自然環境因素對瀝青路面的影響分析論文

自然環境因素對瀝青路面的影響分析論文

　　摘要：瀝青路面溫度穩定性差，在北方地區主要表現在夏季高溫時路面發軟、出現車轍，冬季低溫路面開裂等，文章結合實際分析了自然環境對瀝青路面的影響。

　　關鍵詞：自然環境；瀝青路面；影響；分析

　　自然環境對公路的影響主要表現在溫度和水的破壞兩方面。同時大氣中的空氣、陽光對瀝青路面也有重要影響。

　　根據觀測資料可知，由于路面對太陽輻射熱的吸收作用，瀝青路面的最高溫度可比氣溫高出23℃，陽光、溫度、空氣等大氣因素可以引起瀝青路面的老化，使瀝青喪失黏塑性。路面變得脆硬、干澀、暗淡而無光澤，抗磨性能降低，在行車荷載作用下相繼出現松散、裂縫以至大片龜裂。日照愈強烈、氣溫愈高、空氣愈是干燥和流通，則路面老化速度愈快。

　　1 溫度

　　1.1氣溫是引起路面裂縫的一個重要原因

　　若當地氣溫晝夜溫差大，就會使路面長期經受反復的膨脹和收縮，使物質內部的組織結構發生變化。隨著氣溫的降低，瀝青的黏滯度增高，強度增大，變形能力降低，此時易出現脆性破壞。氣溫下降，特別是急驟降溫時，瀝青層受基層的約束而不能迅速收縮就會生產很大的溫度應力，若累計溫度應力超過瀝青混合料的極限抗拉強度時路面便會開裂。在高溫條件或荷載作用下，瀝青路面會產生變形，其中不能恢復的部分形成車轍病害。如果得不到及時、恰當的維修，路面車轍病害將加劇路況的惡化，直接威脅行車安全，也會大大縮短瀝青路面使用壽命。

　　1.2驟然降溫引起的路面裂縫

　　如果路面的基層為半剛性基層，由于其自身剛度大，抗變形能力較差，在溫度驟然下降時會產生收縮變形，而其下臥層(土基或底基層)與該層之間的摩阻作用抑制了其收縮，從而在該層內部產生拉應力，當此應力超過其抗拉強度時基層就會產生裂縫。半剛性基層開裂以后，在瀝青面層與半剛性基層間的裂縫處會形成一個“薄弱點”，該點在荷載應力與溫度應力的共同作用下會使瀝青面層底面產生應力集中。如果瀝青面層較薄，則會引起開裂，隨之在行車和大氣因素的反復作用下，裂縫逐漸向上擴展。直至瀝青層表面。這種裂縫稱為反射裂縫，它一般為橫向裂縫。

　　1.3年溫差太大引起的路面裂縫

　　因冬季氣溫下降引起瀝青路面或基層收縮而產生的裂縫，其路面裂縫的原理與上述相同，一般為與道路垂直的橫縫。基層干縮或凍縮產生裂縫以橫縫居多。另外，瀝青混合料碾壓溫度太高或速度太快也會產生橫向裂縫。

　　對于已出現的裂縫，應采取以下措施：對較小的縱縫和橫縫，一般用灌注熱瀝青材料加以封閉處理。對于較大的裂縫。則用填塞瀝青石屑混合料處理。對于大面積的龜裂、網裂，通常采用加鋪封層或瀝青表面處置的方法進行處理。網裂、龜裂嚴重的路段在補強基層后重新翻修，瀝青面層常有因基層施工質量不高而引起的反射裂縫。因此，在基層施工中，及時的養護、良好的接頭處理及整體強度是有效防治瀝青面層反射裂縫的有效方法之一。為了延緩和減少反射裂縫的發生，可采取以下幾種措施：

　　①選用符合“重交通道路石油瀝青技術要求”的瀝青，或采用實踐證明行之有效的改性瀝青；

　　②采用適當的瀝青面層厚度，或在瀝青面層與半剛性基層之間設12cm～15cm的碎石過渡層；

　　③當采用二灰穩定粒料或灰土穩定粒料時，集料含量應控制在75％-85％，以增強抗裂性能；

　　④在半剛性基層頂面或瀝青層之間設置各種土工合成材料，或者提高瀝青混合料的抗拉強度和抗變形能力。

　　2 水破壞

　　水是危害公路的主要自然因素冰對路基路面的作用主要來自大氣的降水和蒸發、地面水的滲透以及地下水的影響。當路基內出現溫度差異時，在溫差作用下水還會以液態或氣態的方式從熱處向冷處移動和積聚，從而改變路基的濕度狀態。水浸濕路基可因其強度和穩定性的下降，使路基失穩，引起塌方、滑坡等病害。路基沉陷、沖刷、坍塌、翻漿，瀝青路面松散、剝落、龜裂等病害。都不同程度地與地表水和地下水的侵蝕有關。水的作用加劇了路基和路面結構的損壞，加快了路面使用性能的變壞，縮短了它們的使用壽命。所謂水破壞即降水透入路面結構層后使路面產生早期破壞的現象，它是目前瀝青混凝土路面早期病害中最常見也是破壞力最大的一種病害。水破壞的主要破壞形式有：網裂、坑洞、唧漿、轍槽等，水破壞的產生往往是由于施工中瀝青混凝土配合比控制不嚴、瀝青混合料拌合不均、碾壓效果不良等導致的瀝青路面空隙率過大所造成的。采用半開式瀝青混凝土表面層時，產生的水破壞尤為嚴重。   形成水破壞的原因分析如下：

