宁夏高速公路沥青路面早期病害成因及对策

李晓辉

【摘 要】本文根据近年来宁夏高速公路沥青路面出现的早期损坏现象，对其产生原因进行分析，提出加强材料组成设计、结构组成设计、原材料质量控制、施工工艺研究的对应措施。

【关键词】沥青路面早期损坏；结构；工艺；质量

1.概述

宁夏建成通车的某些高速公路出现早期的病害，通车2-3年的高速公路，沥青路面不同程度泛油、拥包、推移、沉陷、车辙等早期病害，致使高速公路路面服务功能降低。自治区交通运输厅对此非常重视，专题研究如何采取措施进行防范，开展了高速公路路面早期病害及耐久性应用研究，在借鉴外省区经验的基础上，编写了《高速公路沥青路面施工指南》，规范指导高速公路沥青路面的施工。本文结合参与高速公路路面施工中的认识体会，浅谈高速公路沥青路面早期病害产生的原因和改进措施。

2.宁夏高速公路路面结构情况

宁夏高速公路路面面层大致分为两种：2001年前通车的，面层分上、下两层，上面层为AK-16A，AC-16 I，SAC-16 I细粒式沥青混凝土，厚度4cm；下面层为AC-30 I粗粒式沥青混凝土，厚度8cm。基层均为石灰粉煤灰稳定砂砾和水泥稳定砂砾。2001年以后通车的，面层分上、中、下三层，上面层为AK-16A，AC-16 I，SAC-16 I细粒式沥青混凝土，厚度4cm；中面层为AC-20 I中粒式沥青混凝土， 厚度6cm，下面层为AC-25II型沥青砼，厚度6cm，。基层为石灰粉煤灰稳定砂砾和水泥稳定砂砾。目前，在建的高速公路，路面面层结构也采用三层结构，对沥青胶结料上加以改进，上面层采用性能较好的改性沥青，中、下面层采用重交沥青。

3.路面早期病害原因分析

宁夏高速公路沥青路面产生的早期病害主要有：泛油、拥包、沉陷、裂缝、推移、车辙等。

3.1泛油

包括斑状泛油和压密，轻度表现为在某段轮迹带上出现小块油斑，重者在行车道上出现连片的油块，并伴随着比较严重的车辙。首先在生产配合比设计阶段，一味追求满足规范规定的沥青用量偏高的沥青含量作为施工配合比的控制值，业主往往也要求上限控制，使得沥青用量偏高。二是在施工拌和过程中，施工单位由于矿粉用量控制不严，常有少用矿粉现象，拌和时间及拌合均匀控制不严格，沥青混合料摊铺后出现自由沥青，因此，通车后高温，随着行车的碾压，多余的沥青上浮到表面，出现斑状泛油。三是矿粉受潮，形成团快，进入烘干筒后，吸收比较多的沥青，摊铺碾压行车后，会形成斑状泛油。

3.2沉陷

分桥头沉陷和路基的局部沉陷。桥头沉陷主要出现在路基填料为砂砾土的路段，主要因为压实不足，每层填土厚度超过20 cm，又不能采用大型压实机械，造成通车后桥头沉陷。路基沉陷主要出现在高填土路段设置的运料便道口，施工时压实机械无法展开压实，又未挖台阶压实造成局部沉陷；其次填挖方结合部由于结合不好，沉降时间不一，造成局部沉陷。

3.3推移

推移常见的是桥面的沥青混凝土铺装层推移。造成桥面沥青混凝土铺装层推移的主要原因是，桥面水泥混凝土表面比较光滑，与水泥混凝土铺装层接触的是中粒式和粗粒式沥青混凝土，接触面比较小，因此摩阻力较小，产生推移。其次，水泥混凝土铺装层不重视清洗，造成水泥混凝土和沥青混凝土层间结合不好。第三，桥面设置的泄水孔高度同沥青混凝土铺装标高一致，只能排除桥梁表面的水，对通过空隙进入沥青混凝土内，积聚在水泥混凝土和沥青混凝土层间的水，无法排除，在两层间形成“润滑剂”使得层间的结合本身就不好，增加了沥青混凝土的推移。

3.4车辙

车辙是指轮迹带上出现的辙槽。由于高速公路渠化交通和车辆荷载次数的增加，特别是四车道高速公路的行车道轮迹处由于沥青层经过行车的再压密或剪切变形而逐渐形成不同程度的车辙变形。车辙变形形成的外因是渠化交通和荷载作用次数的增加，局部路段也可能是压实不足造成压密变形形成车辙。内因是设计的沥青混凝土的高温稳定性和抗塑性变形能力差，在高温季节时的车辆荷载作用下产生横向剪切变形流动。产生车辙的主要原因主要有下几个方面：

（1）沥青混合料级配设计不佳。

（2）沥青路面面层压实不足，形成的压密车辙。

（3）沥青混合料的热稳定性不足，造成的车辙。

（4）路面结构设计方面的不合理造成车辙的出现。

3.5裂缝

主要是半刚性基层的反射裂缝。我区高速公路上普遍采用的半刚性基层沥青路面，半刚性材料经拌合、摊铺、碾压后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用，含水量不断减少，混合料内部发生一系列物理、化学作用是半刚性体积收缩，从而产生干缩裂缝，而且这种材料还容易产生温缩裂缝，由于较薄的沥青面层无能力“阻止”而反射到路面表面，虽然对承载能力无影响，但给水提供了通道，对路面的外观和耐久性产生很大的影响，路面的使用性能也大大降低。

