沥青混凝土路面工程病害及防治技术分析研究

1、沥青混凝土路面工程病害及防治技术研究内蒙古赤峰市克什克腾旗公路管理工区于广宽简介：本文根据我国的高速公路 95鳩上的路面均为沥青混凝土或改性沥青混凝土路面课题的研究成果，论述了沥青路面早期病害的原因，指出了我国沥青路面规范的不足，介绍了沥青路面病害因素的分析及预防措施的问题。关键字：沥青路面病害因素防治技术研究1前言在高速公路的建设中，我国的绝大部分高速公路都采用沥青混凝土路面。沥青混凝土 面层具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，适合于各种车辆的通行，并具 有坚实、耐久、平整、良好的抗滑、防渗、耐疲劳的性能和抗高温开裂的温度稳定性，但 是随着国民经济快速、协调发展，交通量的不断增长

2、，我国道路交通量日益增大，车辆迅 速大型化且严重超载，使公路路面面临严峻的考验。很多高速公路沥青路面均呈现出一定 的早期破坏，如开裂、泛油、剥落、车辙等现象，有的高速公路甚至当年通车即发生了病 害，正常维修期大大提前，直接影响了车辆的运行，也增大了养护管理资金的投入。对 此，调研组就其原因及对策作了详细的分析。2、高速公路沥青路面早期破坏的原因目前我国高速公路沥青路面出现的早收缩和半刚性基层的干缩引起；路基压实度不足也会引起这种期破坏和损坏高速公路沥青路面的 设计使用寿命为15年，如果通车13年内就发生严重病害和较大面积损坏，可视为早期破坏。调研组对我国高速公路沥青路面发 生的早期破坏类型归纳

3、为：2、1 水损坏随着时间的推移，特别是长期下雨后，路面的颜色愈来愈黑，并出现轮迹处路面向两 边推挤而隆起，轮迹处继续沉陷，再发展，靠近轮迹的隆起部分破损，很快就出现面层松 散、剥落、坑槽等。松散的集料表面光溜溜的，沥青膜已剥落贻尽。这是典型水损害现 象。通常水损害产生的原因有下列几种：2、1、1路面排水系统不健全；2、1、2路面压实度不足；2、1、3路面离析;2、1、4其它。集料表面粉尘太多。2、2裂缝路面裂缝是路面早期破损最常见的病害之一，它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化，导致路面承载能力下降，加速路面破坏。其中包括横向裂缝和纵向裂缝两部分。2、2、1横向裂缝横裂缝横向裂

4、缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣，或由于车辆严重超载，致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应 力超过其疲劳强度而裂缝。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式，它有两种情况：沥青面 层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。这种病害比较普遍，主要由于沥青面层温度病害；2、2、2 纵裂缝纵向裂缝可分为两种情况：一种情况是由于路基压实度不均匀，路面不均匀沉陷而引起的，如发生在半填半挖处的裂缝。另一种情况是沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬未处 理好，在行车载荷作用下，易形成纵缝。有时，车辙边缘也会有纵裂缝。纵向裂缝，大多 发生在半填半挖路基或路面加宽处，主要由路基的不均匀

5、沉降造成；2、3龟裂龟裂又称网裂，通常是由于路面整体强度不足，基层软化，稳定性不良其初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝，逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝，等原因引起的，沥青路面老化变脆，也会发展成网状裂缝。一般多发生在行车道轮迹形成龟裂。主要由路面结构强度不足引起。这种病害在我国早期修建的高速公路上较为普遍；2、4 车辙车辙变形车辙是在行车载荷重复作用下，路面产生累积永久性的带状凹槽，表现为沿 行车带出现横向高差，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；另外，重载或超载

6、车辆过多也是产生车辙的重要原因。2、5波浪主要原因是路面组成材料设计不合理或施工质量差，导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作用；在纵坡段，由于高温的原因也会出现这种病害。2、6松散原因主要是采用的沥青粘结力差，沥青用量偏少，或所用的矿料过湿，铺撒不匀，或 所用的嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。对表处面层还会产生大面积松散、唧泥现象， 从而导致沥青面层脱落。在我国早期的高速公路上曾出现，现在主要出现在水损坏严重的 路段上；2、7坑槽主要原因是面层的网裂、龟裂后不及时养护而逐渐形成的。另外基层局部强度不足， 在行车作用下也易产生坑槽。是由龟裂和松散等其它损坏进一步发展的结果；2、8沉陷一般是由基层

