[科普中国]-路面损坏

简介

沥青路面的结构性能随行车荷载的反复作用及环境条件的变化而逐渐变坏，出现早期破坏现象。分析沥青路面出现沉陷、车辙、开裂、推移、拥包及水损坏等原因，并提出防治措施。沥青路面是我国公路路面的主要类型。近年来，热拌沥青混合料作为优良的道路建筑材料，已被广泛应用于城乡道路和高等级公路的建设当中。但由于沥青面层直接承受车辆荷载和自然因素作用，如何保证路面质量、减少路面早期破坏现象已成为广大公路建设者一直探讨的课题。2

沥青路面通车运营之后，由于受到行车荷载、自然环境的影响，路面状况会恶化，服务能力也会降低，需要采取有效的技术措施对其进行修复。常规的路面损坏修复技术往往需要铣刨原路面，整平结构层，然后再铺筑新的面层。尽管这些技术措施可以恢复路面的综合性能，但可能产生大量废弃的路面材料，导致环境污染和资源破坏。为有效弥补这种缺陷与不足，促进沥青路面修复综合效益提高，研究并使用热再生技术是重要的课题。3

沥青面层产生病害的原因比较复杂，由于荷载、环境、材料组成、结构层次组合、施工和养护等条件的变异，路面损坏的形态是多种多样的。2

沥青路面损坏的原因沥青路面的平整度高，噪音小，行车舒适度高，在公路工程建设中得到广泛应用。但工程通车运营一段时间后，在车辆荷载、自然环境等因素的综合影响下，往往会出现损坏现象，常见路面病害包括以下几种。

裂缝的原因包括纵向和横向裂缝两种不同类型，纵向裂缝的成因主要是地基处理不到位，填土不均匀所致。或者拓宽路基的台阶位置处理不到位，忽视分层填筑的厚度和压实度控制。在车辆荷载和雨水作用下，容易出现裂缝现象。横向裂缝往往是温度应力作用产生的，出现于温度变化率最大的表面，并继续向下延伸。如果没有及时处理，裂缝数量会不断增多，宽度进一步加深，影响沥青路面外形美观和工程质量。

松散的原因沥青混凝土表面层的集料颗粒脱落，并逐渐向下延伸，导致沥青集料颗粒出现松散现象，主要成因是集料颗粒与沥青间的黏结力丧失。另外，集料的含泥量超标、混合料密实度不够、雨水浸蚀等，也会导致路面出现松散现象。

泛油的原因沥青从混凝土层向上移动，导致沥青路面出现过多的沥青，如果没有及时处理，容易导致交通事故发生。受高温天气的影响，再加上重载车辆的作用，将路面进行一步压实，会导致泛油现象发生。或者雨水浸入沥青混凝土内部，沥青从集料表面剥落并向上移动，进而在沥青路表面出现严重的泛油现象。

水破坏的原因降水透入沥青路面结构层，导致路面结构受到破坏，常见形式为网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。这些问题的成因主要为：沥青混合料配合比设计不合理、拌和不均匀、碾压质量控制不到位、路面压实度不合格4。由于这些缺陷的存在，容易引起路面空隙率过大，再加上交通荷载等因素的作用，最终导致水破坏现象发生。3

沥青质量问题交通作为国家基础设施重点投资，全国各地二级公路、一级公路、高速公路、城市道路等开工项目很多，而建设资金又有限，因此在道路结构层的厚度设计、材料的采用都本着经济适应的原则，而对交通量的变化，使用年限并没有重点研究，沥青能达到规范要求的厂家不多，而且数量十分有限，不能满足国内建设规模的需要。这就使一部分劣质沥青混入公路建设市场，给路面留下了隐患。

透层油、粘层油对路面的影响为了使沥青路面与路面基层以及沥青混合料本身层与层之间具有良好的结合性，洒一定数量的透层油和粘层油是十分必要的，然而，在施工当中透层油一般按1.2kg/m2，由于高等级道路大部分采用二灰碎石或水泥稳定级配碎石，渗透性能均比较差，加上局部挤压平整度稍差，经常有透层油窝积现象。

气候的影响近年来，由于温室效应影响全球，在我国也不例外气温普遍提高气候反常，北方气候发生显著变化，冬季气候变暖，夏天持续高温时间增长，这种气候条件是否持续下去有待时间的检验，由于气温的提高，而导致沥青软化点的不适宜是否应降低标号，值得考虑。

