种沥青路面破坏形式上无风的
沥青路面在使用期内开裂的主要原因可分为两大类:一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝一般称之为荷载型裂缝:另一种主要是沥青面层在温度变化时产生的温度裂缝.包括低温收缩裂缝和疲劳破坏裂缝一般称之为非荷载型裂缝。目前沥青面多采用半刚性基层所以存在半刚性基层的温缩或干缩引起沥青面层产生的反射裂缝或对应裂缝主要是非荷载型的在某些情况下也有可能是温度和荷载共同完成的。合料的极限抗伸应变变小.加上沥青的老化使其应力松弛性能降低最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。
温度裂缝的防治措施。采用温变系数小、温度敏感性小的筑路材料，防止路面因温度而开裂或变形;科学合理地设计混和料严格控制施工质量重点控制混和料的压实度和碾压时温度选用适当的沥青胶结料有效的防止沥青混和料开裂和变形。温度裂缝沥青面层上的非荷载型裂缝主要是温度裂缝温度裂缝主要有两种一种是低温缩裂;另一种是温度疲劳裂缝。温度裂缝形成的原因低温缩裂形成的原因沥青路面和半刚性基层多在高温夏季和常温时施工成型，入冬后温度骤降混和料遇收缩.在收缩过程中受到下层(基层或底基层)的约束产生收缩应力(拉应力)。如果收缩应力大于当时的极限抗拉强度.就会产生温度收缩裂缝，一般为横向裂缝宽度约为。温差越大温度变化越快则约束越大混和料就容易开裂。路面开裂发展的过及应力分布规律是:当混和料由于温度下降产生的拉应力超过其材料抗拉强度时就开始出现第一批裂缝。路面开裂后应力重新分布，如果此时刻温度应力超过混和料的抗拉强度则产生第批裂缝，应力再重新分布直到温度应力小于或等于混和料极限抗拉强度时裂缝的数量即停止发展。
沥青路面开裂的原因和裂缝白形式是多种多样的。影响裂缝轻重乖度的主要原因有沥青和沥青混合料白性质、基层材料的性质和状况、气&#;},条件、交通量和车辆类型及施工因舅等。但就沥青路面开裂的主要原因万论，可以分两大类即荷载型裂缝不非荷载型裂缝。沥青面层上的非荷奉型裂缝主要是由温度引起的。在已于裂的老沥青路面上或在有接缝(或裂缝的旧水泥硷路面上加铺沥青罩面层以及在有裂缝的基层上铺沥青硷面}后原先的裂缝或接缝在新铺的沥灌面层的相同位置处重新出现。
反射裂缝本身对于沥青面层或犀面层性能影响不大，其危害在于水分刀裂缝中不断进入道路结构使基层甚至趾基软化导致路面承载力下降.产生叫浆、台阶、网裂加速路面破坏进而增加面层或罩面层的养护费用大大维短其寿命。相比而言，反射裂缝问题在旧水泥硷路面沥青罩面上更为突出.也是其罩面设计中所面临的一大难题。在有大量半刚性沥青路面修建和水泥硷路面需要修复的今天对反射裂缝问题进行深入研究不仅是必要的而且有重要的实用价值。
反射裂缝的形成机理通常情况下.把反射裂缝形成的过程分为两个阶段:①反射裂缝的产生阶段②反射裂缝的扩展阶段。不同的阶段对应不同的规律，一般认为.裂缝的产生阶段对应于沥青混合料的疲劳规律裂缝的扩展阶段对应于断裂力学中裂缝的疲劳扩展规律。反射裂缝的产生，一般认为，反射裂缝的产生和发展是由于老路面或开裂基层在接缝或裂缝处不能很好地传递拉应力和剪应力当接缝或裂缝两侧的老路面或基层发生移动时在接缝或裂缝顶面的沥青层中产生应力集中，其结果是造成反射裂缝。而老路面或基层的移动是温度变化、行驶车辆以及两者综合作用的结果。为方便起见，通常把温度变化引起的反射裂缝称为温度型反射裂缝相应地，把行车荷载引起的反射裂缝称为荷载型反射裂缝。
