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第四章沥青路面早期病害的产生原因6

4.1裂缝6

4.2路面推移6

4.3泛油和油斑8

4.4车辙8

4.5路面设计不合理9

4.6路面施工方法不当10

4.7养护管理及其它原因12

第五章沥青路面早期病害的防治方法13

5.1沥青路面设计要合理13

5.2严格控制施工质量13

5.3加强路面养护15

结束语18

致谢19

参考文献20

第一章　绪论

汽车在路面上行驶，除了克服各种阻力外，还会通过车轮把垂直力和水平力传给路面，在水平力中又分为纵向和横向两种。

另外，路面还会受到车辆的振动力和冲击力作用，在车身后面还会产生真空吸力作用。

在上述各种外力的综合作用下，路面结构内会产生大小不同的压应力、拉应力和剪应力。

如果这些应力超过了路面结构整体或某一部分组成的强度，路面就会产生沉陷、波浪、断裂、松散和磨损等现象。

另外，路面结构袒露于大气和自然环境之中，经常会受到温度和水分变化的影响，其力学性能也就随之不断发生变化，强度和刚度不稳定，路况也时好时坏。

由上述分析可知，必须不间断地采取适当的措施预防和处理这些病害，以保持路面具有一定的强度、刚度及稳定性，保持路面结构具有足够的抗疲劳强度以及抗老化变形积累的能力，确保其耐久性；

且使路面平整、完好，路拱适度，排水畅通，行车顺适、安全。

第二章沥青路面的特点

沥青路面属于柔性路面，其力学强度和稳定性主要依赖于基层与土层的特性。

2.1沥青路面对基层的要求

沥青路面宜采用石灰粉煤灰砂砾基层。

因为它不仅强度高，板体性好，而且还能缓冲行车荷载的震动与重复作用，受路基水温变化的影响也小，抗冻性由于沥青路面的抗弯拉能力较低，要求基础有足够的强度和稳定性，因此翻浆路段的土基必须事先处理，强度不足的中段要予先补强。