沥青混合料配合比设计存在的问题沥青混合料配合比设计按规范要求应经过四个阶段，即目标配合比设计阶段，生产配合比设计阶段，生产配合比验证阶段和试拌试铺阶段，各阶段要达到的目的都有明确的要求。在施工时，有的单位压缩两至三个阶段，有的干脆凭经验进行施工，因此从理论和实践来讲存在较大的偏差，从而导致沥青混合料内在质量存在先天不足，另一方面，由于国家现状所致，高速公路工期较短加上标价偏低，碎石料场不规范，大多地材都由个体企业承担，料场分散，设备落后，材料的均质性，稳定性均有较大的差别，虽然大部分单位在开工前都取样做了筛分分析符合要求，在施工过程中也检测并予调整配合比，但由于变化大，差异性大不可能做到十分准确，油石比级配都在变化，这是导致路面出现一些常见病害的原因之一。

沥青砼拌合温度的控制沥青砼拌合温度的控制，从规范角度控制比较严格对石油沥青拌合出厂温度要求在120℃～165℃，而实际上有些施工单位在拌合温度控制方面不是那么严格，时高时低很不稳定，有的沥青砼拉到工地量测将近180℃，而有时不足110℃，温度过高可能导致沥青变质，没有粘性使沥青砼松散，温度过低会导致沥青混合料拌合不匀或出现花料， 这些也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的一个原因。

交通量与车辆超载对路面的影响随着交通量的日益增长、车辆大型化及超载车辆的增加，使得路面的使用寿命大大缩短。其中大型车辆和大型超载车辆对路面的破坏最为严重，会使路面出现车辙、开裂、推移和拥包等早期损坏，这也是路面早期损坏的原因之一。预防沥青路面早期损坏的主要办法适当调整沥青混合料的级配传统的AC-I型沥青混合料存在细料多、中间料少的现象，对这样的沥青混合料的普遍反映是摊铺时易产生离析。沥青砼虽然是密实型的，但不是嵌锁型的，砼中粗骨料呈悬浮状态，沥青砼热稳定性较差。因此，为减少离析，提高热稳定性，可以采用改进的AC-I型结构，主要是适当减少细集料的含量，增加中间料的含量，基本上级配曲线以规范中级配中值线为基准线，4.75mm粒径以下走中值线下线，4.75mm粒径以上走中值线上线，从室内试验结果和现场外观情况看，效果比较理想。

严格控制沥青用量在沥青路面施工中，根据目标配合比设计的原则，认真进行目标配合比设计，经过生产配合比验证后，确定最佳沥青用量。为保证混合料有足够的沥青用量，以提高沥青混合料的抗水能力，将规范规定的允许误差±0.3%缩小为±0.2%～0.1%。

严格控制石料的压碎石料的压碎对沥青路面使用寿命的影响很大。为保证沥青混合料在摊铺和碾压过程中基本不产生压碎现象，主要采取以下措施∶一是在选择石料时尽可能选择针片状含量小、压碎值小的石料，针片状含量必须严格控制在15%以下，尽可能不超过10%，石料压碎值应控制在24%以下。

合理提高压实度适当减少空隙率将压实度控制标准从96%提高到98%.按这一标准控制的沥青路面，通车后再压密的现象比较不明显，且沥青路面实测空隙率较小，不易产生早期水损害。同时为减少实测空隙率，规定马歇尔设计空隙率测定时，采用实测密度与理论密度双控，保证理论密度不低于93%，这样使沥青砼的空隙率得到严格控制，保证3层沥青路面基本不渗水。为保证压实度达98%，要求施工单位必须配备2台25t以上胶轮压路机。经检测，沥青路面压实度的代表值超过98%，空隙率除个别点外都能控制在7%以内，保证了沥青路面基本不渗水。

加强施工过程中的质量检测严格检查沥青混合料的生产、运输、碾压过程的规范化。对沥青和石料质量进行源头和现场检测。在施工过程中严格控制压实度、空隙率、沥青用量、级配、压实厚度、渗水量等技术指标。

提高道路养护的意识围绕建设与养护、维修与预防的关系，随着路网的不断完善，只有长期保持良好的路面使用性能，道路建设的巨额投资才能充分发挥其投资效益，而长期保持路面良好的技术状况必须有一个强有力的养护维修支持系统来保障。从这一意义上来说，养护维修实际上是道路建设的一种延续。在路面养护和维修的关系上，长期以来人们总是习惯于等到路面开始出现损坏后，才对它进行维修，而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施，并不考虑路面是否已经有了某种损坏。2

沥青路面的主要损坏模式沉陷沉陷是路面在车轮荷载作用下，其表面产生的较大凹陷变形，有时凹陷变形两侧伴有隆起现象。当路面结构的变形能力不能适应这样大的变形量，便产生纵向为主的裂缝，并逐渐发展为网裂(或者龟裂)。引起沉陷的主要是路基过于湿软，不能承受通过路面传给路基的轮载应力，从而产生了较大的竖直变形，导致了路面的沉陷。