　　(1)除瀝青混合料不均勻、空隙率過大有關外，還與瀝青和碎石間的黏結性能或有無抗剝落劑、交通量大小、重載車比重及公路沿線降雨量等因素有關。在中國南方潮濕地區，瀝青路面的水破壞數量及速度比北方干旱地區嚴重得多。近年來，部分高速公路開始采用改性瀝青或加抗剝落劑的SMA路面，雖然產生水破壞的數量和速度明顯改觀，但只要混凝土不均勻自由水能夠進入并滯留的地方也不同程度地產生了水破壞。

　　(2)在施工前原材料的選用必須規格、均勻、合理，配合比設計必須嚴密。在施工過程中必須注意瀝青混凝土拌合的均勻性，防止粗細集料離析。嚴格控制瀝青混合料拌合溫度、出場溫度及碾壓溫度，混合料拌合溫度過高會容易造成瀝青老化，與集料的黏附性也會明顯降低，嚴重時會造成面層局部色澤不一致等現象。據國外有關試驗數據表明，瀝青混合料的溫度低于90℃，實際上已不可能再被進一步壓實。再者，盡量通過使用高效配套的碾壓設備、增加碾壓遍數等提高壓實度以減小空隙率，空隙率大的位置越多水破壞現象越嚴重，設法加強瀝青面層間黏結力也是有效防治水破壞的措施之一。

　　(3)優化設計。瀝青面層層間應使用防水材料，無論是何種瀝青混合料，必然有一定的空隙率存在，就會遭受一定的水破壞。在瀝青面層表面涂上防水材料，形成一種不透水的薄膜封層，能使瀝青面層中因降雨而聚集的水大大減少。

　　在行車作用和自然因素影響下，瀝青路面還會出現：瀝青路面邊緣不斷卻損，參差不齊，路面寬度減小，這種現象稱為啃邊。產生的原因是路面過窄，行車壓倒路面邊緣而造成缺損邊緣強度不足，路肩太高或太低，雨水沖刷路面邊緣都會造成啃邊。對啃邊病害的處治方法是設置路緣石、加寬路面、加固路肩，有條件時設法加寬路面基層到面層寬度外20cm～30cm。

　　例如：羅夏(羅城——夏家營)所養護路段——晉祠特大橋全長2.6km，結構為預應力鋼筋砼箱梁，通車運營6年。由于2007年雨水較大且持續時間長，路面滲水現象嚴重，加之重型、大型車輛頗多，在車輛不間斷的重復碾壓及振動下，致使路面出現較為嚴重的推移、松散、坑槽、裂縫等病害。2008年4月份公司組織人員對其病害進行了集中處治，首對損壞部分路面進行了徹底洗刨，其次對橋面鋪裝層損壞部分進行了修復，同時對路面進行了重新鋪設，將其改為改性瀝青路面，最后對瀝青路面表面進行了微表處理，大大提高了瀝青路面防水能力和路面質量，大修后的瀝青路面通車運營良好，修復后至今未出現類似病害，節約了養護經費，同時大大提升了服務質量，社會反映良好。

　　3 全面質量管理，建養并重

　　要預防瀝青路面早期病害，必須從業主、施工、監理、養護、各個環節重視質量。嚴格按標準、規范、規程辦事，把好材料、工藝各個環節，嚴格各個檢查、試驗、監理、監督環節。采用有效的設備、機械；精心設計、精心施工。不合格材料，不入場。不合格設備，機械不使用。不符合要求的工藝，不開工。不虛該施工的時間，不作業。要進行充分調研，進行必要試驗，安排一定試驗路。不斷總結經驗。指導生產。

　　要不僅重建，也要重養。由于各種原因所潛伏的路面隱患，多在竣工后1-2年內顯露出來，因此應特別是重視路面竣工后至交、竣工驗收階段的養護管理，使路面得到及時養護。

　　(1)要經常保持路面清潔，無雜物和硬物存于瀝青路面上。

　　(2)要疏通排水系統，特別是雨季到來之前，以防積水滲入路基、路面，影響路面強度和穩定性。

　　(3)瀝青貫入式路面和瀝青表面處治，要加強初期養護，通過行車反復碾壓，促進油層穩定、成型。

　　(4)要及時養護，把病害消滅在萌芽期。

　　(5)要講究養護方法，瀝青砼、瀝青碎石等路面的養護，要用拌和好的瀝青混合料進行熱鋪、熱壓、及時開放交通，切勿采取噴油、撒料的層鋪法養護。

　　4 結束語

　　路面早期破損已成為瀝青路面的主要危害之一，早期病害一旦出現，維修起來不但費時費力，而且影響公路的正常使用，所以對于高速公路路面的各種病害應以預防為主，為有效預防病害發生，必須深入研究各種病害的形成機理、預防措施和處治方法，在工程施工中根據其成因從路基、基層施工、瀝青面層施工到原材料控制，有針對性地采取一系列預防和改善措施，同時按全面質量管理的要求，建立健全有效的質量保證體系，對施工全過程，每道工序的質量進行嚴格的檢查、控制，才能減少瀝青路面早期破損的發生，從而提高瀝青路面的建設質量。

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