在有冻胀现象的地区通常须设置防冻层，以防止路面冻胀产生裂缝。

修筑沥青路面后，由于隔绝了土基与大气间气态水的流通，改变了路基路面结构的水湿状态，路基路面内部的水分可能积聚在沥青结构层下。

因此，必须强调基层的水稳定性。

在道路施工中经常碰上在旧路上改建加铺沥青表层的情况或者采用较薄沥青面层时，应注意采取加强层间联系，防止水平力所引起的滑移现象。

2.2沥青路面对材料的要求

修筑沥青路面一般要求等级高的矿料，等级稍差的矿料借助于沥青的粘结作用，也可用来修筑路面。

当沥青与矿料之间粘附得不好时，在水分作用下会逐步剥落。

因此，在潮湿地区修筑沥青路面时，应采用碱性矿料，或采取一定的技术措施提高矿料与沥青间的粘结力。

2.3沥青路面对温度的要求

沥青类路面施工时要求温暖的气候条件，各工序要紧密配合。

沥青路面完工后，通常要求有一定的成型期。

例如对于沥青贯入式路面与沥青表面处治路面，要在交通滚压的情况下逐步成型，在成型期内必须加强初期养护。

在整个使用期间，沥青路面均需及时维修和保养。

由于新旧路面一般能很好结合，使得沥青路面不仅容易修补，而且适宜分期修建。

第三章沥青路面早期病害的种类

沥青路面在车辆荷载与自然因素（如雨、雪、温度变化以及路基土质、水文状况差异等）反复作用下，将产生塑性变形积累、剪力弯拉应变和弹性疲劳等现象。

随着交通量的增长，行车荷载的加大，使用期限的延长，或基于设计施工不妥，维护不当不及时，均将发生损坏或破坏。

常见的沥青路面损坏有：

裂缝、松散与坑槽、脱皮、沉陷、油包、泛油、翻浆、啃边等。

3.1裂缝

裂缝是沥青路面常见的一种损坏现象，指开裂为3～5mm宽的路面缝隙，通常有发裂和较规则的纵、横裂缝。

发裂指逐层出现少数孤立或环状相连的纵向小裂纹。

纵、横裂缝指发生在面层的纵、横向的规则裂缝。

纵缝一般多在双坡道的中线附近区域，而横缝间距呈现一定规律。

3.2松散与坑槽

面层结合料不足或其粘结力低，或行车荷载的反复作用，部分较软弱细料被磨损、辗碎，导致细料随行车水平力作用及风力散失，粗骨料外露松动，进而失去嵌锁而松散开来的现象，称为松散。

松散出现后，松散的材料不断被行车前进中的轮后真空吸力及风力、雨水冲刷所带走，逐渐成凹坑进而形成坑槽。

一般指直径或宽度小于20cm，深度在3cm以上的坑洞。

3.3脱皮

路面保护层或封层脱落，常表现为麻面（路面矿料局部散失、粗细不匀、呈麻点状）、磨耗（骨料棱角磨成圆滑或平滑状态），露骨（较粗的集料也散失，粗骨料外露）。

3.4沉陷

沉陷是指路基发生变形而影响到路面变形产生大塌落而路面结构不损坏的一种病害，塌落深度3cm以上，面积2m2以上。

3.5油包

油包是指路面局部隆起，形成高于路面3cm的包块。

油包分为硬油包和软油包，硬油包是底层稳定，由于面层细料多，油大所致。

软油包是由于底层含水量大或底层浮土太厚，使表层同底层间形成两张皮。

3.6泛油

泛油是指沥青路面沥青用量过大，高温季节被挤出表面形成油层。

3.7翻浆

翻浆是路基因冰冻水分聚集，春暖时车辆多次重复作用下，路面完全变形，路基泥浆大量浮出的严重破坏现象。

主要是由于地下水过高，路基排水不良，基层水稳定性差，面层漏水引起泥浆上翻。

3.8啃边

啃边是指路面边缘材料破损或形成坑洞。

由于面层和基层宽度不足，边缘不密实，排水状况不良，辗压不到边不密实引起的病害。

第四章沥青路面早期病害的产生原因

沥青路面的病害产生是多种因素综合作用的结果，其种类繁多，但主要表现为裂缝、车辙、沉陷、坑槽、唧泥、泛油、波浪、拥包、表面磨光、松散剥落等。

现就沥青混凝土路面最常见的裂缝、路面推移、泛油和油斑、车辙产生的原因进行分析。

4.1裂缝

裂缝是沥青混凝土路面最常见的病害之一，按其形状又基本分为横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝和反射裂缝四种：

4.1.1横向裂缝

裂缝与路中心线基本垂直，缝宽不一，缝长贯穿部分路幅或整个路幅。

裂缝一般比较规则，每隔一定的距离产生一道裂缝，裂缝间距的大小取决于当地的气温和沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能。

4.1.2纵向裂缝

裂缝走向基本与行车方向平行，裂缝长度和宽度不一。

主要集中在行车道轮迹分布密集处，因为高速公路交通渠化分明，轮迹位置及轮迹分布范围较小，大车、慢车、重型车辆全部集中在行车道上，快车、小型车，轻型车行驶于超车道机会明显增多，超车道上荷载较小，交通量相对较小，纵向裂缝也较小，纵缝缝宽一般在5~10mm，靠近标线或位于车道中央，且绵延几十M，甚至数百M。

常以单条裂缝形式出现。

产生的原因有两种可能性，一种情况是沥青面层分路幅摊铺时，两幅接茬处未处理好，在车辆荷载及大气因素作用下逐渐开裂；

另一种情况是由于路基压实度不均匀或由于路基边缘受水侵蚀产生不均匀沉陷而引起。

4.1.3网状裂缝

裂缝纵横交错，缝宽1mm以上，缝距40cm以下，1m2以上。

4.1.4反射裂缝

基层产生裂缝后，在温度和行车荷载作用下，裂缝将逐渐反射到沥青表面，路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。