车辙车辙是路面在车轮荷载重复作用下，沿着纵向产生的带状凹陷。 其主要原因是在行车荷载多次重复作用下，路基和路面各层永久变形的逐步积累。特别在高温时，沥青面层蠕变而累积的永久变形量较大。车辙的出现，在后期常常伴随有裂缝产生；另一方面，出现裂缝的路面，其车辙形成的速率将大大加快。

推移和拥包推移是沥青路面材料沿行车方向发生剪切或拉裂破坏而出现推挤和拥起的现象。造成推移的主要原因：当沥青路面受到较大的水平荷载作用时（在车辆经常启动、制动的路段及弯道、坡度变化处等），车辆荷载引起的竖直力和水平力的综合作用使结构表层内的剪应力或拉应力超过材料的抗剪或抗拉强度。沥青路面在气温较高时，抗剪强度下降，更易产生推移和拥包。

开裂开裂是路面出现裂缝的现象 ，属于常见的路面损坏现象。 疲劳开裂——路面在正常使用情况下，路表无显著永久变形而出现裂缝。 特点是首先出现较短的纵向开裂，继而逐渐发展为网状开裂，开裂面积不断扩大。路面一旦出现裂缝，水分将沿缝隙侵入基层、垫层和路基，使之变软而导致承载能力降低，加速裂缝发展。 发生疲劳开裂的主要原因∶在车轮荷载反复作用下，沥青结构层底面产生的拉应力(或拉应变)超过材料疲劳强度。底面便发生开裂。并逐渐扩展到表面。由水硬性结合料稳定而形成的整体性基层也会产生疲劳开裂，甚至导致面层破坏。

低温缩裂低温缩裂虽也是开裂，但其基本形态是沿着路面纵向一定距离出现的间隔性横向裂缝。这些横向裂缝，在水分侵蚀下，会促使面层疲劳开裂，在其周围逐步发展成网状裂缝。 产生低温缩裂的主要原因是在低温（通常为负温度）时。当气温下降速率较大，沥青类路面材料因急剧收缩受阻，产生较大拉应力，若拉应力超过抗拉强度时，面层就会拉裂。影响沥青面层低温开裂的其他原因还有沥青混合料的性质、沥青混合料的组成等。

水损害沥青路面的水损害破坏是指沥青路面在存在水分条件下，经受交通荷载和温度胀缩的反复作用，一方面水分逐步进入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用，沥青膜渐渐从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。2

沥青路面热再生技术的应用对策为实现对沥青路面损坏现象的及时修复，采取有效技术措施是十分必要的，热再生是重要的技术措施之一。其工作原理为：加热软化原路面，铣刨原路面的旧沥青混合料，加入适量新沥青和沥青再生剂并进行拌和，促进新旧沥青黏结再生，让旧沥青混合料的级配、含油量、空隙率等指标得以恢复。并将再生混合料铺筑于原路面，摊铺压实后开放交通。从而恢复沥青路面的综合性能，确保沥青路面工程质量。具体来说，热再生技术的工艺流程和施工要点如下。

配合比设计配合比设计是非常关键的内容，对热再生施工顺利进行和沥青路面养护工程质量提高产生重要影响，施工单位应该对此足够关注和重视。主要的工作内容是确定新旧沥青混合料比例，确定再生剂的用量和新沥青添加量，为后续混合料拌和以及施工创造良好条件。在掌握新旧混合料的配比率、再生剂掺入量、油石比的前提下，有效确定各种材料的用量，制备试件进行试验，明确各种材料的用量，提高配合比设计水平。重视再生沥青混合料的性能检测，确定再生沥青混合料的强度、耐久性、温度稳定性、抗变形性、水稳性等，保证各项性能指标合格5。在此基础上，根据试验结果确定旧沥青混合料的比例、再生剂的最佳用量，并确定生产配合比，确保混合料配合比设计合理，有效满足施工规范要求，为后续拌和、碾压施工创造良好条件。如果施工场地的砂石短缺，沥青单价高，为节约成本，保证配合比设计符合施工规范标准，可以适当提高旧料掺配率，做好拌和工作，让混合料满足施工需要，为提高路面修复效果创造条件。

施工准备施工前对周围环境进行检查，对可能受到影响的树木、加油站等采取隔离措施，避免施工对其带来不利影响。合理选用并调试施工机械设备，保证设备性能良好。重视沥青和砂石质量检测，保证材料质量合格。合理安排施工人员，让他们有效掌握工艺流程，并严格按要求开展施工。

