论沥青路面早期破损成因及预防措施

论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1、地基沉降道路建设中，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。2、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。3、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。4、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。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1、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，道路运输超、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。2、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。3、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、插片石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。（四）对桥面铺装层应按正常路段的上面层与中面层厚度进行设计，在水泥混凝土桥面上加铺沥青混凝土铺装层时，按规定洒布粘层沥青外还应该在混凝土铺装层施工时注意表面的粗糙度。四、原材料及管理措施（一）加强原材料的检验工作，对质量不符合要求的材料，绝不能使用，并不准运入工地，已运入工地的，必须限期清除出场。同时施工单位质量保证体系对每批进场材料进行检查，对材料的数量、供应来源、储存堆放进行标识清楚。（二）混集料的骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低骨料的含水量。混合料使用的矿粉要进行搭棚存放，作好防雨防潮措施。（三）加强沥青混合料材料配合比的控制，施工单位自检体系要严格控制材料规格、用量和矿料级配组成及沥青用量。（四）施工前检查设备，在沥青路面施工前，施工单位要配合监理对拌和厂、摊铺、压实等施工机械设备的配套情况、性能、计量精度等进行严格检查，对不符合要求的机械设备，应进行更换，直至符合要求。路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一，在工程施工中根据其成因从路基、基层施工、沥青面层施工到原材料控制，有针对性地采取一系列预防和改善措施，同时按全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证体系，对施工全过程，每道工序的质量进行严格的检查、控制，才能减少沥青路面早期破损的发生，从而提高沥青路面的建设质量。