半刚性基层的开裂通常由温缩或干缩引起，多数情况是在基层铺筑后，由于未按规定及时养生或未及时铺筑沥青面层，使基层长期暴露在大气中，在降温和水分联合作用下而开裂；

当然也可能是在铺筑沥青面层后，路面在使用过程中，由于温度骤变使基层的日温差超过某一范围致使其温度应力超过其抗拉强度而断裂。

后者一般发生在沥青面层较薄且日温差较大的地段。

笔者在郊环线病害发生地点实际观察过发现，在“白改黑”路段和桥头回填路段反射裂缝病害比较普遍，究其原因，“白改黑”路段原设计“白色”路面设计年限和标准相对现在而言低，且路基设计标准也是参照以往的交通情况和要求，在沥青路面施工后，重交通荷载下，“白色”路面产生裂缝，反射到沥青路面；

桥头回填路段主要是因为软基路段不均匀沉降引起的裂缝直接反射到沥青路面。

另外，行车荷载的作用加速裂缝的发展，二灰碎石在施工及运营中由于种种原因会产生细微裂纹。

根据断裂力学理论，半刚性基层内存储的能量由行车荷载提供，并通过裂纹失稳扩展消耗能量，这个过程不断反复进行，使独立的裂纹扩展为数条贯通宏观裂纹，直到形成小裂缝，最后成为贯穿裂缝。

这是行车道裂缝多于超车道，交通量轴载次数大的裂缝多于交通量小的原因所在。

由于沥青面层存在孔隙，路面和绿化带水分渗入，在行车荷载作用下裂缝处出现唧泥现象。

二灰碎石因水而剥落，松散致使路面结构承载力不足，出现啃边现象，并可能发展成缝边网裂或坑塘、沉陷等。

4.2路面推移

沥青混凝土面层推移，主要是指混合料在道路的纵向发生位移，它可能是在施工期间发生或者是在道路通车一段时间后产生，尤其在高温天气下。

4.3泛油和油斑

泛油和油斑是指沥青混合料中粘结料集中到局部地方，最直接的判断方式就是在道路轮迹处出现发亮的纵向条纹，在施工铺设和通车后阶段都有可能出现。

路面推移以及泛油和油斑这两种病害产生的最主要的原因是混合料离析。

混合料发生离析时，粗集料和细集料分别集中于铺筑层的某些位置，使沥青混凝土不均匀、配合比级配与原设计不符，混合料失去原设计达到的粘接力就形成了路面推移，而混合料的不均匀还会导致集料和沥青分离，沥青集中到一处形成泛油和油斑。

混合料离析又是由什么引起的呢？

a.沥青混合料本身的原因：

配合比设计若采用间断级配、大粒径较粗级配均易产生集料的离析；

沥青用量偏大也易产生离析；

b.混合料拌和过程、运输、摊铺过程中的离析：

拌和温度过高，连续式拌和均易产生离析。

当拌和料被放入运输车时，将有一部分骨料流向车厢的侧面，造成粗细集料集中现象。

同时热量损失在运输车厢周边立刻出现，在改性沥青路面中，由于要求温度高，这样的现象就越明显。

在热混合料运输中，尤其是运距越长，越会造成车厢底、侧及顶面温度降低。

卸料时料在顶面温度低的料落在摊铺机受料斗的两侧，当料车卸完料以及受料斗中料堆接近消失时，两侧冷料向内落下，被输送带送到后面的分料室，并被整平，整平板不可能使较冷的混合料与高温混合料一样固结。