7、局部成形不足，强度不够，在行车载荷和自然因素等作用下形成的。对 于大面积沉陷往往是由于路基（高填方地段）不均匀沉降或局部滑移面引起的。主要原因 是路基压实度不足引起，特别是在一些高填方和压实困难的半填半挖路段以及构造物两端 出现；2、9冻胀和翻浆多发生在北方和东北地区挖方或填挖交界的路段，主要是由于路基排水设计不合理,造成路基含水量过大引起的冬季冻胀春融翻浆；2、10剥落如果沥青混合料中使用了中性或酸性石料，将会造成集料与沥青之间的粘附性不足， 在行车荷载的作用下，集料从路面剥落，使路面形成麻面，进而可能发展成为坑槽、松散 等病害；施工时混合料离析也是产生剥落的原因之一；2、11 泛油沥青混合

8、料中沥青含量过多，空隙率较小，高温稳定性差，是产生泛油的主要原因。 从调查结果分析，目前我国高速公路沥青路面的早期破坏主要表现为裂缝、车辙、沉陷、 泛油等，由于恶劣天气原因以及抄造车原因水损坏和松散也时有发生，重度类型的损坏由 于及时的养护已经很少出现。3、我国高速公路沥青路面发生早期破坏和损坏的原因分析高速公路沥青路面直接与大气接触，除承受交通荷载外还受自然因素的影响，在运营 期间出现早期损坏现象，致使表面服务性能缉拿工地，影响正常运营。调研组的总结分析 的原因可归纳为：3、1路面结构设计我国现行规范中可供设计人员选择的结构单一，而且级配范围较宽，如AC AK结构都具有很强的优缺点：AC结构

9、具有良好的密水性，但表面较细，抗滑指标难以保证，而且矿料组成中往往是 粗骨料悬浮于细集料之中，在行车荷载作用下，容易出现材料重分配，因此容易出现车辙 现象；AK结构具有很好的骨架，抗车辙能力强，粗糙的表面满足了抗滑要求，但空隙率偏 大，透水严重，这是造成近几年水损破坏普遍产生的主要原因之一。根据调查，现场铺筑 的沥青混凝土空隙率在 8%13时，沥青混合料产生水损坏的可能性最大。在我国现行规范 中II型沥青混凝土混合料的空隙率为 4%10%与之比较接近，而且施工中压实度低值要 求95%容易造成水损坏。这是因为雨天之后，沥青路面在饱水状态下承受重载车辆冲击 与动水压力的反复作用，沥青膜与矿料渐渐剥

10、离，形成松散的凹坑，若不及时予以修补， 极易发展扩大成坑槽，造成更大的损坏。这在南方雨水较多的尤其严重。另外，设计规范中该的设计车辆荷载于实际车辆荷载不相符，按照规范进行设计的沥 青混凝土路面难以承受当前交通运输重车多、超载严重的交通状况。我国高速公路建设现 仍出在一个快速发展时期，对高速公路许多方面认识也在逐步加深，一些标准和规范仍停 留在多年前的水平就不能满足发展的需要，加上外界因素的影响，甚至出现了所谓“合理 的病害”。针对规范滞后于当前高速公路建设及运输市场的实际情况，为防止高速公路沥 青路面出现早期破坏现象，各省都在路面结构方面进行研究，但现行相关规范的修改跟不 上迅速发展的高速公路

11、建设需要，不符合其应有的严肃地位。3、2设计与路段实际情况相差大如某二级公路穿过土基过湿地段，但设计方面却按一般正常情况设计，全部利用挖方 和就地借方填筑路基，采取逐层晾晒法施工，造成极大的窝工，影响了工期。施工单位只 好申报监理工程师并经业主同意，远运借土填筑，仅此一项就较原设计增加费用数百万 元。先沥青路面（特别是挖方路段）破坏较为严重，已多次修补。这说明正确区划路基干 湿类型极为重要。3、3科研由于我国的高速公路起步较晚，但发展速度极快，科研工作的相对滞后是导致我国高 速公路沥青路面在运营期间出现早期破坏的原因之一。3、4外界因素的影响3、4、1随着我国经济的迅速发展，高速公路的货车今天

