沥青路面破损成因机理与评价分析方法

中图分类号：U416.01 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0211-01

公路沥青路面在修建中应用较广，其优点主要表现为施工周期短、表面平整、无接缝、噪音低、坚实耐磨、行车较舒适、维修养护方便等优点。在层状弹性理论基础上，沥青路面在设计过程中考虑了耐久性，但是其破损现象在设计使用年限内仍存在。

沥青混凝土路面在投入使用一段时间后会出现路面的各种破坏。沥青路面的早期破损是指在设计寿命期前1/4～1/3期间内，沥青路面所发生如开裂、松散、变形及泛油、翻浆等各种沥青路面的早期破损既影响交通运输正常运行，又造成巨大的经济损失。沥青路面早期破坏的成因比较复杂，涉及设计、施工、养护、管理等方面。

1 破损成因机理

1.1 设计阶段

沥青路面的一些人为因素，在设计和施工过程中通过严格管理就可以尽可能减少或避免。这些人为因素包括设计方面与施工方面：在设计方面，所采用的路面结构和沥青混凝土混合料配比不够合理；在施工方面，不同路段的施工质量存在差异，路面施工过程中所使用的原材料质量较差，容易引起沥青混凝土路面强度、稳定性降低，从而导致路面出现裂缝、坑洞、混合料离析等破损现象。

设计方面存在如下几方面原因：

⑴对设计道路交通量的估算不够准确，以至于计算累积当量轴次不准确，如果对交通量的增长速率估算不准确或者实际值偏大，都能导致设计荷载低于实际荷载，道路在超载状态下运营而导致破坏。

⑵材料参数在设计过程中由于取值不对，比如各结构层的抗弯拉强度、抗压回弹模量在没有通过实验的情况下，而取了规范值，从而导致与实际情况不符合，可能出现取值偏大的情况，则容易造成路面的整体强度不足，从而导致路面在行车荷载作用下产生破损。

⑶未有充分考虑路面的结构组合，比如层沥青面层和半刚性基层（尤其是二灰类的材料）下面没有设置下封层，从而使半刚性基层产生伸缩裂缝，最终使沥青路面发生反射裂缝的破损。

⑷在设计时，沥青混凝土面层所采用的厚度较小，而基层厚度满足的情况下，基层主要承受面层行车荷载的垂直压力，行车对路面产生的剪力作用基层不能承担，从而导致在交通量较大的情况下，路面产生破损。

1.2 施工阶段

道路沥青路面的早期破损现象在施工方面出于各种因素，比如施工机械存在差异、施工人员的素质不尽相同、施工条件的不断变化，都能使道路沥青面层在施工上出现施工不当，从而使道路沥青路面容易产生破损，并且道路的基层与底基层在施工过程中也遗留下了一些容易引起路面破损的因素。

⑴地基基础发生沉降

穿越沼泽、淤泥、水田等软土地基，对公路建设来说是不可避免的，由于软土路基在修建沥青路面之前未处理完全，或者软土地基上的路基未修好，这些都能导致公路路基发生失稳以及沉降，最终使沥青路面产生较严重的破损。

⑵公路路基的压实不足

施工过程中对公路路基进行压实，能使路基的稳定性与强度得以提高，因此路基的压实是一道重要的工序。如果对路基的压实不充足，就会对道路的各结构层的承载能力产生影响，道路路面在汽车荷载作用下，容易产生不均匀沉降以及道路结构的松散，从而使道路沥青面层出现裂缝。实际情况中，“桥头跳车”就是由于路基与桥台的衔接处未压实充分，从而导致路面出现坑洞、裂缝等现象，以及桥头跳车等现象。

⑶路面基层施工质量较差

路面基层由于施工或养护不当都会出现破损。主要有裂缝、龟裂、反射裂缝等。

⑷沥青面层自身的破坏

这是出现沥青面层早期破坏的重要因素，这些影响因素又可以分为如下几种：

①沥青混合料中粗细集料分布不均造成的破损

沥青混合料未混合均匀造成局部粗集料过于集中，细集料不足，造成面层压实困难，沥青混合料中粗集料未被沥青充分包裹，沥青面层容易松散。局部细集料过于集中，而粗集料不足，高温稳定性低，容易产生拥包、车辙等病害。