车辙病害与类型：（）结构型车辙。由于沥青路而下的路基设计几应变不足，以致于路基产牛变形，导致路而结构发牛破坏变形，产牛车辙。这种结构性车辙在路基填料质量优良、路基回弹模量达到设计要求的情况下，一般不会出现。（）压密型车辙。由于沥青而层各层沥青混合料在施工时几实不足，实际空隙率出设计空隙率，在适路开放后由于重载及渠化交通刘一沥青混合料进行追密碾几，产牛无两侧隆起车辙，该类型车辙深度一般小于。（）磨耗型车辙。汽车在行驶过程中，轮胎磨耗产牛的车辙。主要产生在使用特殊轮胎的寒冷地区。（）失稳型车辙。由于重载或爬坡原因，在沥青面层内部产生的剪切应力超出沥青混合料的抗剪强度，产生两侧隆起的车辙。
（）中面层是剪切应力峰值出现的区域,做好中面层的配合比设计,如设计成骨架密实型沥青混凝土或者使用高粘度的改性沥青,提高沥青混凝土的模量,使中面层沥青混凝土抗剪切强度提高。（）在设计和施工过程中,加强层间粘结层的设计与施工质量,确保层间连续状态。（）限制超载。（）在满足基层强度的前提下,合理控制基层的模量。
.（）表面层产生坑槽,由于沥青路面上面层混合料局部空隙率较大、沥青与石料间的粘附力不强,路表水(雨水或雪水)进入并滞留在表面层沥青混合料中,在行车荷载尤其是重载车辆的不断作用下,产生的动水压力使表面层的沥青从石料表面剥落下来,沥青路面便会出现局部松散破损。散落的石料被车轮甩出,路面自上而下逐渐会形成坑槽。这类坑槽通常深度为～,是产生数量最多的一类。
.（）表面层和中面层同时产生坑槽,当沥青路面表面层和中面层都是空隙率较大的半开级配沥青混合料,而底面层为空隙率较小的密级配沥青混合料时,路表的自由水较易渗入并滞留在表面层和中面层内。行车荷载的作用使得中、上面层内的沥青剥落,青混合料失去粘结强度,导致路表面产生网裂、形变(局部沉陷)和向外侧推挤,并最终出现粒料分离。粒料被行车作用带离,最终形成坑槽,此类坑槽完全形成后深度一般为~。由于近年来高速公路的中上面层均采用密级配混合料,同时对预防性养护的重视,对坑槽及时修补,因而此类坑槽产生数量不是太多。
.（）底面层和基层间产生坑槽,此类病害容易发生在翻浆现象非常严重的路面,在重载车辆作用下,自由水产生很大的压力冲刷基层混合料表层细料,形成灰白色浆。在动水压力和孔隙水压力的反复作用下,使得整个面层范围内的基层粒料出现松散,并反射到面层,形成恶性循环。最终会导致坑槽出现。这类坑槽完全形成后通常深度都大于,并且绝人多数都在车流量较大的行车道上或重载车辆较多的道路上。发生该类病害时,通常基层也已严重破坏,而且在形成坑槽之前路面亦表现出其他破坏现象而需要治理。该种病害相对来说很少。
.（）桥面铺装层等构造物产生坑槽,由于水泥混凝土梁与沥青铺装层的材料差异较大,层问粘结处的变形不一致,为了减少桥面的水损坏,对桥面防水层和粘结层的要求越来越高。但由于种种原因,使得层间局部粘附性较差,并出现分层,使得沥青铺装层在车辆荷载和水的共同作用下形成剥落和税皮,最终产生坑槽。在日常养护中,桥面翻浆现象比较严重,每次连续雨天过后桥面容易出现坑槽,由于桥面铺装层一般在,因而该类坑槽相对来说都不算深,约~。
.（）冷料冷补工艺,该施工工艺主要用于应性修补,通常先要开槽成型,将待补坑槽松散物、灰尘或淤泥清除,倒入冷补料。松铺系数为.~.,摊铺均匀,保证坑槽周边材料充足。但不要漫散至坑槽边沿外的路面。后用夯锤或振动式路碾机压实,深度在以上的坑槽必须分层投料夯实。若密实度不足,则经车辆行驶碾压,修补处会略有下沉,此时不必挖除坑内原填冷补材料,只需将更细一级的冷补料铺上压实即可。为防止此类情况的发生,通常使修补后坑槽地表面略高于周围路面约～)。运行一段时间修补处即会与路面持平。每桶装的冷补材料可修补面积约为～、深.左右的坑槽。使用冷补材料只需要大约
