山西省榆社公路管理段 山西晋中榆社 031800
摘要：本文系统地阐述了沥青混凝土配合比、沥青混凝土拌合温度的控制、施工过程中平行交叉作业对路面质量的影响等道路病害产生的原因。并阐述沥青混凝土路面病害的类型、表现形式及产生原因，就如何减少沥青路面病害提出了防治措施。就沥青混凝土路面病害最常见的裂缝、路面推移、泛油产生的原因进行了分析，针对各种病害产生的原因，结合实际提出了相应的预防措施和治理措施，从而提高沥青路面的使用性能，并延长其使用寿命。并从设计、施工和路面养护三个方面提出了根治路面病害的措施，以保证沥青路面的正常使用性能。
关键词：沥青路面；路面病害；质量控制；沥青混凝土路面病害成因分析、预防措施
引言：沥青路面因具有地质条件适应性强，行车舒适、维护方便等优点而被广泛用于高速公路。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有造价相对较低、表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低，施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点在沥青公路通车后，因行车荷载作用，外界环境影响以及设计、施工中存在的不足，沥青路面会逐步出现多种路面病害，沥青公路一出现路面病害，就应及时分析病害成因，及时采取有效措施进行处治，否则不仅会降低道路的使用性能，影响行车的安全、舒适、快捷，畅通，而且会因处理不及时或措施不当导致道路结构性破坏。本文就几种常见病害的成因进行分析并结合实际提出相应的预防措施。沥青路面破坏的现象有：裂缝、车辙、沉陷、坑槽、唧泥、泛油、波浪、拥包、表面磨光、松散剥落等。这些病害极具普遍性和严重性，为公路工程质量通病之一。
1 病害出现原因分析
1.1 沥青质量问题
由于近几年国家城市基础设施建设，城市道路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、材料的使用上本着经济适用的原则，在沥青的选择上重视不足，存在有时沥青指标不足，仍在使用的情况。
1.2 碎石质量问题
目前，在碎石的选用上重视不够，有时重视也存在无可奈何的现象，因为生产碎石的厂家多为一些小的私营主，没有良好的配套碎石设备，生产的碎石时好时坏，即便有好的设备的厂家，其规模也较小，产量难以满足要求，所以碎石质量难以长期稳定，同时也就对碎石质量的控制存在一定的难度。
1.3 气候的影响
1)低温裂缝。
沥青材料在较高温度条件下具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不至于产生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力，当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长时，混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂，产生裂缝。由于沥青路面宽度有限，收缩路面结构的相互约束小，所以低温裂缝主要是横向的。
2)温度疲劳裂缝。
这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。沥青路面具有高温软化特性，尽管设计及施工中尽可能降低油石比，最大限度地利用骨料级配增大高温稳定性，但在车辆长期使用下仍会产生车辙。泛油一般出现在高温天气，由于气温升高而导致沥青软化点的不适应。
1.4 沥青混凝土配合比设计存在的问题
沥青混凝土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、验证阶段和试拌试铺阶段，各阶段对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，从而导致沥青混凝土内在质量存在先天不足。另外，由于现状所致，政绩工程工期较短，加上低价中标，碎石料场不规范，大多材料都由个体企业承担，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做了筛分分析符合要求，在施工过程中也检测并予以调整配合比，但由于差异性大，不可能做到十分准确，导致路面出现一些常见病害。
1.5 沥青混凝土拌合温度的控制