在摊铺层上就会出现离析小面积，由于每一车料都可能产生这种由于温度差异而造成的离析破坏，周期性的破坏现象也就更加明显。

摊铺后路面材料和温度的离析将直接造成压实后路面空隙率的不均匀。

4.4车辙

车辙一般是在温度较高的季节，沥青面层在车辆的反复碾压下产生永久变形和塑性流动而逐渐形成。

它通常是在伴随沥青面层压缩沉陷的同时，出现侧向隆起，二者组合起来构成的。

路面的永久变形主要发生在沥青面层中。

因此，为了延缓车辙的形成，主要应从提高沥青面层材料的高温稳定性来着手考虑。

此外，车辙的严重程度与沥青面层的结构组成和配合比有极大关系，ⅱ型沥青混凝土路面自身的抗车辙能力比ⅰ型好的多。

上海市中心城区的沥青路面车辙病害也较普遍，大部分集中在公路交叉口，车辆来往多，高温天气路面下受碾压严重更容易出现车辙，修补更换新的沥青混凝土后，但未经严格保养就投入使用，在新的碾压下又会出现车辙，往往出现恶性循环。

4.5路面设计不合理

4.5.1结构设计不合理

沥青面层结构选用不当，混合料类型不合理。

根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足寸水不渗等要求。

宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料。

尽量采用小粒径沥青砼，以提高路面的防渗性。

对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗入。

4.5.2油路补强段的路面厚度考虑不足

在某些道路的施工中，我们会遇到利用旧路的线位及结构层施工的情况。

按照公路补强设计的一般要求和科学态度，宜先对所利用的路段状况进行客观评估，根据旧路的状况（特别是强度弯沉指标）确定利用旧路的方案及补强厚度。

如果设计单位没有认真细致的调查，大致给出一个补强厚度及路段桩号就草草了事，结果就会导致许多补强路段补强后弯沉值大于设计值，造成新路强度不足，早期破坏严重。

4.5.3岩石路段石质类型确定有误

在路基设计中，由于没有足够的地质钻探资料，仅靠地表情况判断石质类型，容易出错。

如某条公路，原设计为石方路段，仅用15cm水稳砂砾做整平层，未设置半刚性基层。

实际开挖后，路基为泥质页岩及风化岩，施工单位照图施工后，由于雨水渗入，导致泥质页岩及风化岩软化，沥青路面结构强度不足，会出现大面积网裂。

4.5.4路面厚度设计问题

路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次。

设计单位为了计算方便，一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量与另一定型的非标准车交通量，然后将确定车型的非标准车的轴次，换算成标准车轴载的当量轴次，最后用设计年限内的当量轴次，计算路面设计弯沉及结构厚度。

笔者经过大量上路观察认为：

在非标准车向标准车轴载换算的过程中，实际上不管是按标准车的轴载还是非标准车的轴载，尤其是非标准车的轴载，车辆的实际轴载远大于设计轴载（货运车辆绝大多数为超载运输），而由当量轴次的计算公式得知，当量轴次与轴载化比的4.35次方成正比。

由此得知设计路面实际随的当量轴次远远大于作为其设计依据的设计年限内的累计当量轴次。

即现阶段新建路面早期破坏情况较多的症结之一所在——道路在短期内（如1—2年）己达到设计年限内的累计当量轴次。

4.6路面施工方法不当

路面施工过程是其质量形成的关键环节。

直接影响面层质量的施工环节主要是面层本身的施工、基础施工及相关联接层施工。

4.6.1路面施工

在沥青路面施工中对原材料检验不严，对沥青混合料的配合比控制不够，特别是矿粉和沥青用量不准，使沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等。

