浅析高速公路普通沥青路面早期破损及本产品（轻质防滑耐磨防腐沥青材料）的优点
【摘 要】本文主要介绍高速公路沥青混凝土路面的早期破损的类型、成因的分析。
【关键词】沥青路面 早期破损 成因
沥青混凝土路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工斯短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，因此获得广泛的应用。在高速公路的建设中，我国的绝大部分高速公路都采用沥青混凝土路面。随着国民经济快速、协调发展，我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化且严重超载，使公路路面面临严峻的考验。现有高速公路的有效服务时间普遍未能达到其设计使用年限，常常在通车2-3年便出现了较为严重的早期破损现象。在当前公路建、养护资金严重不足的情况下，研究沥青路面的早期破损原因及采用新材料改变沥青路面的缺陷具有特别重要的现实意义。
1 沥青路面早期破损的类型
1.1 桥头跳车 桥头跳车一般是台背填土压实不足，导致填土在台背后数十米范围内下沉。其特征为:沉降在行车方向是渐变的，延续距离相对较长，路面的整体强度未受破坏，路表面也少有损坏，但行车时具有明显的“波浪”感。
1.2 沉陷 沉陷一般是由基层局部成形不足，强度不够，在行车载荷和自然因素等作用下形成的。对于大面积沉陷往往是由于路基（高填方地段）不均匀沉降或局部滑移面引起的。
1.3 裂缝 路面裂缝是路面早期破损最常见的病害之一，它的危害在于从裂缝中不断进入水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。
1.3.1 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。一般认为这种裂缝不可避免，对路面的整体性没有损害。
1.3.2 纵裂缝 纵向裂缝可分为两种情况:一种情况是由于路基压实度不均匀，路面不均匀沉陷而引起的，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，在行车载荷作用下，易形成纵缝。有时，车辙边缘也会有纵裂缝。
1.3.3 龟裂 龟裂又称网裂，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。一般多发生在行车道轮迹下。
1.4 车辙变形 车辙是在行车载荷重复作用下，路面产生累积永久性的带状凹槽。
1.4.1 结构性车辙由于荷载的作用，发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久变形。这种车辙宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面成凹字形。
1.4.2 磨损性车辙由于车辆不断地磨损路面，特别是大量重型超载车辆渠化行驶在主车道上，磨损路面也会形成车辙。
1.4.3 流动性车辙在高温条件下，车轮碾压反复作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限，使流动变形不断积累形成车辙。这种车辙一方面车轮作用部位下凹，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，车道线或停车线因此可能成为变形的曲线。
1.5 坑槽 沥青路面的坑槽往往都有一个形成过程，起初局部龟裂松散，在行车载荷和雨水等自然因素作用下逐步形成坑槽。
1.5.1 压实不足性坑槽一般情况是施工时混合料温度太高，使沥青老化，粘结力降低，脆性增加，导致压实不够，粘结不牢，在行车载荷作用下，形成坑槽；另一种情况是混合料温度太低，摊铺不均匀，压实不充分，导致压实度不够形成坑槽。
1.5.2 厚度不够性坑槽路面下面层局部标高控制不严，导致沥青上面层个别地方厚度不够，在行车作用下，部分混合料易被“带走”，形成坑槽。
1.5.3 水损害性坑槽这种坑槽是沥青混凝土路面早期破坏中常见的坑槽，其形成过程可归纳如下:
①在开始阶段，水分侵入沥青与集料的界面，以水膜或水气的形式存在，影响沥青与集料的粘附性。
②在反复荷载的作用下，沥青膜与集料开始剥离。
③渐渐地，路面开始麻面、松散、掉粒。最后形成坑槽。
水损害破坏是沥青混凝土路面在水或冻融循环的条件下，由于汽车轮动态荷载的作用，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青膜从集料表面脱落（剥离），沥青混合料出现掉粒、松散，继而形成沥青混凝土路面水损性坑槽。
