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沥青路面常见病害及其成因浅析

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近年来,为适应社会经济发展的需要,高速公路在我国发展迅速。而沥青路面因为具有养护时间短、行车舒适、适应性强、维修方便等优点而被广泛采用。京福高速公路德齐段位于华北平原的德州 市,于1997年11月建成通车,然而由于该路段客流量大,车辆超载严重,致使路面不同程度地出现 了车辙、龟裂、唧浆等病害现象,从而加速了道路的破坏。下面根据自已的经验简单介绍这几种病害及其成因。

1 车辙

车辙是在行车荷载重复作用下,路面产生变形积累形成的带状凹槽。车辙降低了路面平整度,当车辙达到一定深度时,由于辙槽内积水,极易发生汽车飘滑而导致交通事故。 产生车辙的原因很多,我认为主要有以下两点。

1)设计原因

京福高速公路德齐段路面结构采用36cm二灰碎石基层+ 15cm沥青混凝土面层。由于二灰碎石为半刚性结构,强度较高(初期强度一般在 1.5MPa~5MPa之间,后期强度一般在6~10MPa以上),且形成板体,其弹性模量远比沥青砼为高,在 相同外部荷载作用下的变形能力较沥青混凝土小的多。而沥青砼为柔性结构,其变形能力强,亦即其板体效应差。在实际的行车过程中,当行车荷载作 用于其上时,直接接触部分的沥青混凝土承受绝大多数荷载并将荷载传递到基层上,而由于基层强度 高,变形能力差,板体性强,因而该部分沥青混凝土在所承受的基层反作用力下,其内部原有结构层 被破坏(即原有的配合比被破坏),失去应有的强度和变形能力,形成车辙。

2)超载原因

京福高速公路上大车、重车较多。据统计,目前我国行驶的重载车辆,其超载能力是令人震惊 的。一辆载重10吨的重型载货车,可以装载30~40吨货物,其超载能力达到设计载重能力的3~4倍, 有的甚至可达到设计载货能力的7~8倍。科学检测表明,超载运输车辆对路面的损坏是几何级数倍增 的关系,当车重增大至路面设计承重的两倍时,其对路面的损坏将增大到原来的20倍左右,可在极 短的时间内形成较深的车辙。

2 龟裂

沥青路面龟裂主要表现有:随车轮长期作用顺公路延伸方向呈狭长形分布;有局部下沉近似圆形 分布(如图2) ;有路面基层严重下沉条状分布等多种形式。对于半刚性基层路面来说,我认为龟裂是 车辙深层次发展而形成的。

当柔性路面出现车辙后,其原有的强度和变形能力及分布荷载能力急剧下降,路面防水沥青混凝 土出现裂缝,大量的雨水沿裂缝进入路面。由于各沥青面层之间的粘结相对于沥青面层与半刚性基层之间的粘结要好,进入沥青路面的雨水在行车荷载的作用下,有压水首先破坏的是薄弱的沥青混凝 土与半刚性基层的界面。雨水沿着界面空隙渗透并充满空隙。在行车荷载的作用下,有压水对界面处 沥青混凝土及半刚性基层的结合料进行破坏。在初期,由于对沥青混凝土的破坏不明显,而对于半刚 性基层的破坏却非常明显,使原本强度较高的半刚性基层表面强度下降较快,并在有压水的作用下将 半刚性基层表面分离成片状,与骨料分离。出现这种情况根本的原因是由于在半刚性基层施工时, 混合料的含水量较大,碾压成型后在半刚性基层表面形成一层无机结合料膜,这层薄膜相对于基层来 说强度较低,没有粗骨料。所谓的片状就是该层薄膜。它的破坏反映在沥青表面就是局部的网裂。初 期它是不唧浆的,或者说不明显。这也是将路面打开后基层没有被破坏而路面被破坏的主要原因。出 现这种网裂,如果不及时处理,尤其是多雨季节,它将发展很快,面积逐渐扩大,并出现唧浆,这时 如果再不处理,基层将被有压水分层剥离,细集料由于唧浆在与粗骨料分离。沥青表面将表现为龟 裂、唧浆和沉陷,后形成坑槽。

3 唧浆

沥青路面唧浆是地表水通过沥青碎石面层渗入基层,使基层软化、膨胀,在车辆荷载的连续作用 下,基层中细小颗粒从面层空隙喷射出来的现象。

唧浆形成的原因,一方面是由于车辙引起的,先是由车辙引起细小的裂缝,然后在行车荷载和水 的作用下,逐步发展成为网裂,并发展成为唧浆。另一方面,是由于半刚性基层本身特有的性质 所带来得。半刚性基层是采用无机结合料作为结合材料。由于无机结合材料有一个特点,会产生干缩 裂缝,并且强度越高裂缝就越大。在工程施工中,往往是严格控制了强度的下限而忽视了对强度上限 的控制。并且目前我国的施工工期也不尽合理,在基层施工完工后七天就洒粘层油,然后铺沥青面 层。即半刚性基层的干缩裂缝根本就没有开始或者是刚刚开始发展,就铺筑上沥青面层,结果随着时 间的延长,半刚性基层的干缩裂缝都发展了,裂缝也都反射到沥青面层上,形成有规则的横向裂缝。

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