浅谈城市道路沥青混凝土路面的常见病害及预防
摘要：近年来，随着城市路桥事业的加速发展，城市交通量迅速增长，载重车辆比例增加，高等级沥青混凝土路面得到广泛应用。但由于沥青材质本身的差异，以及设计和施工水平的影响，沥青路面常常出现裂缝、车辙、水损害、泛油等病害，致使一些路面的使用质量和寿命达不到应有有水平，不仅影响了城市道路的使用功能，又造成了巨大的经济损失。本文对沥青路面常见病害的原因进行分析，并提出一些预防措施。
关键词：城市道路,沥青混凝土路面,病害,预防
近年来，随着城市路桥事业的加速发展，城市交通量迅速增长，载重车辆比例增加，高等级沥青混凝土路面得到广泛应用。但由于沥青材质本身的差异，以及设计和施工水平的影响，沥青路面常常出现裂缝、车辙、水损害、泛油等病害，致使一些路面的使用质量和寿命达不到应有有水平，不仅影响了城市道路的使用功能，又造成了巨大的经济损失。本文对沥青路面常见病害的原因进行分析，并提出一些预防措施。
一、常见病害的原因分析
1、开裂原因分析
（1）荷载型裂缝产生原因。半刚性路面的结构性破坏裂缝主要是由于行车荷载引起的。在车轮荷载作用下，半刚性基层的底部要产生拉应力，当拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度时，则半刚性基层的底部很快开裂，在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐建扩展到上部，使沥青面层也开裂破坏，产生荷载裂缝的可能性有多种情况，如：路面结构设计不合理或厚度不足，路面强度明显不能满足行车要求，在行车反复作用下，沥青路面很快碎裂；路面强度日趋不足，路面回弹弯沉值逐建增大，轮迹处沥青路面产生龟裂，伴随着纵向裂缝和形变。无机结合料稳定细粒土或稳定土含量过多的粒料土基层表层软化，在行车作用下，沥青面层产生龟裂，甚至推移破坏；由于施工质量不好，无机结合料稳定层拌和不均匀，底部留有素土软弱层，导致沥青面层产生块状裂缝。
（2）非荷载型裂缝产生的原因。沥青面层上非荷载裂缝主要是温度裂缝。温度裂缝主要为横向裂缝，有两种形式：一种是低温收缩裂缝，在冬季气温骤降时，沥青材料开始收缩，当沥青面层中产生的收缩拉应力或拉应变超过沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变时，沥青面层就会开裂；另一种由于日夜温差大，温度反复升降而导致温度应力疲劳，使混合料的极限拉伸应力变小而产生的沥青面层疲劳开裂，这一类温度裂缝包含了温度应力疲劳的因素在内，因而称作温度疲劳裂缝。针对沥青面层低温收缩开裂问题，究其原因：
①沥青的品种和质量是影响沥青路面温度开裂主要原因。沥青混合料的低温劲度是决定是否开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的的关键。在沥青性质指标中，影响最大的是温度敏感性，感温性大的沥青容易开裂。由于沥青在老化过程中轻质油分挥发、沥青氧化分解等，老化越严重，劲度越大，裂缝出现越早。沥青中的蜡使拉伸应变减小，脆性增加，温度敏感性变大，横向裂缝容易发生。
②沥青混合料的组成对沥青的开裂影响也很重要。在使用同一种高质量的沥青时，沥青面层厚的比薄的横向裂缝减少，另外和矿料组成级配有一定关系，但总的来说与路面横向开裂不很密切。
③基层材料的影响。半刚性基层热容量小，与沥青表面层的附着粘结性能差，尤其是本身收缩的附加影响，故横向裂缝要多些。基层与面层的附着性能差，将使面层有一定自由收缩变形的可能性，混合料的应力松弛性能得不到充分发挥，温度应力无法传递到基层中去，在面层内部积聚，容易产生开裂。
④在气候因素方面，极端最低温度、降温速率、低温持续时间、升温降温循环次数是影响沥青路面温缩裂缝的四大要素。
2、车辙原因分析
车辙是在行车荷载重复作用下，路面产生累计永久性的带状凹槽。它主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足，使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起。其病害属变形类型，除了影响行车舒适外，车辙还对交通安全有直接影响。在正常情况下，车辙有3种类型：一是由于荷载作用超过路面各层的强度而产生的结构性车辙；二是沥青混凝土侧向变形造成的流动性车辙；三是施工中沥青面层本身的压密问题而造成的车辙。
车辙形成的因素很多，主要有沥青混合料配比、沥青等级、级配和交通荷载、环境温度、施工中的压实等因素。车辙变形主要来源于沥青混合料的黏滞流动和一定程度的压实作用，沥青混合料层在高温下由于车轮反复碾压，产生横向剪切流动，容易造成车辙。另外施工中沥青含量偏多，沥青稠度偏低，矿料级配中细料过多，矿粉掺量过大也会产生车辙。
3、水损害原因分析
水损害常以软化和剥落的形式出现，影响因素主要有：
（1）沥青混凝土的性质。沥青混凝土中的集料所含矿物质不同，其对水的吸附能力不同，从而影响集料与沥青的相互粘结，使沥青从集料表面剥落。粘附性高的沥青对于抵抗水分的置换要好一些，如果沥青粘性相同，沥青的化学组成对水害的影响也是敏感的。