石油沥青拌合出场温度要求在120℃～165℃之间，而实际上有些施工单位由于设备和人员素质等原因，在拌合温度控制方面时高时低很不稳定。温度过高可能导致沥青质变，没有粘性使沥青混凝土松散；温度过低，沥青混合料拌和不均匀，影响级配，这些也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的原因。在沥青混合料拌制完成后，从拌合厂向摊铺现场运输过程中，空气与混合料之间的温差一般大于120℃。加上因速度形成的相对风速较高，会导致混合料温度在到达现场前有较大的下降。降温幅度由表及里逐渐减少，最严重的降温区发生在堆料表面和马槽的接触面。降温严重程度取决于运输时间、速度、气温、保温措施等因素。
1.6 沥青混凝土的摊铺
在摊铺设备断面加宽，沥青混合料从中间通过胶轮输送到两侧，由于距离大，必然产生离析，这种离析改变了沥青混凝土生产配合比；其次，由于烫平板从机心向两侧悬臂较长，随着摊铺次数的增加，产生变形，对路面横坡的控制也有较大的影响。在混合料从运输车向摊铺机喂料斗卸料到刮料板输料的过程中，接触面表层料，特别是两侧车厢接触面的表层料，在每车料中最后被刮料板送到螺旋布料器，即每一车料降温幅度最大的表层“冷”料是集中被铺出的，表面料降温幅度最大，在正常的碾压过程中压实度难以达到要求，是路面发生松散、坑槽和渗水破坏的原因。
1.7 平行交叉作业对路面质量的影响
高速道路施工过程中涉及的单位较多，如自来水、雨污水、供热、煤气、电信、电力、有线电缆、道路照明等地下管线。由于平行交叉作业，加上工期较紧，对路面质量产生影响，如在土基碾压成型以后，管线单位又挖沟下管，管线单位对回填土的压实质量普遍不重视，因此造成局部不均匀沉降；又如沥青混凝土摊铺底面层、中面层时，道路照明施工单位要进行灯杆和电缆的铺设，而且不能封闭交通，导致路面污染严重，从而使路面层与层之间的粘结受到影响，特别是当沥青面层较薄时，在车辆高速行驶载荷作用下，沥青路面产生脱落、推拥、扭曲裂缝等现象。
2 常见病害出现类型
2.1 横向裂缝
裂缝与路中心线基本垂直，线宽不一，缝长有的贯穿整幅路面，有的路面部分开裂。其产生原因是：(1)沥青质量没有达到本地区施工气候要求或者没有达到相关技术标准，致使沥青混凝土面层温度收缩或温度疲劳应力大于沥青混凝土的抗拉强度，产生横向裂缝。(2)施工缝处理不当，接缝不紧密，造成不同部位结合不良，从而产生横向裂缝(3)半刚性基层由于水泥剂量、施工质量等综合因素产生的路面收缩裂缝，通过横向裂缝形式表现出来。(4)桥梁、涵洞等结构物回填部位没有按照要求进行施工，或处理不得当，从而产生不均匀沉降，导致路面产生横向裂缝。
2.2 纵向裂缝
裂缝走向基本与路线走向平行，裂缝长度和宽度不一。其产生原因是(1)路基填筑使用了不合格材料，路基吸水膨胀引起路面开裂。(2)纵向加宽没有按照要求进行施工，或者碾压没有达到要求，从而造成加宽部位沉降，产生纵向裂缝； (3)路基边坡度小于设计值，路基边坡压实度不足产生滑坡。
2.3 水破坏
所谓水破坏即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象，它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。其破坏的主要形式有龟网裂、块裂、坑洞、唧浆、辙槽等。水破坏的产生往往是由于施工中路基强度不足，底层成形不好，沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等导致的沥青路面破损。
2.4 松散
松散的产生往往是由于沥青混凝土面层强度不足、压实度过小、面层内部空隙率过大而造成的。
2.5 泛油
沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动，使表面有过多沥青的现象称作泛油。新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节，特别在连续多天高温后，在大量行车特别是在重载车辆作用下进一步压实，易导致沥青混凝土内部过多的自由沥青向上移动，产生泛油现象，油石比偏大地段表现的尤为明显。高温季节雨水侵入沥青混凝土内部后，如沥青与矿料的粘结力不足，沥青很快会从集料表面剥落并向上移动，产生更严重的泛油现象。在绝大多数情况下，泛油仅产生在行车道上，而且是间断式的片状分布。沥青用量过大是产生沥青面层泛油的最主要原因。
2.6 路面推移