旧路面处理挖补旧沥青路面存在的破损松散病害，变形深度超过30～50cm的路面，应该对其进行铣刨处理，对可能影响热再生施工的裂缝，也要做好相应的处理工作。清理路面存在的杂物、垃圾、突起物等，保证路面干净平整。

平整度控制确保再生路面厚度均匀一致，加强混合料摊铺速度控制，中途不得任意停顿，确保摊铺连续、均匀、缓慢进行，保证混合料的厚度均匀。加强混合料碾压质量控制，采用分层填筑和压实方式，每层松铺厚度控制在20～30cm左右为宜。并且碾压设备应该平稳行驶，不得任意停顿或急刹车6。重视施工现场检测和平整度控制，用3m直尺检测沥青路面平整度，对不合格部位及时处理。

再生剂添加对旧路面取样试验，包括旧沥青的针入度、软化点、延度等指标，通过试验确定再生剂掺入的最佳比例。将旧沥青和混合料在实验室进行再生，并试验检测再生混合料的稳定性、密度、饱和度、空隙率等指标，验证再生剂的掺入量，也可以根据质量控制要求做出适当调整，保证掺入量合格，满足施工规范要求。重视施工现场监测和管理，保证再生剂喷洒量准确，满足施工需要，提高混合料的综合性能和沥青路面再生处理效果。

混合料摊铺为保证摊铺效果，提高路面平整度，摊铺应该连续、均匀进行，速度控制在2～4m/min为宜。重视混合料摊铺质量控制，保证摊铺均匀，防止出现离析、拉毛、裂纹等问题。重视混合料摊铺温度控制，在120～150℃之间为宜。结合再生层厚度调整摊铺熨平板的振捣功率，提高混合料初始密度，有利于后续碾压施工。

混合料碾压采用配套的大吨位双钢轮振动压路机或轮胎压路机碾压，摊铺完成后立即碾压，并在轮胎上适当洒水，避免出现粘轮现象7。碾压分为初压、复压和终压三个步骤，速度在2～4.5km/h为宜，碾压连续、均匀、缓慢进行。并重视质量检测，对不合格部位及时修补，实现对沥青路面压实度的有效控制。3

沥青路面热再生技术的应用效果热再生技术不仅施工简单方便，而且成本低廉，有利于保证公路工程质量，并降低对周围环境的破坏，取得良好的工程施工建设效益。

工艺流程简单热再生技术工艺流程简单，通常学习1h后就能熟练掌握各项操作，方便对沥青路面的修复。与传统工艺相比，热再生技术的工艺流程简单，方便施工人员开展各项作业，对顺利完成沥青路面养护施工任务具有积极作用。

施工成本较低由于热再生技术的工艺流程简单，方便施工人员开展各项操作，有利于降低人工费、材料费和机械费。并且该技术可以对旧路面沥青实现100%的回收再利用，避免出现浪费现象，有利于节约成本，降低沥青路面修复工程的造价。

工程质量较好热再生设备的工作温度在140～170℃之间，最高不超过175℃。施工温度适宜，不会因为温度过高而出现糊料现象，也不会因为温度过低导致混合料无法使用的情况发生。由于混合料的温度适宜，路面修补之后能与周围路面有效结合，具有良好的防水效果，避免雨水下渗而影响工程质量。同时通过碾压施工之后，路面平整度良好，压实度高，确保沥青路面工程质量。

环保效益明显热再生技术实现对旧路面沥青的有效利用，避免材料浪费现象发生，节约了资源。并且施工过程中不会出现大量粉尘，避免对人体造成危害，减少对周围环境的污染。同时施工机械设备少，减少尾气排放量，整个施工过程中几乎听不到任何噪音，避免对人们的正常生活秩序造成干扰，具有良好的环境效益。3

结束语随着人民生活水平的提高，交通量的日益增长，车辆大型化及超载车辆的增加，交通对路面的要求越来越高，沥青路面的损坏病因分析及防治对策，已经成了一个共同研究的课题。有效防治损坏，不仅提高了工程质量，同时降低了工程成本，使沥青路面得到越来越广泛的应用，从而加快了我国公路事业的发展。2

热再生技术满足沥青路面养护工作需要，公路工程养护施工中应用具有良好效果。实际工作中应该认识其重要作用，结合工程建设需要把握每个工艺流程要点，加强施工质量控制。从而实现对沥青路面损坏的有效修复，节约成本，确保工程质量，为车辆安全顺利通行创造良好条件。3