瀝青混凝土路面具有表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動小、噪聲低、施工斯短、養護維修簡便、適宜于分期修建等優點,因此獲得越來越廣泛的應用。在高速公路的建設中,我國的絕大部分高速公路都采用瀝青混凝土路面。隨著國民經濟快速、協調發展,我國道路交通量日益增大,車輛迅速大型化且嚴重超載,使公路路面面臨嚴峻的考驗。現有高速公路的有效服務時間普遍未能達到其設計使用年限,常常在通車2~3年便出現了較為嚴重的早期破損現象。在當前公路建、養資金嚴重不足的情況下,研究瀝青路面的早期破損原因及防護具有特別重要的現實意義。
1.瀝青路面早期破損的類型
1.1橋頭跳車
橋頭跳車一般是臺背填土壓實不足,導致填土在臺背后數十米范圍內下沉。其特征為:沉降在行車方向是漸變的,延續距離相對較長,路面的整體強度未受破壞,路表面也少有損壞,但行車時具有明顯的“波浪”感。
1.2沉陷
沉陷一般是由基層局部成形不足,強度不夠,在行車載荷和自然因素等作用下形成的。對于大面積沉陷往往是由于路基(高填方地段)不均勻沉降或局部滑移面引起的。
1.3裂縫路面
裂縫是路面早期破損最常見的病害之一,它的危害在于從裂縫中不斷進入水份使基層甚至路基軟化,導致路面承載能力下降,加速路面破壞。
1.3.1橫裂縫橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類。荷載性裂縫是由于路面設計不當和施工質量低劣,或由于車輛嚴重超載,致使瀝青面層或半剛性基層內產生的拉應力超過其疲勞強度而裂縫。非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式,它有兩種情況:瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫。一般認為這種裂縫不可避免,對路面的整體性沒有損害。
1.3.2縱裂縫縱向裂縫可分為兩種情況:一種情況是由于路基壓實度不均勻,路面不均勻沉陷而引起的,如發生在半填半挖處的裂縫。另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時,兩幅接茬未處理好,在行車載荷作用下,易形成縱縫。有時,車轍邊緣也會有縱裂縫。
1.3.3龜裂龜裂又稱網裂,通常是由于路面整體強度不足,基層軟化,穩定性不良等原因引起的,瀝青路面老化變脆,也會發展成網狀裂縫。一般多發生在行車道輪跡下。
1.4車轍變形
車轍是在行車載荷重復作用下,路面產生累積永久性的帶狀凹槽。
1.4.1結構性車轍由于荷載的作用,發生在瀝青面層以下包括路基在內的各結構層的永久變形。這種車轍寬度較大,兩側沒有隆起現象,橫斷面成凹字形。
1.4.2磨損性車轍由于車輛不斷地磨損路面,特別是大量重型超載車輛渠化行駛在主車道上,磨損路面也會形成車轍。
1.4.3流動性車轍在高溫條件下,車輪碾壓反復作用,荷載應力超過瀝青混合料的穩定度極限,使流動變形不斷積累形成車轍。這種車轍一方面車輪作用部位下凹,另一方面車輪作用甚少的車道兩側反而向上隆起,在彎道處還明顯向外推擠,車道線或停車線因此可能成為變形的曲線。
1.5坑槽
瀝青路面的坑槽往往都有一個形成過程,起初局部龜裂松散,在行車載荷和雨水等自然因素作用下逐步形成坑槽。
1.5.1壓實不足性坑槽一般情況是施工時混合料溫度太高,使瀝青老化,粘結力降低,脆性增加,導致壓實不夠,粘結不牢,在行車載荷作用下,形成坑槽;另一種情況是混合料溫度太低,攤鋪不均勻,壓實不充分,導致壓實度不夠形成坑槽。
1.5.2厚度不夠性坑槽路面下面層局部標高控制不嚴,導致瀝青上面層個別地方厚度不夠,在行車作用下,部分混合料易被“帶走”,形成坑槽。
1.5.3水損害性坑槽這種坑槽是瀝青混凝土路面早期破壞中常見的坑槽,其形成過程可歸納如下:
(1)在開始階段,水分侵入瀝青與集料的界面,以水膜或水氣的形式存在,影響瀝青與集料的粘附性。
(2)在反復荷載的作用下,瀝青膜與集料開始剝離。
(3)漸漸地,路面開始麻面、松散、掉粒。最后形成坑槽。 水損害破壞是瀝青混凝土路面在水或凍融循環的條件下,由于汽車輪動態荷載的作用,進入路面空隙中的水不斷產生動水壓力或真空負壓抽吸的反復循環作用,水分逐漸滲入瀝青與集料的界面上,使瀝青粘附性降低并逐漸喪失粘結力,瀝青膜從集料表面脫落(剝離),瀝青混合料出現掉粒、松散,繼而形成瀝青混凝土路面水損性坑槽。
1.6瀝青路面的表面功能衰減
瀝青路面的表面功能是指瀝青路面的平整、抗滑、噪音、濺水和水霧等。這里主要說明路面抗滑性能的衰減。 在我國,瀝青路面抗滑性能在通車后迅速下降主要有兩方面原因,第一是瀝青標號過大,針入度偏大,瀝青用量可能過多,路面漸漸泛油,構造深度下降,直到變成光滑的路面。第二是粗集料不耐磨,迅速磨光。