.（）热料热补工艺随着养护设备的发展,逐渐采用加热设备进行路面的就地热修补,能较好地解决接缝的问题,并且热修补技术明显提高施工质量。市场上使用的设备,其主要原理是采用%高强度辐射热加热墙,先将沥青路面加热、耙松、喷洒乳化沥青,使沥青料再生,再加入热的新料,用自带的压路机将其压实,能够达到很好的修补效果。这类就地热修补设备的主要工艺包括:
.（）热料冷补工艺热料冷补适合于雨天抢救性修复。通常路面在通车几年后,一场雨会引起全线路面出现几百、上千个坑槽。为了确保行车安全,可以利用热修补设备的加热仓保温热料,沿线填补坑槽。此时不用对原始坑槽进行处理,填满后直接压实,待好天后用加热墙对原修补坑槽接缝处进行加热处理。这样既达到了道路安全防范的应处理,同时也不影响路面的修补质量,此措施越来越多地被高速公路养护单位在雨天施工时所采用。
修补工艺的寿命周期费用分析.（）冷修补技术根据养护的大量实践,对于冷补材料修补坑槽,可以充分发挥施工方便、开放交通快的优点,但由于与原路面较薄弱的粘结性,在行车荷载和雨水的不断冲刷下其最终的修补寿命通常达到个月左右即需要再次处理。对于×的表面层坑槽,通常需要一桶的冷料。这是一种应性的修补措施。可以解决临时性的影响安全的坑槽修补。但作为全线的日常使用,相对来说价格偏高。.（）热修补技术就地热修补技术通常需要配备较昂贵的修路设备,一次性投资较大,但是每次的原始材料成本非常低,相当于沥青混合料的材料价格加上所耗费的液化气价格,通过对路面病害修补的合理安排、统筹规划,日常养护成本将可以降到最低。通常采用热修补技术修复的坑槽能达到年以上才需要再次修补,而有的已达到了永久性修复的水平。对于具有独立养护职能的高速公路养护单位,采用大型热再生修路设备,无论从经济效益,还是公路养护质量,均具有明显的优势。
沥青路面坑槽的修补质量除与修补材料的性能有很大关系外,还在很大程度上取决于坑槽修补的工艺方法。本文分析了实际养护作业中的冷料冷补、热料冷补以及热料热补种工艺,认为冷料冷补作为应性修补具有很好的适用性;而热料冷补适合雨天大量的坑槽修补;热料热补尽管初期设备投资较大,但通过病害修补的合理安排,其每次的养护成本并不高,并且修补的质量明显优于其他工艺,是高速公路养护单位日常养护的首选工艺。
沥青路面的破坏有很明显的阶段性。从已运行的合徐南高速公路现象来看,大致有三个阶段:第一阶段平整度有很小的变化,需仔细观察才能发现,路面出现波浪式皱纹;第二阶段平整度明显变差,路面出现连续的直径为~的小疙瘩;第三阶段是开裂、推移拥包阶段,路面上出现与路中心线成°~°夹角的裂缝,锐角方向与行车方向一致,路面边缘出现隆起带,隆起带内混合料粘结性差,呈松散状。
沥青路面拥包是在行车水平力的作用下,沥青面层材料的抗剪强度不足而引起的路面病害,沥青路面产生推移拥包的因素是多方面的,如交通量的大小、车辆超载情况、温度、路线线型、沥青路面结构层设计、沥青路面材料、沥青路面施工工艺及施工机械是否配套、混合料矿料级配不合要求,透封层粘结质量差等。大体从以下几方面进行分析。
超限超载车辆对路面的影响有资料表明:超载％时,换算系数为满载的.倍;超载％时,换算系数为.倍;超载％时,换算系数为.倍。在沥青路面运行早期,沥青混合料中的颗粒构成尚不稳定,处于微移动阶段,沥青路面结构层的抗弯拉强度及抗冲击强度均没有达到最佳值。而早期重型车的通行使结构层的拉应力远远大于沥青面层的抗弯拉强度,经车轮重复碾压,形成车辙,出现推移拥包,直接导致沥青路面的稳定性破坏。
笔者通过几年来对沥青路面早期破坏的详细观察发现,往往是在山岭重丘纵坡较大路段、平曲线半径较小路段和长直线进入小半径平曲线的缓和曲线路段最易出现推移拥包。原因是在纵坡较大路段受重力的影响,使该路段的剪切力比其他路段明显偏大;在小半径平曲线路段,按规范设置超高,往往由于计算行车速度与实际行车速度有差异,在车辆行驶过程中,与平曲线成°夹角处剪切力偏大,在长直线末进入小半径平曲线前,往往要刹车减速,也导致路面剪切力偏大。当剪切力大于路面结构层的粘结力时,将导致路面发生推移拥包。