12、能够量增长非常快，某些部 门从自身利益出发，超载严重，甚至达到了令人无法想象的程度。超载严重是造成早期破 坏的主要原因之一。这一问题，单靠交通部门的努力远远不够。3、4、2气候因素 这是造成高速公路出现车辙和推移的原因。3、4、3人为因素 交通事故及车辆漏油交通事故及车辆漏油、千斤顶引起的路面破 坏。3、5施工与养护因素的影响3、5、1材料选择目前我国各省高速公路建设部门非常注重沥青的选择，大部分选 用优质进口沥青，上面层采用改性沥青，但在调研中发现，有些省份的高速公路建设部门 为了确保沥青的质量，在进行招标时将指标值定得过高，以至于有些沥青供应商为了迎合 主管部门的需要，在沥青中加入某种成分

13、以提高指标值，严重影响了沥青路面的寿命。除 此之外，砂石料质量的参差不齐也造成了高速公路建设质量的下降。在这方面，可借鉴吉 林省长吉高速公路的做法：建设部门对砂石料的供应统一规格、统一招标，在条件适宜的 路段自建料厂，严格按照标准规格以及质量提供材料，不仅满足了工程进度的需要，也确 保了工程质量。3、5、2施工配合比的控制调研中发现，在实际生产中，许多地方多年来 形成了一种习惯，那就是严格按照实验室配合比中的骨料用量应用于实际生产。但这种方 法生产的混合料往往不到 设计要求，有的甚至出现较大偏差，出现了 “目标配合比设计” 与“生产配合比设计”不相符的情况，其原因就在于骨料的吸水性上。我国现行

14、的沥青混 凝土路面设计方法中，集料密度采用的是视密度，而在实际生产过程中，因为自然条件、 环境因素的影响，使生产配合比与实验室配合比出入很大。在高速公路的建设中，解决这 个问题唯一的办法就是加大抽检力度，通过实验路段确定生产配合比，加强现场监理，实行跟踪作业，定点、定量取样，取得实验数据后，指导生产，切实把质量标准落实到施工 过程中。3、5、3混合料的拌和、摊铺和压实摊铺和压实两项工作是路面施工的重要环节。摊 铺质量不好往往伴随着裂缝、车辙等病害的发生。摊铺过程中除严格按规范要求施工 外，还应着重控制摊铺温度、供料速度与前进速度相协调、防止大料滚动离析等环节。碾 压过程应遵循少量喷水，保持高温

15、，梯形迭进的原则。决不能片面追求平整度，进行低温 碾压，降低压实度标准；低温碾压易造成空隙率多大，压实度不足，使路面渗水，导致早 期破坏；过度碾压易造成构造深度偏小，甚至出现泛油病害，影响行车安全。碾压过程要 及时、迅速，并要保持碾压要求。绝对不允许压路机中途急停、转向，一面发生推挤、拥 包现象，从而影响平整度。山东省的经验：在日竹高速公路施工中，根据实际情况，将抗 滑表层的马歇尔实验制件采用了双面击实各75次的标准，压实度不低于 98%混合料空隙控制在6姬内，压实后经路面现场取芯检测都收到了良好效果。可见，压实措施好坏对沥 青路面的平整度、防止水损坏和提高抗车辙能力都有很大影响。3、5、4路

16、基施工缺陷的影响从调查材料看，有些高速公路早期破坏与路基施工质量有关，特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑压 实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。究其原 因，大部分与施工工期短、施工低栏为赶进度有关。3、5、5桥梁施工缺陷的影响由于桥梁施工质量控制不足的影响，桥面沥青路面也时 常发生早期破坏。通常发生在那些预拱度设置不合理造成桥面沥青面层厚度达不到设计要 求、简支梁桥伸缩缝施工质量差的桥梁结构上。由于桥面的变形条件和弹性状态受桥梁的整体刚度和局部刚度控制，与一般路基上路面变形状态不同，未达到设计厚度的沥青面层 往往受到剪切破坏

17、。而且一旦有病害发生，便迅速扩展到全桥，很难局部修复。这种类型 的早期破坏在这次调研中并不鲜见。另外，由于桥头两端压实不足发生的不均匀沉降，也 往往造成桥头两端沥青路面发生早期破坏之一。3、5、6养护与管理路面早期养护措施不及时、不完善等也是高速公路沥青路面产 生早期破坏的原因。允许超载车辆进入高速公路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的 直接原因。4、防止高速公路沥青路面发生早期破坏和损坏的对策调研组的专家一致认为，在现有的规范和标准指导下，应该采取下列措施来防止高速 公路沥青路面的早期破坏。4、1根据实际情况确定并严格控制高速公路沥青路面设计、施工各项指标，严把质量 关，科学合理地安排工期

