某道路工程沥青路面损害成因分析

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摘要：在我国道路里程不断增加的同时，路面的早期破坏现象越来越突出，无论是一些新建或改建的沥青路面大都发生严重的过早破坏的现象，本文将根据已有的研究成果尝试对某工程的沥青路面损害进行具体分析。

关键词：沥青路面；病害原因；控制措施

中图分类号：U416.217文章标识码：A文章编号：

改革开放以来，我国公路交通建设以前所未有的速度向前发展，目前高等级公路大多采用沥青混凝土路面，因为其具有足够的力学强度、弹性和塑性变形能力、由塑性性能带来的高度的减震性、不扬尘，容易清扫和冲洗等优点。

1工程概况

某国道大桥一座/1973m，路面结构层为5cmAC-20C+4cmSMA-13S，路面施工时间为11月底到12月中旬（地处北方，此时气温已在0度左右）。

2路面质量情况

大桥通车9个月左右全桥大范围出现车辙及局部沥青混合料发生侧向推移、松散，最后形成拥抱，详细情况如下：

2.1 右幅：

1、车辙情况

右幅桥面车辙深度基本在10mm之内，局部最高深度为13.5mm。根据现场调查情况，右幅两层沥青混合料桥面的质量病害具体表现为局部轻微车辙和由特殊原因造成的个别坑洞，但已有发展加深的趋势，应及早采取修复或预防性养护措施。

2.2左幅

1、车辙情况

左幅桥面车辙深度基本都在10mm以上，局部最高深度为45.0mm。左幅病害情况评估：

左幅桥面的车辙深度基本都在10mm以上，面层推挤、局部松散，形成拥包，导致上面层移位、开裂。

3病害原因分析

3.1沥青混合料铺装层

大桥沥青面层为4cm改性沥青SMA混合料上面层加5cmAC-20C型中面层沥青混合料。从现场查看及钻孔取芯及桥面开挖的情况判断，大桥沥青面层的破坏主要发生在中面层，局部上面层开裂是中面层沥青混合料失稳后向一边侧向推移，形成拥包，拥包处上面层是在中面层混合料推挤产生的拉应力的持续作用下发生开裂。但两层沥青混合料均有缺陷，均对本次质量病害发生作用。

1、上面层SMA

1.1、 对桥面取样的上面层沥青混合料，进行了抽提试验，抽提后油石比和矿料级配如表-1

表-1青含量及矿料级配试验结果

从取样试验结果看上面层沥青混合料的级配基本在生产配合比设计的允许波动范围之内，仅4.75筛孔的通过量和生产配合比设计差值为+6.4%略大于高速公路、一级公路的要求±4%的要求，符合其他等级公路±7%的要求。油石比也在生产配合比波动范围之内。但沥青用量较目标配合比小0.4%，说明混合料本身的孔隙率将较目标配合比设计出的混合料孔隙率有很大增加。

1.2、沥青混合料中用旋转蒸发器法抽提出的沥青三大指标分别为：针入度（25℃，100g，5s）27（0.1mm）、延度（15℃，5cm/min）33cm、软化点（R&B）68.5℃,目前国内尚无对通车一定时间后，回收的沥青检测后三大指标的相关标准。我们从以往积累的数据和经验可以判定该出取样的混合料中沥青检测数据无重大质量异常。

1.3、压实度：表-2

表-2算最大理论相对密度统计表

从以上统计表中明显可以看出，生产配合比设计中6.2油石比对应的计算最大相对理论密度2.597显然是不可信的，计算最大理论密度没有试验误差，在矿料配比不变的情况下其大小随油石比的增加而减少，对应于6.2油石比的计算理论密度应该是2.634，由于降低了评定标准，造成施工中SMA的现场压实度和孔隙率失控。由于SMA混合料石料间隙中填充了大量的沥青玛蹄脂胶浆，属于骨架密实结构，在压实度满足规范要求的情况下实测渗水的点数很少，基本不渗水，而从大桥的检测结果看，每个点都渗水，最小也在30ml/min以上，某个点达到渗水系数为87ml/min。在通车9个月后经过长时间的行车碾压和灰尘填充表面空隙后渗水系数仍超过50ml/min.

钻取了两个芯样，其实测表干密度分别为2.380g/m3和2.425 g/m3按计算理论密度2.634 g/m3计算压实度分别为90.3%和92.1%，规范要求是不小于最大理论密度的94%。

3.2配合比设计和压实度

中面层AC-20C的沥青混合料使用了玄武岩集料和河砂，而玄武岩集料和河砂与沥青的粘附性不好，配合比设计时也未考虑使用添加抗剥落剂或其他措施改善集料和沥青的粘结。对混合料关键性指标孔隙率也不能准确把握。目标配合比中4.0和4.5的理论最大相对密度分别为2.563和2.565，沥青用量多了理论密度肯定应该下降，试验数据显示反而增加了。说明最大理论密度的试验结果可靠性不够。

3.3温度控制

大桥的两层沥青混合料是在11月底和12月中摊铺施工的，从常识上讲该施工期间应该是不利施工季节。

3.4厚度控制

从检查情况看厚度控制很不均匀，不管是上面层厚度还是总厚度均小于设计厚度。沥青混凝土铺装层整体偏薄，其抵抗各种荷载的能力必然下降，加上部分沥青混合料桥面层已和水泥混凝土板块分离，更加加快了沥青混合料的破坏。

综合以上调查分析，形成路面损害的成因应可以归结于以下几个方面：

1、没能控制好上面层SMA沥青混合料的压实度，同时厚度也达不到设计厚度，造成渗水从而使中面层被冻融破坏和水损害。

2、做中面层AC-20C沥青混合料配合比设计时，未按沥青路面施工技术规范要求对混合料抗水损害性能进行验证和控制，最大理论相对密度试验误差较大，不能准确控制混合料孔隙率。混合料压实度不理想、厚度也达不到设计厚度。

3、桥面防水层未能将沥青混合料和水泥板块连成整体，局部范围已和水泥混凝土板分离，造成沥青混合料下面层滑离、拥包。

4、由于规划、设计较早，该路段如今的交通量已远远大于当初设计构想，集装箱车、超载重载车辆较多，也是造成桥面沥青混合料产生破坏的一个原因。

5、在低温季节施工，沥青混合料温度控制难度大，混合料要不温度过高造成废料，要不就是摊铺后温度降低快造成不能在合适的温度条件下完成碾压、从而使混合料难于压实，压实度达不到设计要求。

结论

沥青路面的早期破坏形式是多种多样的，同样导致沥青路面破坏的影响因素也是复杂的，通过分析研究沥青路面早期破坏产生的原因，从而确定预防路面早期破坏，应从路面的设计、施工及管理等方面，采取相应的措施和行之有效的方法加以预防。

参考文献

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