山东高等级沥青路面病害行为分析

高等级沥青路面病害行为分析
【摘要】根据对高速公路网路面病害的分析，探讨了高等级公路主要病害的成因，提出了车辙、裂缝、水损害是目前高等级公路的主要病害。

【关键词】高等级公路；病害；车辙；裂缝；水损害
近年来，我国的道路交通出现了一些新的特点，即多轴次、重轴载、高轮压在交通组成的比重中越来越大以及交通流的高度渠化。

这一新的交通特点，促使高速公路的病害愈加严重，特别是车辙、裂缝、水损害的发生发展，均给道路的路用效能产生了严重的影响。

本文在对省高速集团所属高速公路的调查研究的基础上，提出了目前高等级高速公路的主要病害，并对成因进行了分析归纳。

1、车辙
车辙是沥青路面特有的一种损坏现象，它是在高温条件下，车辆荷载长时间作用的结果，车辙经常发生在车轮经常碾压的轮迹带上，轮迹带逐渐产生下洼形变，并形成两条纵向的槽，即为车辙。

车辙损坏是一种普遍的早期损坏形式，在每个省区的高速公路上都有发生，是省高等级公路的主要病害形式之一。

沥青混凝土在车辆荷载作用下的变形主要包括体积变形（压密变形）和剪切变形，沥青路面车辙形成的影响因素是多方面的，包括组成材料特性、环境因素、轮载作用、路面结构等。

造成路面车辙损坏的原因有以下几点：
1.1 行车荷载的重复作用
这种典型的结构性车辙是在行车载荷的重复作用下，路面产生累积永久性的带状凹槽，发生在沥青面层以下包括路基在的各结构层的永久变形。

从这一点来看，结构性车辙总是存在的，只能寻求方法来减小这种车辙的深度。

1.2 车辆的渠化行驶
随着公路迅速发展，对交通安全的日益重视，一般来说，人们对完善公路标志、标线等安全设施能提高公路运输的安全性和运输的经济效益是肯定的。

据研究：在高速公路上，63%的车辆能按照标线分道行驶，26%的车辆因超车而越线行驶，不遵守交通规则者为11%，标线对车辆驾驶人起了很大的约束作用。

但同时车辆在一个位置的反复作用，客观上加深了路面的车辙。

1.3 交通量和累计轴载大
目前国民经济发展迅速，汽车的保有量呈飞速发展，并且重载、超载车辆屡见不鲜，使得交通量和累计轴次比较大，设计时对未来的交通量和累计轴载预测太小。

1.4 超载的影响
现在，超载是一个热门话题，超载对路面的影响很大。

在重车的反复碾压下，沥青混凝土的空隙率不断减小，密实度进一步提高，有时甚至使路面的密实度超过标准密实度，使永久性变形不断累积而形成车辙。

1.5 混合料高温稳定性不足，结构组合不够良好
以往高等级公路上面层主要采用的是普通ac-ⅰ型或ak沥青混
合料，而这种混合料中的粗集料并没有形成骨架结构，因而高温稳定性欠佳，抗车辙能力不强，在交通量比较大的情况下，其不适应性比较明显，这是路面出现车辙的因。

1.6 施工因素—施工时追求平整度，忽视压实度
施工时平片面追求平整度，而忽视压实度，这样容易造成通车后的压密性车辙，这种车辙在高等级公路上比较常见。

2、裂缝
半刚性基层沥青路面开裂的种类很多，有路面表面开裂、网裂、疲劳开裂等。

其中表面开裂标线为沥青面层的温度收缩裂缝、疲劳纵向开裂、半刚性基层的横向反射裂缝。

2.1 温度裂缝
一般情况下，高等级公路半刚性路面的横向裂缝有很多是温度裂缝，这种温度裂缝一般起始于表面，是一种自上而下的裂缝。

由于气候温暖湿润，不太可能产生低温裂缝，是由于温缩变化而产生的温度疲劳裂缝。

温度裂缝与路面的结构和厚度关系不大，主要取决于沥青路面材料本身的温度特性，可以通过改善沥青材料来实现，比如使用粘度较大的沥青或者使用改性沥青。

2.2 交通量大、轴载大
通过省交通厅的检查，某些实载是核定载重的1.5-5倍之多，从而使沥青混凝土路面所承受的单位压力大大超过了标准荷载下的
压力，这样有时直接会造成路面的拉裂或剪坏，以纵向裂缝居多。

2.3 半刚性基层反射裂缝
半刚性基层具有良好的板体性，但是半刚性材料也容易产生干缩或者温缩裂缝，这样也会导致路面产生裂缝。

路面产生裂缝，又会使雨水侵入到路基中去，而造成恶性循环。

2.4 不均匀沉降裂缝
路基填土在横向或纵向不可避免的不均匀性，施工时压实度不满足要求，路基差异沉降变形引起路面变形。

这种现象在半填半挖路段、结构物与路基衔接处出现得比较多，要从路基施工上入手解决此问题。

3、水损害产生原因分析
沥青混合料水损害的影响因素很多，主要有沥青与石料的性质、外界的环境条件、路面的设计、道路施工等。

3.1 沥青品种和温度
沥青中所含的表面活性物质（如沥青酸、酸酐），其含量的多少将影响沥青粘附性。

这些活性物质的含量以酸值表示。

酸值大于0.7μgkoh的沥青为活性物质，这种沥青对碱性岩石的干燥表面有良好的粘附性，但是与酸性石料的粘附性不好；酸值小于0.7μgkoh的非活性物质，与大多数的表面都不能形成牢固的粘附，容易被水所剥落。

沥青中的这些活性物质实际上是一些阴离子表面活性物质。

3.2 石料种类和状态
石料有火成岩、沉积岩和变质岩。

按照所含sio2的多少，石料分为酸性、碱性和中性。

沥青与碱性石料之间有良好的粘附性，而
与酸性石料则粘附性不好，容易在水的作用下剥落。

光滑的石料表面（如河卵石、砾石），沥青容易浸润，但当遇到水后却容易剥落，粘结不牢。

石料表面粗糙，形成凹凸不平的表面，更有利于沥青与石料牢固粘结。

石料表面的清洁程度对沥青粘附性也有很大影响，如石料表面裹覆粘土，将阻隔沥青与石料的接触，影响沥青的浸润。

3.3 路面设计
随着空隙率的增大，水侵蚀沥青混合料的机会也随之增大，造成水损害的可能性大大增大，所以沥青混合料的级配非常重要，尤其是减小空隙率，降低路面渗水，但是它是有一定限度的，对于普通的密级配沥青混凝土来说，空隙率小于3％时，沥青在夏天受热膨胀时无适当的空隙可去，便容易迫使沥青上浮（泛油），混合料产生推挤、车辙等流动性变形。

3.4 施工
集料的级配控制是混合料生产中的最重要的环节，如果级配控制不准确或者波动较大，则很难保证所生产的混合料能达到的设计要求。

在沥青混合料的摊铺压实工程中，往往会因为混合料级配的波动以及压实功、压实方式、压实温度等原因造成路面压实度不足，使路面的空隙率偏大、通透性增加，进而促使路面过早地出现各种相关地损害，所以路面的压实度是影响路面质量的一项关键因素。

省高速公路沥青路面损坏原因是多方面的，主要原因是交通量
增加、轴载加重和材料选择不当，施工也是一大原因。

经过调查分析后发现：目前，省高等级道路的主要病害恨死车辙、裂缝和水损害。

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