瀝青面層中自由瀝青受熱膨脹，由于瀝青混凝土空隙無法容納，瀝青向上遷移到表面的現(xiàn)象，瀝青用量過多、設(shè)計空隙率過小、瀝青混合料離析使細(xì)料過于集中及瀝青高溫穩(wěn)定性差是導(dǎo)致泛油的重要原因。泛油發(fā)生在天氣炎熱季節(jié)，而天氣寒冷季節(jié)又不存在可逆過程，影響路面構(gòu)造深度和抗滑性能?！　∧ス馐亲兠嫱饴兜募项w粒在行車輪胎的摩擦作用下逐漸變光滑的現(xiàn)象。主要原因是在車輪重復(fù)作用下，所采用的集料不耐磨而造成。

　　二、新型損壞現(xiàn)象及成因

　　(一)新型泛油現(xiàn)象。由點(diǎn)狀油斑發(fā)展而成的油斑型泛油，多發(fā)生載SMA荷開級培瀝青混凝土表面層的路面，可分三級：輕，小油斑直徑1～2┩零星分布;中，油斑增多增大，直徑1～5┩不等;重，油斑直徑、面積或密度增大，逐漸連成片。油斑型泛油具有普遍性，廣泛存在于SMA和AK抗滑表面層路面上。它不是由于施工離析原因造成，也不是行駛車輛油料滴落造成。它的成因主要是因?yàn)橹忻鎸雍偷酌鎸訛r青結(jié)合料削落后，瀝青向上部遷移至表面層，造成中、底面層失去粘結(jié)而松散，表面層瀝青富集而泛油。

　　沿車輪跡帶分布的帶狀泛油，拌有少量車轍。它具有普遍性，在渠化交通程度很高的高速公路上，輪跡帶被反復(fù)再壓密，產(chǎn)生帶狀泛油現(xiàn)象。帶狀泛油的主要原因：在相對繁重的交通量作用下，瀝青表面層被壓密，空隙充滿瀝青;施工時路面壓實(shí)度不足;所采用的集料質(zhì)量較差或顆粒棱角、形狀、表面紋理較差，礦料骨架在車輛荷載作用下產(chǎn)生位移、再壓密而擠壓瀝青上泛，并伴隨有車轍變形。

　　(二)內(nèi)部松散現(xiàn)象。傳統(tǒng)的松散現(xiàn)象是表面松散現(xiàn)象，是表面瀝青與集料的粘附性不足而造成的，其損壞具有整體性。而內(nèi)部松散現(xiàn)象指路面各層間脫開，中面層大部分和底面層上部松散。在油斑型泛油處無一例外地伴隨內(nèi)部松散現(xiàn)象。

　　(三)新型泛漿現(xiàn)象。傳統(tǒng)泛漿現(xiàn)象是水從裂縫中緩慢滲出，水和細(xì)料在重車荷載作用下從裂縫處泵吸出。新型泛漿現(xiàn)象指強(qiáng)大的有壓水通過瀝青層的空隙，穿透結(jié)構(gòu)完整的瀝青面層，基層頂面的漿液通過相同途徑被擠壓到路表面，泛漿的可能范圍是瀝青路面的所有透水處。

　　(四)新型沉陷現(xiàn)象。新型沉陷指基層結(jié)合料被不斷溶蝕，并被擠壓到路表面，造成基層頂面不斷脫空，瀝青面層隨著基層材料的流失而沉陷。沉陷增加，變形增大，導(dǎo)致開裂，水進(jìn)入并惡化，導(dǎo)致沉陷進(jìn)一步發(fā)展。

　　(五)瀝青剝落現(xiàn)象。瀝青剝落導(dǎo)致新型泛油、內(nèi)部松散等病害。瀝青剝落存在必然性，程度不同。路面底面層與堿性集料混合料都有瀝青剝落現(xiàn)象，瀝青混合料空隙率太大，和瀝青粘附性不足也容易造成瀝青剝落，因此混合料組成設(shè)計需要平衡空隙率和粘附性的關(guān)系。