18、，不搞献礼工程；4、2将沥青路面科研工作与高速公路建设结合起来，改变科研与建设脱节的现状，特别 是将科研结合在施工过程中，无疑将大大提高我国高速公路沥青路面的建设水平，有效防 止出现早期破坏。4、3学习引进国外先进、成熟的技术。4、4强化施工管理，提高工序控制的科学性。4、5 保证现场实验数据的完整和准确，杜绝弄虚作假。特别是沥青材料、砂石料的实验 数据，必须做到抽样合理，数据真实保证沥青路面材料的路用性能。对高路堤、软基处 理、填挖结合处、结构物两端填土等重点部位的施工重点监控，防止不均匀沉降影响沥青路面的使用性能。4、6重视并协调高速公路沥青路面的压实度、均匀度、平整度和构造深度等指标，特

19、别 处理好平整度与压实度的关系。不能过分追求平整度而牺牲压实度，而是要在保证压实度 的基础上追求平整度，否则通车后的路面极易发生水破坏以及松散、车辙等早期病害。4、7不过分追求某些结构，例如透水面层，由于我国的高速公路沿线以及路面灰尘较 多，更容易发生早期破坏。4、8这里红市高速公路的排水设计，防止水损坏。4、9重视半刚性基层的养护，防止反射裂缝的出现。4、10交通执法部门与其它行业主管部门联合执法，大力打击超载运输，保证高速公路的正常使用。在当前不能杜绝超载车 行驶高速公路的情况下，加强养护管理，防止病害的进一步发展；引进动态称重技术，改 变现有收费方式，按实际吨位进行收费，将在一定程度上遏

20、止超载车对高速公路恶性行 驶。4、11加强养护管理，提高养护管理水平。经验表明，科学有效的养护不但保证了高速公 路沥青路面的服务性能，也是防止早期病害的进一步发展、节省养护资金的有效手段。5、目前高速公路沥青路面结构技术主要问题以及对现有有关沥青路面技术标准、规范的 建议调研组认为：目前我国高速公路沥青路面结构技术存在的问题归纳起来，主要集中在 几个方面：5、1应用柔性路面理论指导半刚性基层路面结构的设计缺少系统研究分析的实验验证，导致目前在沥青路面面层厚度上看法分歧很大；5、2交通流不规范，超载车辆的轴重远远超过设计计算中标准的轴重；5、3施工与设计脱节较大，规范应着眼于解决目前存在的高速公

21、路的早期破坏，保证高 速公路长期的服务水平；5、4没有大修设计标准；5、5缺乏专门的高速公路养护规范。具体的意见和建议如下：5、5、1增加多层半连续体系的计算模式；5、5、2公路法对超载有明确的禁止和处罚措施，但执行起来难度大，有的超载达10倍以上（单轴重达 20吨，双轴重大50吨，双轴最大可达 70吨，而标称为2.5 1 4吨不等）。所以，在当前还未解决超载现象的情况下，需在规范中增加超载车的设计模式，增加交通量调查及使用的详细规定，改变现有规范中交通量预测仅按车型分类与实际 轴载并不匹配的规定；5、5、3由于半刚性基层沥青路面不可避免会产生反射裂缝，常常需采用工布或土工 格栅来延缓裂缝的发

22、生或加劲处理，也有采用应力消减层的，这与原有的层间完全接触条 件假设并不一致，修订后的规范应考虑这些条件；5、5、4 建议对面层、基层、地基层仅作原材料的实验（压碎值、磨光值、磨耗率、 坚固性等），不再强调混合料实验；5、5、5在进行设计实验时，除砂与粉煤灰能搜集到外，期于材料不确定或需实验单 位自己加工，与实际施工时的加工机具、材料的颗粒级配、形状及清洁程度等千差万别， 这些因素对实验结果的影响较大。因此建议对沥青面层、基层、底基层仅作原材料的实验 （压碎值、磨光值、磨耗率、坚固性等），不再强调混合料实验。另外压碎值等指标受集 料颗粒形状影响较大，建议增加路面材料的立方体抗压强度要求建立与压

23、碎值的关系；5、5、6 虽然JTJ014-97规定了各层材料的回弹摸量和抗拉强度的实验方法，但与JTJ057-94有较大的出入，而回弹摸量及抗拉强度由于偏差系数大，设计单位经验不多，无 法进行充分的论证，主要还依赖规范的推荐值，所以规范应明确和准确；JTJ014-97第7.0.4中有笔误，半刚性材料的抗压回弹摸量采用顶面法，应为T080-94。JT014-97第129页要求采用95%保证率的实测抗压摸量值，而T0808未提出保证率要求。另外 JT014-97中关于 力气能够混合料与 T0713-2000的要求也有较大的出入。5、5、7增加高速公路大修设计内容，包括旧路服务水平评价、使用周期评估