路面基层强度越高,则刚度也越高。从弹性模量看,虽然沥青面层弹性模量大于基层弹性模量,但由于沥青面层比基层薄得多,导致沥青面层的结构刚度小于基层的结构刚度,实际上形成了倒装结构,同时水泥等其他胶结材料计量过高,强度过高还导致基层大量的均匀横向反射裂缝。这就说明基层强度并不是越高越好。当然路面基层的强度也不能过低,当基层强度小于设计要求强度,则不能满足基底拉应力的要求,更易导致路面破坏。所以,路面基层强度要保证在合适的强度范围内,以该组无侧限抗压强度的平均值≥设/(-α)为判断依据。式中:α为质量保证率系数,具体参照路面基层施工技术规范;为变异系数。
路面基层表面质量对路面的影响如果在路面基层施工过程中,混合料含水量较大或集料偏细,则在碾压过程中使基层表面出现灰浆,形成光滑的表面层,降低了路面面层与基层之间的摩擦系数,也容易在行车过程中出现路面混合料推移破坏;如果基层表面平整度差或出现标高、横坡度不符合质量标准现象,则其指标在路面面层部分进行适当调整,这样势必造成路面层厚度不一致,直接导致路面面层抵抗外力的能力大小相差悬殊,通过行车、温度变化也容易出现推移拥包病害。
透封层施工质量对沥青面层的影响从高速公路建设过程来看,施工企业对透封层施工质量很不重视。其实透封层施工喷洒效果的好坏,将直接反映到沥青面层的使用效果。在喷洒透层油施工过程中,施工单位都能按规范要求清扫基层和控制透层油喷洒量,但往往忽视了透层油的粘度控制指标。近年来,通过观察及多次试验发现,当透层油粘度过小时,渗透效果较好,均能达到以上,但对基层表面的固结效果较差,更起不到基层与面层的粘结作用,使面层容易出现推移破坏。当透层油粘度较大时,则渗透效果较差,达不到规范要求的渗透效果,起不到透层油的作用。施工中还发现,不同的基层类型及基层含水量对透层油的粘度要求也不同,这就要求在喷洒透层油之前要通过多次试验找出透层油配制的最佳配合比,使透层油达到最佳效果。透封层施工还必须重视石屑的粒径级配,最好控制在~,同时做好轻型压路机的碾压。透封层施工完毕后,试验检测人员应采用多种试验方法来验证透封层施工质量,如进行渗透试验、刹车试验等。
通过试验发现,路面各结构层材料的均匀性对整体强度有较大的影响。沥青混合料中沥青含量的多少、矿粉掺量的多少及各种矿料的配比组合都将直接影响沥青混合料的稳定度、流值、空隙率等指标,而这些指标的变化又将直接影响沥青路面的使用性能。有资料证实:施工控制较差的路面结构层其弯拉强度只有均匀材料弯拉强度的一半。为此,施工中沥青含量的控制、矿料级配控制及混合料摊铺、运输、碾压等都必须严格按照规范施工,并加强试验检测力度,最大限度地保证路面材料的均匀性。
公路设计及施工中应严格按《公路工程技术标准》选取平曲线半径、平曲线横坡度及缓和曲线长度。特别在山岭重丘路段,尽量不要使用极限半径,且缓和曲线可适当选取较大值。通过计算,合理选择沥青路面的厚度。在条件许可的情况下,可适当增加面层厚度以增加其整体刚度,使其更好地与坚硬的基层配合。通过设计,确定最佳矿料级配及沥青用量,确保稳定度、流值等指标达到规范要求。在沥青路面通行早期,设置限载、限速标牌,并派专人管理,严禁超限、超载车辆上路。路面基层养生期过后,必须开放交通让施工车辆限速通行,磨去表面的灰浆薄层,确保基层表面的粗糙度。为提高沥青路面施工质量,确保沥青混合料的均匀性及表面平整度,可从以下几方面进行控制。
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