（2）施工期气候条件的影响。施工时的气候条件对沥青路面水稳性的影响是敏感的。如果天气冷、湿潮或压实不完全，均使水分易于侵入混合料中而导致剥落，此外，施工后环境条件也将对剥落产生影响。
4、路面泛油原因分析
沥青混合料中的沥青在天气炎热时向上迁移到路面表面，而在冷天时又不存在逆过程，因而沥青积聚在路面表面，形成一层有光泽的沥青膜。路面泛油恶化路面的摩阻，降低其抗滑能力，容易引发交通事故。沥青路面泛油与路面骨料的级配、微观构造和骨料的耐磨性关系很大。如沥青标号过大，沥青用量过多，粗集料不耐磨。使用期内抗滑值的变化也可以说是沥青路面性质的变化。此外和路面所处环境因素有关。
二、病害预防措施
1、预防裂缝措施
半刚性路面的裂缝有荷载型结构破坏裂缝，有沥青面层的温度收缩裂缝，还有由半刚性基层的温缩裂缝和干缩裂缝。为了尽可能延缓和减轻半刚性路面面层的裂缝。
（1）从设计上保证半刚性路面不发生荷载结构性破坏裂缝。是减轻半刚性路面裂缝的首要措施。由于结构性破坏裂缝是由行车荷载在半刚性基层底面产生拉应力而引起的，因此在进行半刚性路面设计时，在考虑路面强度和稳定性的前提下，进行基层底面拉应力分析。合理地进行路面结构层的厚度计算，确定路面容许弯沉值，以避免路面的结构性破坏，从而进一步减轻半刚性路面的非荷载型裂缝。在进行半刚性路面设计时，首先考虑温度裂缝从表面开始并逐渐向下扩展的机理，应选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。并且在稳定度满足要求的前提下，选用用针入度较大的沥青做面层。其次应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温度系数小和抗拉强度高的半刚性材料做基层。采用合适的沥青面层厚度，以节约沥青和减少投资。用适宜的沥青面层厚度保护开裂的半刚性基层在使用期间不产生干缩裂缝和温缩裂缝。
（2）在难免产生温度裂缝的地区，沥青面层碾压结束后，每隔一定距离预留横向通缝，缝间距可随当地最低气温和所用沥青质量而定。半刚性路面施工的关键，是要保证在铺筑沥青之前，半刚性基层不产生收缩裂缝。如果在铺筑沥青之前，半刚性基层已经产生了细微的收缩裂缝。为了减轻或避免基层裂缝在沥青面上引起反射裂缝或对应裂缝，需较厚的沥青面或加中间层。如在铺筑沥青面层之前，半刚性基层没有产生收缩裂缝，为了保证半刚性基层在使用过程中不先与沥青面层产生收缩裂缝，所需沥青面层的厚度就较薄。施工过程中所尽量保证铺铺筑沥青层之前半刚性基层不产生收缩裂缝。因此除必须严格遵照路面施工技术规范外，还必须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或控制在施工规范容许的范围内，在半刚性基层碾压完成后，要及时养生，保护混合料的含水量不受损失。并且在碾压完成或最迟在养生结束后，在基层顶面喷洒透层或粘层油。然后尽快铺筑沥青面层，避免水分损失产生干缩裂缝。
2、预防裂缝与车辙的措施
严格控制沥青混合料的质量，选用高低温性能好、抗老化性能好、含蜡量低、黏度高的优质沥青。在条件许可的情况下，可在沥青中掺加各种类型的改性剂，以提高其性能指标。采用改性沥青可解决路面抗滑及耐久性问题，使沥青路面的热稳定性、冷稳定性和使用寿命都得到较大的提高，道路病害的出现频率显着下降，日常养护工程量及工程成本大大降低。骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青黏附性能好的集料。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。另一方面，还应注意混合料级配的确定以及沥青混合料的高温稳定性、抗疲劳性及低温抗裂性。路面表面特性和耐久性是一对矛盾，相互制约，照顾了某一方面性能，可能会降低另一方面性能。
3、预防水损害的措施
沥青路面的水损害来源于沥青膜从集料表面的剥离，预防水害的关键在于：
（1）防止或减少水分进入沥青混合料内部，不使水侵入到沥青与集料的界面中去。方法包括使用良好的集料，采用适当的混合料级配，减少空隙率。
（2）提高沥青与集料的粘附性，提高集料之间的粘结力。方法为掺加适量的抗剥落剂，促使集料表面更加湿润，从而使沥青与集料之间的粘性增加。
4、路面泛油防治措施
路面泛油的预防措施主要是要求路面有粗糙的表面，即较大的宏观粗糙度和微观粗糙度。除抗滑表层的矿料级配要满足规范要求外，粗集料的抗滑性能也必须满足一定要求。施工时必须注意沥青混合料的拌和均匀、碾压到位。另外在高温季节撒铺适当粒径的矿料。先粗后细，少撒、勤撒，然后用重碾强行将矿料压入光面。
三、结束语
沥青路面病害产生的原因很多，也很复杂，应该引起足够重视。在实际工作中，应根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工，有针对性地采取一系列预防和改善措施。同时必须建立、健全质量保证体系，从管理部门、设计部门到施工部门，层层重视、层层控制、层层落实。只有这样，才能从根本上减少沥青路面病害的发生，使城市道路建设质量全面提高，更上新台阶。