4.沥青混凝土路面早期病害的预防措施与对策

4.1 针对宁夏所在地区的气候分区的高温指标、低温指标及雨量指标，上面层或中面层采用的70#或改性沥青，下面层采用的90#沥青。

4.2 砂石料质量从料源抓起。轧制碎石和片石要选用无风化，无表土的清洁片石。加工的碎石至少采用二次破碎工艺，碎石料场加工必须安装除尘设备，使碎石具有良好立方体形状，针片状含量少。确保集料具有规定的料源特性和认同特性。

4.3 把好材料的进场关和储存关。进场材料要按规范和设计要求进行检验，杜绝不合格的材料进场。堆料场地也要进行硬化，避免将料场的土混入集料中。不同规格的集料要分别堆放，并设置隔离墙，以免不同规格集料混杂一起，造成配料不准或“淤料”现象。料场也要有明显标识，防止上料时装错。

4.4 优化结构组合设计。上、中、下面层的厚度宜大于等于集料最大公称粒径的2.5～3倍。面层采用沥青混凝土时，基层在投资允许的情况下，尽可能采用柔性基层（沥青稳定碎石），一般设计厚度为8～12cm。若采用半刚性基层，无机结合料的强度要适中。透层油应选择渗透比较好的乳化沥青或改性乳化沥青，采用先进的沥青洒布车撒铺透层油，保证渗透到基层的深度不小于5mm。上中面层、中下面层之间必须撒布均匀撒铺黏层油，确保层间连接。

4.5 重视材料组成设计，使上、中、下面层分别抵抗剪应力和弯拉应力。下面层采用中心控制点（最大公称粒径0.22～0.25倍处）以下颗粒，从上面通过的细型级配形成的悬浮密实结构，主要抵抗弯拉应力。上、中面层采用中心控制点以下颗粒，从下面通过的细粗型级配形成多级嵌挤密级配—骨架密实结构。0.075mm～2.36 mm之间的颗粒应采用机制砂，尽量不用或少用天然砂。确定合理的矿料间隙率（VMA）和设计空隙率，并在此条件下确定沥青用量。

4.6 严格控制沥青用量。在沥青路面的施工过程中，根据目标配合比设计的原则，认真进行设计，经过生产配合比优化调整，应根据不同层位的沥青混凝土面层需要的功能要求，谨慎确定最佳的沥青用量。在生产配合比验证阶段要严格控制沥青用量，误差控制在±0.2%，同时还要控制矿粉用量，使粉胶比控制在要求的范围内。

4.7 增加沥青与石料的黏附性。沥青与石料的黏附性不能满足规范要求，通常的做法是加抗剥落剂的方法，但抗剥落剂的长期效果如何，目前还没有足够的证明。因此，为改善沥青黏附性，应该首先考虑采用掺加消石灰或水泥代替矿粉的措施，一般消石灰粉的用量为3%，水泥用量在1%左右为宜。经实践证明，使用水泥和消石灰粉代替矿粉，能增加沥青的黏附性，而且长期适用性能或耐久性较好。

4.8 采用间歇式沥青拌和机拌制沥青混凝土。我区碎石料场比较分散，母岩的岩性和材料品种较杂，材料加工工艺、使用的加工机械和质量控制水平差异较大，材料的变异性也比较大，拌合场又设在工地现场，碎石料大都是堆在露天堆放，材料含水量受天气因素影响较大，为保证设计配合比，所以采用间歇式沥青拌合机。但拌合机的生产量要满足摊铺机连续摊铺的要求。

4.9改变摊铺方法，四车道高速公路半幅摊铺，采用两台摊铺机阶梯摊铺的方法。避免全幅摊铺造成的螺旋布料器运送混合料距离过长，造成粗细料离析和边缘温度下降多，导致温度和压实度不均。

4.10改进压实工艺，合理提高压实度，减小剩余空隙率。沥青混凝土面层摊铺后，立即进行碾压，保证沥青混凝土面层的压实度。一种类型的沥青混合料最好采用标准密度和理论密度进行双控。为保证压实质量，应确保足够的压实机械。同时要要摆正平整度与压实度的关系。不能片面追求平整度，忽视压实度。一定要在确保压实度的前提下提高平整度。

4.11 桥面铺装应单独进行设计。经过研究，沥青混凝土桥面铺装的合理厚度为6cm～11cm。根据路面结构典型设计，铺装层定为两层比较合适。为了方便施工，保证平整度和质量，铺装层两层厚度应与路面上、中面层厚度一致，满足集料最大公称粒径3倍的关系。同时，在水泥混凝土桥面铺装层上，设置防水层，降低水对沥青和石料之间的剥离和沥青层与水泥铺装层间的润滑作用。从而，大大降低桥面车辙和推移病害。

4.12避免半刚性基层的反射裂缝。采用预切缝和铺筑土工格栅的办法可以有效避免避免反射裂缝。施工时，基层混合料摊铺后碾压完成，达到水泥终凝后立即切缝，洒铺透层油，铺筑沥青混凝土，可以封闭基层内的水分，不致过快失水，产生干缩裂缝。同时要使相邻层的模量比适当，对半刚性基层的强度进行限制，达到规范要求即可，并非越高越好。

4.13加大科技投入力度，不断引进新结构、新材料、新工艺、新方法，提高路面的设计质量和施工质量，不断探索长寿命沥青路面。

5.结论

沥青混凝土是黏弹塑性体，加上铺筑到野外，受大气环境因素的影响和频繁的车辆荷载的作用，路面的受力比较复杂。因此，我们在路面沥青混凝土的设计、施工时要引起高度重视，从原材料的质量、材料组成设计、结构组合设计、施工工艺的研究、施工设备的配备和组合等方面，做到“精心设计、精心组织、科学施工”，方可预防沥青混凝土路面的早期病害的发生，使修筑的道路在设计年限内，为用户提供良好的服务。

参考文献：

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