施工机械设备陈旧、不配套，使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、平整度等受到很大影响。

沥青混合料加热温度过高。

沥青和矿料拌和时，沥青便被矿料的高温灼焦、沥青老化，使路面强度不足，产生松散、坑槽等病害。

沥青碾压温度过高。

造成温度过高的原因有两种情况：

一是沥青混合料出厂温度超过规范规定的上限值；

二是沥青混合料出厂温度虽然在规定的范围内，但接近高限，如果运距较短，沥青摊铺碾压又很及时，就会使碾压温度超过规范高限。

如果碾压温度过高，混合料就压不实，就会出现推移，发生微裂。

4.6.2基层施工

除沥青面层本身产生的裂缝外，道路基层影响也是一个重要因素。

现在的道路建设多采用刚性基层，如水泥、石灰稳定土等。

石灰和水泥材料本身具有一定的温缩和干缩性、冻胀性等。

在冰冻地区的沥青路面上会出现由于路基冻胀引起的裂缝。

在路基稳定土施工时，若拌和不均匀或含水量过大，容易造成路基出现温缩或干缩裂缝，并逐渐向上穿透直至沥青面层，出现反射裂缝。

基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层。

基层的强度及稳定直接关系面层的强度和稳定性。

基层施工的主要问题有：

基层、底基层、路面表面清除不干净。

在铺筑上一结构层前，若路面结构层及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干净，在雨水作用下，浮层细料变软被行车挤压造成的高压水流冲刷成浆，进而波及到沥青面层表面。

基层松铺系数（或基层标高）控制不严导致的二次补加层，因二次补加层与下层基层无法紧密连接，自身厚度又较小，因而极易松散，进而引起沥青层的网裂、松散、坑槽等破坏。

因此，建议补加层用含油沥青混合料（即茌料）代替。

在最大干密度确定的情况下，基层的压实度与混合料中粗、细集料的比例特别是粗粒料的含量密切相关。

当粗粒含量很大时，即使压实度超过100%，并不表示该基层已经密实。

因此，要适当增大碾压吨位、增加碾压遍数，确保基层达到规定压实密度。

4.7养护管理及其它原因

4.7.1养护不及时

沥青路面在行车作用下出现小面积松散，个别坑槽后，未及时进行养护，特别是采用层铺法施工的贯入式路面和表面处治，初期及时养护更为重要。

4.7.2养护方法不当

有些养护人员，在沥青混凝土路面上采取人工喷油（或洒布机喷油）、人工洒料方法进行养护，结果破坏了原路面的平整度，甚至由于喷油不够，用油量控制不平，造成泛油、推拥、松散等病害。

4.7.3其他方面原因

未严格按基本建设程度办事，前期工作滞后，路面设计方案研究、实验不够。

未实行招投标；

一些无路面施工经验、无路面设备和技术力量的施工队伍承担路面施工；

监理有职无权，无法严格监理。

不按施工技术规范要求施工，赶工期，搞献礼工程。

第五章沥青路面早期病害的防治方法

沥青路面早期病害的防治必须从设计的合理性，施工过程的质量控制以及沥青路面成型的各阶段加强养护管理工作。

5.1沥青路面设计要合理

设计单位设计前要认真勘察研究路线的地质、水文情况、自然条件、当地材料，实事求是地对路面进行设计，保证路基、路面有足够的强度、整体稳定性和水温度稳定性。

5.2严格控制施工质量

沥青混凝土路面施工时施工方、监理方应严格控制施工工艺，严格按照施工质量规范要求控制施工质量，施工过程中应注意的问题如下：

5.2.1路基填料及压实

路基路堤填料，应采用砂及塑性指数符合规范的土质。

液限>

50、塑性指数>

26的土质，一般不宜作为路基的填土。

路基施工时，应通过实验段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度、相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织。

施工前，应采取有效的排水措施，以确保路基的干燥程度。

5.2.2路面基层施工时应注意的问题

应严格按照JTJ034-2000《公路路面基层施工技术规范》的要求，进行底基层和基层的施工，以确保路面基层的标高、横坡、强度及严整度达到设计要求。

基层施工完成后，应采用不透水薄膜或湿砂对其进行养护，也可以喷洒沥青乳化液进行保护。

5.2.3压实机械的压实方式及操作选择

沥青混合料的压实，振动压路机的频率可选用33-60Hz，最佳频率为45-50Hz；

沥青混合料联结层、磨耗层的压实，振动压路机的振幅可选用0.35-0.88mm，最佳振幅为0.4-0.6mm；

根据速度与频率的关系、铺筑层厚度、材料种类以及级配构成因素，振动压路机最佳碾压速度应以6-8km/h为宜。

5.2.4纵横向接缝的碾压

纵向接缝碾压时，压路机应先在己压实的路面上行走，同时碾压新铺混合料10-15cm，然后再碾压新铺混合料，跨过已压实的路面10-15cm，最后将接缝碾压密实；

横向接缝碾压时，压路机应位于已压实的混合料层上方，伸入新铺混合料的宽度应≯20cm，碾压时每碾压一遍向新铺混合料移动约20cm，直到压路机全部向新铺面层上碾压为止，最后进行正常的纵向碾压。