1.6 沥青路面的表面功能衰减 沥青路面的表面功能是指沥青路面的平整、抗滑、噪音、溅水和水雾等。这里主要说明路面抗滑性能的衰减。
在我国，沥青路面抗滑性能在通车后迅速下降主要有两方面原因，第一是沥青标号过大，针入度偏大，沥青用量可能过多，路面渐渐泛油，构造深度下降，直到变成光滑的路面。第二是粗集料不耐磨，迅速磨光。
2 沥青路面早期破损的形成原因
2.1 路面结构设计上的问题采用半刚性基层时只用弯沉控制设计，忽略层底弯拉应力是否合理。另外，设计时没有考虑防止反射裂缝问题，路基路面应作为整体进行综合设计。还有，结构层设计厚度太小也是导致路面早期破损的重要原因之一:路面面层受行车水平力和垂直力的综合作用，在面层结构内产生剪应力。从力学角度而言，这种综合作用越大，面层产生的剪应力就越大。对车辆在公路上的不同位置进行受力分析可知，在车辆启动、制动处，纵坡较大的坡道以及合成坡度较大的弯道内侧，路面面层所受车辆的水平力和垂直力的合力较大，较易发生剪切破坏。同时，据有关资料分析，剪彩应力对路面的破坏一般在路面表层的5-8cm范围内，随着深度的增加，其破坏影响逐渐消失。
2.2 目前国内大多数路面基层以水泥稳定或二灰稳定砂砾为主，由于料源有限且考虑经济因素就地取材，砂砾、碎石土等天然材料质量较差，使得路面基层质量难以保证。从路面材料情况来看，主要问题是骨料的表面特性、形状、磨耗值、级配不能满足使用要求，以及矿粉的质量难以保证，从而导致沥青混合料的内摩阻力和内聚力、粘结力下降，沥青路面也就极易发生早期破损。
2.3 施工质量问题
2.3.1 对透层油或粘层油的作用认识不够，造成各结构层间连续性和粘结性差，如为降低工程造价摊铺面层前基层不洒粘层油，或洒布工艺控制不严造成计量不准、油膜不均匀、不连续稠度；基层清扫不净，残余浮土、碎石、油污等形成隔离层。
2.3.2 面层铺筑过程中易出现压实度不足，造成面层内部孔隙率较大，使得沥青混合料粘结力、防水性能下降，如碾压设备不当或碾压遍数不够；拌和厂离施工现场较远，运距过长，运输途中沥青混合料热量损失较大，运至现场后温度不能满足铺筑要求；为保工程进度低温施工，或拌和过程中油温过高致使沥青老化。
2.3 路面渗水高速公路路面面层损坏的一个很重要的原因是由于路面渗水所引起的。天气降水渗到沥青面层中而排不出去，这样在汽车荷载及温度变化的作用下，沥青面层产生破坏。
2.4 超、重载运输问题。超、重载运输导致路面早期破坏、缩短路面设计使用寿命、增加额外补强或改建费用。因此，路面实际使用寿命与超限运输之间的定量分析，是一个不可忽视的研究课题。
路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一，各级高速公路管理部门都应引起足够的重视，并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工，有针对性采取一系列预防和改善措施，建议采用成熟技术的新材料，如采用石油树脂改性环氧材料生产的轻质防滑耐磨防腐沥青材料。它具有以下的优点:产品优点:
◆自重轻—结构设计考虑的重要因素,对于如桥梁，多层停车场，高架桥等的承重有很好的减负作用，大大延长原有的结构设计使用寿命。
◆高度耐磨—能抵抗最重度的磨损。
◆抗弯性能好—具有优异的抗拉和抗弯强度。
◆与钢材和混凝土等基面粘结力极强。对钢筋和混凝土等基面具有保护作用。
◆ 雨天防滑。本产品具有很强的防滑性能。防滑系数国外实测值达到0.77-0.84
◆ 耐化学品侵蚀—利用各种化学品进行十二个月的浸泡，对该产品没有影响，能对路面提供各种化学品的防污染防腐蚀保护。具体说明请看后面产品性能说明。
◆ 防水—不积水，为钢材和混凝土面提供防腐保护，防止沥青路面的水损害。
◆耐久性。能抵抗紫外线老化，使用年限长达20以上。
◆ 施工简单。无需大型机械设备，材料自身性能固化，维护简单。
物理特性:
标准密度:1.6
固化方式:化学固化
屈服强度:11.0n/mm2
与基面混凝土粘结强度:大于基面的粘结强度.
与钢板的粘结力度:>7.5/mm2
表面火焰扩散速度:1级
化学侵蚀抵抗特性(@20度,浸入12个月)
强碱 无影响
柴油 无影响
煤油 无影响
汽油 无影响
机油 无影响
液压油 无影响
化冰盐 无影响
10%浓度尿素 无影响
航空燃油 无影响
稀释的无机酸无影响
防滑耐磨特性
标准重度 4.0
压实重度 2.0g/cc
莫氏硬度 9.0
骨料抛光值 68.0
骨料耐磨值 1.9
骨料抗冲值 8.0
骨料粉碎值 8.2