柔性路面的性能及其病害探究

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【摘 要】目前，我国工程实际中常见的路面类型可分为柔性路面和刚性路面两种，柔性路面主要各类沥青面层，文章分析了柔性路面常见病害类型并对病害进行了探究，能有效的为道路的设计，施工及养护提供可科学的依据。

【关键词】柔性路面；沥青路面；性能；病害

柔性路面一般是指沥青混凝土路面。水泥混凝土路面刚度大，荷载作用下变形小，柔性路面刚度相对较小，荷载作用下变形较大。这是最直观的刚性路面与柔性路面的差别。然后从设计角度来说他们也有所不同，柔性路面设计是采用双圆垂直均布荷载作用下的弹性层体系理论为基础，以路表弯沉值作为路面整体刚度的控制指标，刚性路面是采用弹性地基板理论。以混凝土弯拉强度作为设计控制指标。从使用性能上还说，柔性路面相对于刚性路面行车舒适度要好，噪音小，但容易产生车辙、推移等热稳定性问题，冬天的话容易产生开裂。施工质量控制不好还容易产生松散、坑槽等病害。刚性路面则因为接缝的存在行车舒适度不如柔性路面，特别是胀缝部位比较容易破坏。使用时间长了容易产生断裂、台阶、既泥等现象。而且修补起来比较困难，必须是整块板破碎重新浇筑混凝土。但其夜视性能好。

1.沥青路面常见病害类型

1.1沥青路面的车辙

从我国沥青路面的破坏现象分析，车辙问题尤为突出。它除了影响行车舒适性外，还对交通安全有直接影响，例如车辆在变换车道时操作困难，车辙内积水及产生高速行车水漂或结冰，在气候条件恶劣时制动距离不足等等。在正常情况下，沥青路面的车辙有三种类型：

1.1.1结构性车辙 由于荷载作用超过路面各层的强度，发生在沥青面层以下，包括路基在内各结构层的永久性变形，叫做结构性车辙。这种车辙的宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面成V宇形（凹形）。

1.1.2失稳性车辙 在高温条件下，车辙碾压的反复作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限，使流动变形不断累积形成车辙，叫做沥青混合料的流动性车辙或失稳性车辙。一方面是车轮作用部位下凹，另一方面车轮作用甚少的车道两侧反而向上隆起，在弯道处还明显向外推挤，车道线及停车线因此可能成为变形的曲线。无疑说明，发生这部分车辙的原因主要取决于沥青混合料的流动特性。它尤其容易发生在上坡路段、交叉口附近，即车慢速、轮胎接地产生的横向压力大的地方。

1.1.3磨损性车辙 冬季镀钉轮胎形成的磨损性车辙。在我国，由于基层基本上是半刚性基层，车辙基本上都属于沥青混合料的流动性车辙。对这种车辙，可以说没有有效的维修方法，只有采用新的材料或将原有材料再生改造，以更换产生车辙的层次。而磨损车辙在我国几乎是没有的。

1.2 沥青路面的开裂

沥青路面在使用期内开裂，这是世界各国普遍存在的问题。路面裂缝的危害在于从 裂缝内不断进入水分使基层甚至路基软化，导致路面承载能力下降，加速路面破坏。沥青路面的开裂裂缝有如下几类：

1.2.1龟裂网裂。龟裂是缝宽3mm以上，且多数缝距10cm以内，面积1以上的块状不规则裂缝。网裂是缝宽1mm以上或缝距40cm以下，面积在1以上的网状裂缝。龟裂网裂通常是由于路面整体强度不足，基层软化，稳定性不良等原因引起的。沥青路面老化变脆，也会发展成网状裂缝。

1.2.2纵裂缝。一种情况是由于路基压实度不均匀，路面不均匀沉陷引起的，如发生在半填半挖处的裂缝，另一种情况是沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬未处理好，在行车荷载作用下，易形成纵缝。有时，车辙边缘也会有纵裂缝。

1.2.3横裂缝。横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣，或由于车辆严重超载，致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而裂缝。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式，它有两种情况：沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。

2.沥青路面常见病害分析

2.1车辙的成因及分析

通常情况下，沥青路面的防治都是流动性车辙。影响沥青路面流动新车辙的因素如下：

2.1.1沥青混合料的影响

提高沥青混合料的抗车辙能力是防治扯着最有效的途径。沥青混合料是一种粘弹性材料，对密级配沥青混凝土来说，尤其是较高路面温度条件下，它可以看成是一种单纯的热流变形材料，完全适用于沥青的流变学原理。此时弹性因素相对较弱，粘性因素起主导作用。密级配沥青混凝土骨架结合料沥青的粘度及粉胶比（F/A），他们也是影响高温稳定性最主要的因素。对密级配沥青混凝土来说，提高沥青高温粘度是防治扯着最有效的措施。提高沥青高温粘度有两条途径：其一是选高粘度的沥青，如日本的重交通道路沥青AC-100、英国的重交通道路沥青HD-40；其二是在沥青中添加各种类型的改性剂。

