阿克苏地区沥青混凝土道路破坏机理探究

张灵通，刘长江，席宣宣，张 震

(新疆理工学院，新疆 阿克苏 843000)

阿克苏地区地处新疆南北疆交通要冲，截至2019年底，该地区城市道路长度达855.49 km，农村公路总里程达1.5万多km。其中，很大一部分是沥青混凝土道路，经历多年的运行，路面均有不同程度的变性破坏。政府每年都要投入大量的人财物用于路面修复。交通不便制约着当地经济的发展，路同损毁会带来一定的安全隐患。

1 试验研究

为了探究阿克苏地区沥青混凝土道路的破坏类型，对该地区八县一市道路进行了实地走访调查，发现阿克苏地区路面破坏形式主要有龟裂、坑洞溶蚀、起鼓、高低不平，冬春季个别路段还会出现冒水、翻浆等病害形式。为了探究这些病害形成机理，对一些破坏严重路段利用混凝土钻孔取芯机对其路基结构层钻孔取样，对道路沿线盐渍土按0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～100 cm分层取土样。本次共取得阿克苏市路基土样5份，自然土样20份，水样10份。温宿县路基土样2份，自然土样10份，水样10份。库车县自然土样10份，水样5份。沙雅县自然土样10份，水样10份。新和县自然土样10份，水样5份。拜城县自然土样10份，水样10份。乌什县自然土样10份，水样5份。阿瓦提县自然土样10份，水样5份。柯坪县自然土样10份，水样5份。对所取土样、水样进行八大离子检测及总盐检测[1]。

盐渍土地区深度1.0 m内的平均含盐量，按下式(1)进行计算：

(1)

式中，Ds---平均含盐量，%；Dsi---第i层土的含盐量，%；hi---第i层土的厚度，m；n---分层取样的总层数。

根据检测结果，土样盐渍土分类、平均含盐量分类见表1、表2。

表1 土样盐渍土分类Tab.1 Classification of soil samples

表2 土样平均含盐量分类Tab.2 Classification of average salinity of soil samples

从表1、表2得出：阿克苏地区道路路基土和周围土样以硫酸盐和氯盐为主，土壤类型主要是中强度盐渍土，在靠近北部山区的地方分布着一定的碳酸盐盐渍土。靠近沙漠地区硫酸盐、氯盐盐渍土的含量相对较高，这是因为沙漠边缘的风积沙土层易于积盐[2-5]。

对八县一市所取水样进行水样盐分检测，检测结果表明，以氯盐、硫酸盐为主，这主要与周围的盐渍土成分有关。

运用SEM微观电镜对所取试验土样进行微观结构观测发现，路基内水泥稳定层膨胀疏松，掺杂着大量具有膨胀作用的晶体，而其他结构层很少，在非盐渍土土样则几乎观测不到(见图1～3)。水泥稳定层发生膨胀是沥青混凝土道路变形破坏的主要因素，这些晶体主要是硫酸盐，尤其是硫酸钠盐。

图1 路基结晶体微观结构Fig.1 Crystal microstructure of subgrade

图2 盐渍土微观结构Fig.2 Microstructure of saline soil

图3 非盐渍土微观结构Fig.3 Microstructure of non-saline soil

2 结论

阿克苏地区道路路基及道路沿线盐渍土盐分含量及类别存在区域性差异，路基内水泥稳定层发生膨胀是沥青混凝土道路变形破坏的主要原因。在冬春季节，路基内温度较低，水泥稳定层内硫酸钠盐与水结合形成Na2SO4·10H2O晶体析出，结晶后的体积约为原来无水硫酸钠晶体体积的3.11倍，形成盐胀。当路基内温度低于0℃，路基内的水分变成冰，体积增大，形成冻胀。路基内氯盐易溶于水，造成氯盐流失，路基承载力下降，形成坑洞溶蚀。