5.2.5接缝处措施

纵向接缝：

两条摊铺带的接口处，必须有一部分搭接，才能保证该处与其他部分具有相同的宽度，且搭接的宽度应前后一致。

横向接缝：

相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1m以上，并从接缝处继续摊铺混合料。

摊铺前，应用3m直尺检查己铺路面端部的平整度，若不符合要求应子以清除。

新混合料的摊铺，应先调整好预留高度，待接缝摊铺层施工结束后再用3m直尺检查平整度，若不符合要求，应在混合料尚未完全冷却时立即处理，以保证横向接缝处的路面平整度。

5.2.6沥青碎石离析的施工控制

沥青路面施工中的离析是影响路面质量的另一关键因素。

沥青碎石粗集料一旦形成集中，在碾压过程中，集料非常容易被压碎，骨料表面积增大,改变了原设计的路面配合比，油料偏少，造成集料碾压成型后松散，破坏路面结构，从而影响路面强度、行车安全、行车效果以及道路使用寿命；

粗集料集中，局部密实度差，孔隙率高，容易使路面形成积水，影响路面质量；

粗集料集中，影响路面平整度及路面外观美感。

因此，离析会对路面质量造成多方面的影响。

而产生离析现象的原因，主要是由摊铺机结构、供料方式、摊铺技术和沥青混合料质量等造成的。

为了避免沥青混合料出现规律性离析现象，应从以下几个方面进行控制。

5.2.7沥青混合料的摊铺

为了避免沥青混合料产生离析，在摊铺中应采用以下措施：

尽量采用具有大直径、低转速螺旋布料器（低速大扭矩马达）的摊铺机；

降低螺旋布料器的高度，并使混合料的高度超过螺旋布料器（即满埋面料器）。

这样既可以提高螺旋布料器的输送率，降低转速，减少不同物料颗粒之间的惯性差异，还可以减少不同宽度位置上的横向离析和物料上下滚动产生的纵向离析，使螺旋面料器上部不暴露在空间，也不会由于上抛而产生面层离析。

5.2.8摊铺宽度

用摊铺宽度为10.5m的摊铺机摊铺路面后，骨料离析现象相当严重，路面左右两侧大骨料占64%，而路面中间仅占35%，均超出规定的级配范围。

因此，摊铺宽度较大时，应采用多幅摊铺的方式，每幅宽度最好不超过6-7m，这样可以降低离析。

在摊铺中，对表面层出现的离析现象应及时补救，如采用人工细筛的方法，筛出适量细沥青混合料洒在出现离析的表面层，并及时碾压，以缓解离析对路面质量的影响。

5.3加强路面养护

总结沥青路面的修建与使用经验可知，路面从修建到破坏，一般分为三个时期，即成型稳定期、正常使用期与老化破坏期。

沥青混凝土路面和沥青碎石路面碾压后即稳定成型，达到强度要求。

但对于层铺法施工的沥青表面处治和贯入式路面则需一定时间的成型稳定期。

在成型稳定期间路面的强度较低，有一个返油过程，易形成泛油、松散等病害，故此应该注意成型稳定期的养护。

沥青路面早期病害的处理方法如下：

5.3.1裂缝的处理方法

裂缝的产生主要是路面整体强度不足以适应实际交通负荷，开始表征多在不利水温状况的季节出现，较规则的纵横裂缝，则是因路面结构层组合不当而产生，当灰土基层处理不当时，也会引起路横向裂缝。

对裂缝的处理，可根据轻重采用