推移往往产生在行车道上，特别是沥青面层只有一层时，由于长期荷载作用下，因基层与沥青面层粘结力较差而产生推移，推移严重时会产生拥包、波浪等破坏。当沥青路面受到较大的车轮水平荷载作用时，路面表面可能出现推移和拥起。造成这种破坏的原因是：车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度；同时也与行驶车轮的冲击、振动有关。推移的产生一般与基层施工质量、透油层撒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。在沥青混凝土路面铺筑前，由于基层(调平层或旧路面)表面清扫不干净、透层油撒布不均等都容易造成沥青面层和基层粘结不良。沥青面层建成运营后在大量行车荷载(超载车辆)作用下，由于与基层粘结不良特别在沥青面层施工接缝处开始产生推移，随着时间增长，轮迹带两侧会产生拥包，甚至会出现由于推移而造成的严重裂缝。在基层平整度较差、面层厚度较薄的地段往往由于施工质量等原因，基层不平整会反映到沥青路面上，在车辆荷载作用下面层不平整会愈加明显，形成拥包、波浪等。
3 沥青路面病害类型的防治及处理方法
3.1 裂缝预防、处理措施
3.1.1 裂缝预防措施
1)按照《公路沥青路面施工技术规范》中的相关要求，结合本地区的气候条件和道路等级选用符合要求的沥青种类，以减少或消除沥青面层的温缩裂缝。施工中所采用的沥青应该到本地区相关试验检测机构进行试验检测，验证其是否符合相关技术标准。
2)合理组织施工。摊铺作业尽可能连续，尽量避免冷接缝。如不能避免，冷接缝应按照要求先将已压实的摊铺带边缘切割整齐，清除浮料，用新的热混合料敷贴到接缝部位，使冷料部位预热软化，清除敷贴料，向接缝壁涂刷0.3～0.6kg／m2的粘层沥青，再摊铺新的沥青混合料。
3)充分压实横向接缝。碾压时，压路机先在横向接缝已压实的路幅上，钢轮伸入新摊铺部位l 5cm左右，然后每压一遍向新铺层移动15～20cm，直到压路机完全进入新摊铺层，然后再转入纵向碾压。
3.1.2 裂缝的处理措施
沥青路面裂缝产生后，应及时予以处理，防止水等有害物质侵入，影响道路使用寿命。对于细裂缝(2～5mm)可用乳化沥青进行灌缝处理；对于大于5mm的粗裂缝，可用改性沥青(如SBS改性沥青)进行灌缝处理；灌缝前，必须清除缝内、缝边碎料、垃圾等，并保证缝内干燥；灌缝后，表面应洒布粗砂或(3～5)mm的石屑。
3.2 防治水破坏发生的措施
1)选择合适的混凝土类型。沥青面层各层应尽量使用空隙率》5％的密实型沥青混凝土。从当前的技术水平看，密实式粗集料断级配沥青混凝土既具有良好的不透水性，又具有明显优于连续级配沥青混凝土(如AC—16、AC一20 ，Ac一25I)的高温抗永久’形变能力，用前者作为表面层时，还具有良好的抗滑性能。SMA路面的广泛应用是最好的例证。
2)使用优质沥青及抗剥落剂以增强沥青与碎石的粘附性。一般情况下，酸性石料(花岗岩、玄武岩等)与沥青的粘附性较差，所以在高等级公路中，宜使用针入度较小的沥青并采用抗剥落剂。严格控制细集料含泥量也是提高沥青与碎石的粘附性的有力措施。
3)提高施工质量。
4)优化设计。沥青面层层间应使用防水材料，无论是何种沥青混合料，必然有一定的空隙率存在，就会遭受一定的水破坏。在沥青面层表面涂上防水材料，形成一种不透水的薄膜封层， 能使沥青面层中因降雨而聚集的水大大减少。
3.3 有效预防松散现象产生的措施
1)选用合格的原材料，特别严格控制细集料含泥量及矿粉掺量以增强沥青混合料的粘结力。
2)严格控制施工温度及压实效果。沥青混合料施工温度过高会导致沥青老化，降低与矿料的粘附性，温度过低会导致混合料压实困难，造成混合料内部空隙率过大。
3)严格控制沥青混合料均匀性，防止混合料离析。
3.4 泛油的处治方法
1)对于路表轻微泛油，表面石子仍外露的路段，可不作处理。
2)对于因局部施工质量差引起水损坏且出现坑槽等破坏的，宜按坑槽修补方法处治。
3)对于大段泛油严重，摩擦系数降低较多，影响行车安全的，可采用碎石压入法处治或铣刨原路面重新摊铺面层。
4）由于泛油往往是沥青用量过大造成的，所以在配合比设计阶段必须严格按照试验规程进行最佳油石比的选定；在施工过程中严格按照工程师批准的配合比进行施工，任何人不得随意改变生产配合比。3.5 有效防治推移、拥包、波浪等病害措施
1)加强路面基层施工质量，提高基层平整度是有效防治病害的条件之一。提高混合料在压实后的内在稳定性，适度降低沥青和细集料的含量，提高混合料中多角碎石颗粒的含量，施工摊铺时尽量避免搅拌不匀的现象，如出现时可采用人工局部挑出。另外运输途中绝不能出现颠簸严重、运输时间长的情况。再者，沥青面层铺筑前透层油的洒布尤为重要，透层油洒布前首先必须认真清扫基层表面浮土及杂物并且保证透层油洒布的均匀性和设计用量，提高基层与面层的粘结力。