2.1.2适当增加粉胶比

在沥青数量一定时，矿粉用量对矿料的比表面影响最大，因而直接影响沥青膜厚度，矿料之间的滑动变形将因粉胶比增大而减少。所以为使混合料有好的高温稳定性，必须使矿料有足够的数量，以减少起作用的游离沥青的比例，以较薄的沥青膜使混合料结成一坚实的整体，这也是十分有效的措施。一般认为粉胶比不宜小于1-1.2。另一方面，适当增加矿料在混合料中体积百分数，减少沥青用量，亦是重要的。沥青用量过多，超过最佳用量的0.3%-0.5%，以上，对车辙将会有很大的影响，所以施工时必须控制在规范允许的限度以内。

2.1.3合理调整级配

为了充分发挥粗集料的嵌挤作用，可采用SMA间断级配沥青混凝土而言，增大集料粒径对提高抗车辙能力有一定效果，但同时必须保证有较好的级配，以增大密度。试验表明，空隙率对车辙的影响非常大，有的橡胶粉改性沥青因掺加橡胶粉后有弹性没有压好，增大了空隙率，起了副作用，达不到好的效果；增大混合料中粗集料的粒径和数量后，如果级配不好，空隙率增大，将同样使混合料变得不稳定，容易造成车辙。在集料中掺加破碎砾石对抵抗车辙是不利的，因其缺失棱角而容易变形。与沥青粘结不好的酸性骨料，不仅容易丧失水稳定性产生剥离，同时也将减小粘结力，减弱高温稳定性，使车辙增大。

2.2裂缝成因及分析

2.2.1沥青混合料

沥青混合料性质是影响沥青路面温度收缩性裂缝的主要原因。首先是沥青：一方面沥青混合料的低温劲度是决定是否开裂的根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。沥青老化越严重，劲度越大，裂缝出现越早。另一方面，沥青的温度敏感性也影响裂缝的产生。感温性大的沥青易开裂。一般情况下，含蜡量高，使沥青的拉伸应力变小，脆性增加，温度敏感性变大，裂缝就容易产生。其次是级配：矿料组成级配也与开裂有一定关系，一般来说，用油量偏低，矿粉含量高易产生裂缝。

2.2.2路面面层厚度

沥青面层厚度加大，裂缝就减少。这是指用同一种沥青混合料、厚度大的比薄分裂缝率要小。但采用质量好的沥青即使铺筑较薄的路面其横向裂缝也可能少于质量差的沥青但厚度大的路面。

2.2.3施工因素

优良的施工质量，特别是各结构层的压实度达规范要求，稳定性优良，排水性能好，面层接缝处理完善等是保证裂缝特别是纵向裂缝和龟裂网裂不出现的前提条件。

2.2.4气候交通条件

气温的升降是温度收缩性裂缝出现的条件，雨水是加速裂缝形成、扩大甚至路面破坏的催化剂。当然不论什么样的裂缝，在行车荷载的作用下，都会加速路面破坏。

3.结论

综上所述，柔性路面具有可以连续施工无接缝、平整度高、施工期短、养护维修简便等优点，但是受沥青本身材料特性局限，较刚性路面强度和刚度都比较小，尤其在通车后期，容易出现裂缝、车辙、坑槽等病害，直接影响行车速度和行车安全，虽然初始投入小，但是后期维修成本高。至于刚性路面，施工中显然包含更多的步骤和更复杂的工艺，对质量控制水平了较高的要求。其最大的缺点依然是施工工期长，甚至数倍于柔性路面，且施工后短期内不能开放交通，对于工期紧张的项目显然不能选择刚性路面。目前，国内道路普遍面临交通量大、货车超载、重车比例高等问题，在工期允许的情况下，选择刚性路面更能解决重载交通所引起的材料疲劳、损坏与车辙变形问题。

参考文献：

[1]孙立军.《沥青路面结构行为理论》，同济大学出版社，2003年版.

[2]万德臣、王春生、武鹤.《路基路面工程》.北京：高等教育出版社，2005版.

[3]吴旷怀，王端宜主编，道路工程[M].中建筑工业出版社，2011.

作者简介：

何合明（1962.9-），男，湖北孝感人，湖北工程学院后勤保障办公室，从事宿舍管理，工程师，一级建造师。