②压实度不足引起的沥青路面的破损

压实度是影响沥青路面耐久性关键因素，沥青路面质量的好坏与压实度的大小直接相关。在施工时未达到压实度标准，通车后沥青面层容易产生严重的水损害。

⑷进场原料

①所用沥青质量不达标

铺筑沥青路面主要由沥青结合料、矿粉、细集料、粗集料等材料拌和形成的沥青混合料。拥有良好的粘结力、水稳定性、高低温稳定性、抗老化性的沥青至关重要。沥青路面早期破坏的重要因素之一是沥青材料性能不达标。

②集料的磨耗值、压碎值等重要指标不达标，或酸性集料被使用，降低沥青混合料的稳定度，导致剥落破损等早期病害在沥青路面出现。

③影响沥青混合料质量较重要的因素是矿粉的细度，当矿粉与沥青混合时，其之间的相互作用对沥青混合料的抗剪强度有一定的影响，矿粉的质量的好坏直接影响沥青与矿粉的粘结力。

1.3 自然因素

不同的地理环境对沥青混凝土路面也会产生不同的影响，水和温度是最重要的影响。

路面渗水是导致沥青混凝土路面损害的一个很主要因素。降水（雪）、路面积水、地下毛细水挤压升高，车辆反复荷载后，沥青与混合料界面被水侵入，在沥青混合料中产生水膜，将集料粘结在一起的沥青粘结力迅速减少，汽车荷载作用时间一长，粘附在其他混合料上的沥青被剥离，沥青混合料的整体强度和稳定性明显减少，产生了坑洞、松散、泛油、唧浆以及车辙等病害。

温度影响沥青混凝土路面产生裂缝的原因有极端最冷天气、过快的气温下降、持续的低温天气、气温的反复升降。

温度的突然下降，沥青面层内部的温度应力会因为沥青面层的收缩而产生，沥青混凝土的极限抗拉强度无法平衡温度应力时沥青面层出现裂缝。

2 沥青路面评价分析方法

参照沥青路面养护技术规范，将公路沥青路面的性能评价指标分为路面破损指标、平整度指标、路面强度指标、路面抗滑指标、车辙指标和交通轴载指标。

其中路面破损指标是用来表征路面破损的程度，与路面的破损类型、严重程度、破损密度有关，采用路面状况指数PCI进行评价的，PCI的数值范围为0～100，其数值越大，说明路面状况越好，路面破损状况评价标准分为优（PCI≥85）、良（70≤PCI85）、中（55≤PCI70）、次（40≤PCI55）、差（PCI40）。

路面平整度指标用行驶质量指数RQI来表示，与国际平整度指数IRI有关，RQI数值范围为0～10，其数值越大，说明沥青路面的平整度越好。

沥青路面强度是采用路面强度指数SSI进行评价，SSI为路面设计弯沉值与路段代表弯沉值的比值，SSI值越大，说明路面强度越高。

路面抗滑性能对汽车行驶的安全有着直接的作用，汽车在高速行驶状态下，如果路面表层抗滑性能低下，就会使汽车的制动失效导致事故发生，尤其是在多雨潮湿地区的公路上，发生交通事故的频率较高。

车辙是公路路面产生破坏的主要形式，车辙指标是用来表征路面的功能性破坏，车辙指标的数值用车辙深度的倒数来表示，数值越大，说明路面产生车辙的现象越轻。

交通荷载是路面产生破坏的直接因素，交通轴载的累积作用能使路面结构强度逐渐下降，从而产生疲劳破坏，交通轴载指标用设计年限内一个车道上累计当量轴次第t年后的剩余百分百来表示，其取值范围为20～100，其值越大，说明路面的性能越好。

公路沥青路面通过对路面破损指标、平整度指标、路面强度指标、路面抗滑指标、车辙指标和交通轴载指标进行综合评价来确定路面的行驶状况，其综合评价指标采用PQI表示，PQI的数值越大，说明道路行驶状况越好。其综合评价标准分为优（PCI≥85）、良（70≤PCI85）、中（55≤PCI70）、次（40≤PCI55）、差（PCI40）。

3 小结

沥青路面损坏评价能帮助公路管理人员了解公路路面现状，能帮助公路养护人员进行良好的公路养护与维修，节约养护维修工程费。在未来的公路行业中必将发挥出更加重要的作用。

参考文献

[1]《公路沥青路面养护技术规范》JTJ073.0―2001