　　(六)坑洞。傳統(tǒng)坑洞是瀝青蝕粘附性不足，由傳統(tǒng)的表面松散現(xiàn)象造成的，坑洞口大底小，發(fā)生于表面層的現(xiàn)象。新型坑洞是由于內(nèi)部松散造成的，與新型泛油有關(guān)，坑洞口小底大，發(fā)生在瀝青路面底層，然后逐漸向上擴(kuò)展。

　　三、早期水損壞現(xiàn)象及成因

　　水損壞是指瀝青路面在水的作用下，瀝青逐漸喪失與礦料的粘結(jié)力，從礦料表面脫落，并在車輛的作用下，瀝青面層呈現(xiàn)松散狀態(tài)，以致集料從路面脫落形成坑槽。

　　(一)早期水損壞現(xiàn)象表現(xiàn)為松散、坑洞和唧漿。

　　松散是指瀝青與集料相互之間喪失粘結(jié)而逐漸酥松直到松垮的現(xiàn)象，主要原因是由于瀝青與礦料之間的粘附力不足，在水的作用下，瀝青從礦料表面剝落所致。如果施工過程中混合料加熱溫度過高，致使瀝青瀝青老化失去粘性，也可能導(dǎo)致松散現(xiàn)象。

　　坑洞是指路面局部松散處集料顆粒逐漸流失而形成的坑洞，它是在水的作用下，細(xì)集不斷流失而造成的?！　∵鬂{是指外界水從裂縫等處滲入，在行車作用下被擠壓，從裂縫處唧出的現(xiàn)象，瀝青路面裂縫、空隙率過大和基層不耐沖刷導(dǎo)致水不斷侵入而造成的。

　　(二)水損壞的理論解釋

　　1.集料―瀝青的熱力學(xué)粘附值。機(jī)械粘附功：5kcal/mol，因溫度變化而異;范德華力：5kcal/mol，因?yàn)r青、集料而異。

　　2.集料―水的熱力學(xué)粘附值。氫鍵力：10kcal/mol，與集料性質(zhì)有關(guān);范德華力：5kcal/mol，因?yàn)r青、集料而異。

　　3.瀝青集料表面的固―液表面能小于固―氣表面能，處于部位潤濕狀態(tài)。根據(jù)以上分析，集料―瀝青的界面先天就有被集料―水的界面取代的熱力學(xué)趨勢;集料―瀝青界面處于部分潤濕狀態(tài)客觀上為水提供了取代的空間。研究證明：瀝青對集料顆粒尖銳的棱角很難裹覆，該處瀝青膜非常薄，只有幾個分子大小，水可進(jìn)入，形成瀝青―礦料―水體系。因此，瀝青混合料易于在水作用下發(fā)生剝落。

　　(三)水損壞的產(chǎn)生和發(fā)展過程。水具有較強(qiáng)的表面張力和濕潤性，通過瀝青的自發(fā)乳化作用并穿透瀝青膜侵入集料―瀝青截面，并最終將其取代。水損壞一般是自下而上的過程，即由瀝青層底部逐漸向上擴(kuò)展，最終貫穿整個瀝青面層造成破壞，與地下水在蒸發(fā)壓作用和毛細(xì)作用下上升有關(guān)。表面滲水也有積聚于瀝青面層底部的趨勢，水損壞在瀝青面層底部發(fā)展更為嚴(yán)重。水損壞有明顯的自愈能力，因而水損壞具有反復(fù)性。水損壞最終發(fā)展成為松散和坑洞。

　　瀝青是從面層下部的集料表面剝落后向上遷移的，造成瀝青遷移的原因是車輛―水的綜合作用，一般發(fā)生在夏季或雨季，遷移一直發(fā)展下去時造成內(nèi)部松散。

　　高速行車、水和較大空隙相互作用而產(chǎn)生泛油，造成瀝青―集料粘附性不足，瀝青逐漸削離，形成自由瀝青，比重略小于水自然上浮，在輪胎的真空吸力作用下遷移。不均勻是形成斑狀泛油的原因之一。瀝青遷移的同時，造成內(nèi)部集料松散，降低整體強(qiáng)度，產(chǎn)生裂縫，形成坑洞。不透水基層頂面長期積水形成泛漿，被沖刷脫空。

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