24、、大修 设计标准以及弯沉衰减计算公式等。高速公路的大修、中修不同于新建工程，也不同于普 通公路的维修养护，原来对沥青路面的评价方法对高速公路不适应。对设计时采用的交通 量标准及设计年限、合理的施工组织以减少交通干扰，对未整治段落、局部处理段落、罩 面处理段落及更换了面层、基层的段落的质量检验评定、从可持续发展考虑如何合理利用 挖除的材料以及营运高速公路大修对周边环境的影响等，都应做深入的总结和研究。提出 一套以高速公路调查为基础的、符合高速公路使用品质情况的评价方法及相关指标与标 准、依据标准制定响应的养护维修对策已非常必要。另外，对高速公路大修的施工组织、 交通安全、标高协调提出指导性意见，

25、对沉降、车辙、纵裂、横裂、龟裂等主要病害形式 提出设计原则。5、5、8改进土基摸量取值方法以及承载板测定土基回弹摸量的时样方法。在进行路 面设计时，需要土基摸量参数，而先行规范给出的摸量参数仍按照1986年公路柔性路面设计规范的成果确定，而 1986年柔规中土基摸量值均是在轻型压实标准条件下得到 的。上个世纪六十年代，全国各省经过调查实验研究，提出了与气候、土质、水文条件及 施工水平相适应的土基回弹摸量值，它反映了不同地区自然条件的特点和规律性。但其数 值是针对低等级道路提出的，对于高等级公路，由于设计要求、施工条件、规范标准的改变，其数值应按新的情况重新考虑。高等级公路路基的填土高度普遍较以

26、往一般公路的路 基高，路面厚度较以往一般公路的路面厚，而且通常有硬路肩，并且对路面和路基排水有 更明确的要求，特别是目前的高等级公路施工中，都采用了重型压实标准，对路床和路堤 下部各层材料的质量提出了明确的要求，在这种情况下，路基摸量的选定方法有改进的必 要。5、5、9承载板测定土基回弹摸量实验方法T0943-95，由于采用 设备及土基强度的变化，也应该作较大调整。5、5、10设计指标的调整，对于沥青抗滑表层建议将双面击实由50次改为75次，另外对沥青混合料应提高动稳定度要求。5、5、11进一步强调、材料的分级堆放、场地硬化以及其他的防离析、防污染的措 施。5、5、12进一步细化路面 结构内部

27、排水的内容，建议取消关于基层、底基层的级配 要求。5、5、13增加路面结构层加铺时对路基沉降指标的要求以及过渡路面内结构的设计 标准。5、 5、14增加SUPERPAV内容，与国际接轨，主引进美国SHRP技术成果，在新版规 范中两种指标共存，逐步过渡。6、沥青路面早期破损的防护通过以上分析，可看出沥青混凝土路面早期破损与沥青混合料、路面设计施工、交通气候条件的全部或部分有联系，而交通气候条件是客观存在的，所以沥青路面病害防治技 术应以路面设计、沥青混合料和施工三个方面考虑。6、1合理设计路面结构6、1、1尽可能减薄沥青面层厚度由于以下四方面原因，高速公路路面厚度可酌情减 薄，控制在9-12cm

28、之内。第一是半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层（基层和底基层）来承担，无需用增厚面层来提高承载能力。第二是提高沥青路面使用性 能不是用厚的沥青面层，而是用优质沥青。第三是沥青面层的裂缝不只是反射裂缝，在正 常施工情况下，大部分是沥青面层本身的温缩裂缝。第四是一般来说厚的沥青面层易导致 车辙的产生。6、1、2加强沥青路面防水设计6、1、3选用合理的基层和底基层结构6、2严格控制沥青混合料的质量6、2、1沥青的选取选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的 优质国产或进口沥青。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 基性能指标。6、2、2集料的选用骨

29、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业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。6、2、3混合料级配的确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性，路面 表面特性和耐久性是两对矛盾，相互制约，照顾了某一方面性能，可能会降低另一方面性 能。混合料配合比设计，实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优化设计，根据当地的 气候条件和交通情况做具体分析，尽量互相兼顾。当然为提高沥青路面使用性能还可以考 虑以下两个途径：第一是改善矿料级配，采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA。第二是改善沥青结合料，采用改性沥青。6、3严格控制施工质量施工质量控