2)有效阻止超载车辆。随着油价上涨等原因，近年来超载车辆越来越多，与设计荷载相比超载十分严重。在重荷载重复作用下，特别在车辆启动或刹车频繁的叉路口及转弯处沥青路面很快产生破坏，推移，裂缝尤为常见；
3)对于连续长度不超过30m、辙槽深度小于8mm，行车有小摆动感觉的，可通过对路面烘烤、耙松、添加适当新料后压实即可。
4)对于车辙深度大于2cm、行车严重颠簸的，应采取铣刨中上面层或全部面层、重新摊铺新 面层的方法，可参见路面变形和沉陷处冶方法。
5)对于因基层施工质量差引起的车辙、推移，在重新摊铺面层前应先行处理好软弱基层。
4 从设计、施工、道路养护简述路面病害的根治
4.1 设计方案
从目前的设计规范来看，我省结构层的设计偏薄，路面基层、底基层满足不了行车载荷的作用，通过路面结构设计可以满足沥青路面强度和承载能力要求，特别是应考虑特大车辆载荷对路基路面所产生的影响。1)在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和湿缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料作基层。2)选用松弛性能好的优质沥青作沥青面层。在缺少优质沥青的情况下，应采取改善沥青性质的措施。3)在稳定度满足要求的前提下，优先选用针入度较大的沥青作沥青面层。4)沥青面层采用密实型沥青混凝土。5)采用合适的沥青面层厚度，确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
4.2 施工方面
优秀的设计、合理的工期是修筑高质量的基础，而科学施工则是高质量的保证。首先是对材料的选配，特别是集料场应固定，选择一个能保证施工进度的厂家拌料，使材料级配始终处于受控状态，不能偏离级配中线太远。在施工过程中从几方面进行控制：（1)严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。2)半刚性基层碾压完成后，要及时养生。（3)半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青作透层或封层。（4)透层或封层完成后，应尽快铺筑沥青面层。沥青的选用十分关键，要挑选符合各项规范要求的沥青，特别是沥青针人度、延度指标必须严格把关。在北方施工由于这些年的气候偏暖，因此沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青。此外，透层油、粘层油沥青应采用与沥青混凝土同一种沥青，特别是油石比的选择应考虑粘层油、透层油泛油时的影响。沥青混凝土施工期间，交通管制必须有专人负责，禁止非施工车辆上路，防止上路机械漏油，保持路面干净整洁。
4.3 道路的养护
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。预防性养护实现有病害先兆时，及时对路面进行养护要比发生大的病害后处理是一种周期性的强制保养措施，这对出现病害再处理节省费用，说明重视预防性养护的经济意义。
5结语
沥青混凝土路面早期病害的产生有多方面因素，无论设计方面还是施工方面都存在一些不足。鉴于目前沥青混凝土路面病害早期化的特点，在优化设计的同时，更为重要的是应该加强施工管理、提高现场施工质量，规范施工，尽量在提高沥青路面使用性能的同时，延长使用寿命，提高投资效益。应注重沥青公路管理及养护，采取积极有效措施，严格控制超载车辆上路，以减少超载车辆对路面的破坏。认真贯彻“预防为主、防治结合”的方针，加强科学研究，建立路面养护管理系统，对路况进行跟踪观测，及时采取预防措施，消除隐患，发现问题，应及时处治，以免进一步形成大的病害。同时，应加强对路面病害处治方法的研究，以不断提高路面养护质量。
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作者简介：高永红（1967— ），男，山西太谷人，工程师，中国公路学会会员，1989.07 山西省交通学校 公路工程管理专业，1996.07山西省委党校 经济管理专业（函授）2011.01北京交通大学 公路工程管理专业（网络）2016.1武汉大学土木工程本科
论文作者:高永红
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/17
标签：沥青论文; 路面论文; 面层论文; 病害论文; 裂缝论文; 混凝土论文; 基层论文; 《基层建设》2017年4期论文;