(完整版)高速公路沥青路面损坏成因分析与养护对策毕业设计.doc

1、2014 届毕业论文题目：高速公路沥青路面损坏成因分析与养护对策专业：交通土建工程助学站点：湖南高速铁路职业技术学院姓名：李南丽指导教师：魏秀瑛2014 年 04月学生高速公路沥青路面损坏成因分析与养护对策研究姓名：李南丽站点：湖南高速铁路职业技术学院指导教师：魏秀瑛完成日期：2014年 04 月高速公路沥青路面损坏成因分析与养护对策研究摘要自 1988 年我国沪嘉高速的建成通车，我国高速公路快速发展。但同时我国的汽车运输也开始进入了一个快速发展时期，随着我国汽车交通运输的运输量越来越大，轴载质量的增大，其后轴载的额定与轮胎充气压力额定不断增加。这些交通状况的显著变化给高速公路沥青路面带来了严

2、重的考验。本论文就详细分析了沥青路面的早期破坏现象和产生原因，并提出了预防的措施及养护对策。关键词： 成因；破坏现象；措施；水损坏；养护对策。Analysis of the causes of damage and maintenance countermeasures of asphalt pavement of ExpresswayAbstractsince1988 our country Hujiahighwayopened totraffic,Chinasrapid developmentof expressways. But atthe sametime,Chinas autotra

3、nsportalso began to enter a periodofrapid development,Chinasautomobiletraffictransportationisincreasing,axleloadqualityincreases, then the axle load ratings and rating increased tireinflation pressure. These traffic conditions significant changesto the expressway asphaltpavement has broughtsevere te

4、st.In thispaper a detailedanalysisof the earlydamageof the asphaltpavementphenomenon and causes, and put forward theprevention measures and maintenance measures.Keywords: Genesis; Damage phenomenon; measures ;Waterdamage; Maintenance policy .目录1.绪论.12 .高速公路沥青路面施工的几个重要技术问题.22.1概述.22 .2沥青路面的几个技术问题 .22

5、 .2 .1路面有足够的承载能力 . . . 22.2.2路面结构的抗永久性形变能 .22.2 .3面层表明无泛油现象 .32.2 .4无 明 显水破坏现象 .32.2.5无明显台背沉陷和路基沉陷 .32.2.6基层质量好形成完整的整体.32.2.7避免早期纵向裂横.43.部分高速沥青路面破坏的简况.53.1概况.53.2几种主要路面早期破坏现象 .53. 2. 1由软土地基继续沉降产生的路面（含桥头）沉陷.3 .2 .2.5路基压实度不够导致的路面的早期破坏.63.2.3基层质量不好造成的破坏 .73.2.4水破坏 .73.2.5辙槽 .83.2.6泛油 .93.2.7松散 .93.2.8横

6、向裂缝 .103.2.9反射裂缝.114 .速公路沥青路面水破坏及措施.1 24. 1水破坏现象的普遍性严重性.124. 2半刚性路面产生水破坏的内因外因.134. 3减少沥青路面水破坏的措施.134.3.1沥青面层 的 隔层用 空气率不 大于 5%的密 实沥青混凝土.1 34.3.2提高沥青矿料的粘结力要求 .134.3.3 提高压实标准,增加现场空气率指标.134.3.4解决矿料级配和温度变异性.134.4减少水泥混凝土桥面沥青面层水破坏的措施.144.4.1原因 .144 .4 . 2解决桥面水破坏的措施 .1 55.结论与建议.165.1结论.165.2建议.16参考文献.18致谢.1

7、91. 绪 论我国高速公路路面上的路面结构有三大类：半刚性基层沥青路面，水泥混泥土路面，刚性组合式路面。而半刚性基层沥青路面约占高速公路的75%多。半刚性基层沥青路面是我国现在高速公路的主要发展方向，而高速公路是扩大国内需求，拉动经济增长的重要措施，也是构建便捷、通畅、高效、安全的交通运输体系的重要组成部分。半刚性路面的沥青面层根据表面层和中面层不同分为：I 型沥青混凝土（多为93 年以前的沥青面层）；型沥青混凝土。I 型混凝土的有点是空气率小，透水性小，缺点是表面粗糙度小，或表面构造深度小，车辆高速行驶时的抗滑性能差。型沥青混凝土的有点是 TD较大，即表面粗糙度较好，缺点是空气率较大，透水性

8、较大，但内部孔隙有不构成水的通道。 自由水进去的较快，蒸发或渗透出来则慢。层内容易存水，容易导致面层产生水破坏。用沙补实验法测得的初期表面结构深度常有假象，因为沙不但填充表面碎石外露棱角之间的空隙 ( 真实的表面构造深度），而且砂可能进入型沥青混泥土内部的孔隙。该孔隙已不属于表面构造深度，而计算是又只能将其作为表面构造深度的一部分。因此，其量得的初始表面构造深度往往较大，而通车一段时间后 TD又下降的较快。本课题主要是针对在我国高速公路工程中，沥青路面常见损坏经常导致路段路面破坏，养护费用增加，严重制约着我国高速公路的发展。本论文首先分析高速公路沥青路面的破坏形式及原因，进而针对其破坏形式提出

9、相应的养护对策。课题研究的主要内容是根据高速公路沥青路面施工的几个重要技术问题，部分高速公路沥青路面早期破坏的简况，高速公路沥青路面的水破坏，沥青混凝土设计中的若干问题，路面的纵向形变和纵向裂缝及优质基层的关键方面的问题对沥青路面的损坏和各养护对策研究，课题研究内容具体如下：(1) 高速公路沥青路面施工的几个重要技术问题；(2) 部分高速公路沥青路面破坏的简况；(3) 高速公路沥青路面的水破坏及措施；(4) 路面的纵向形变和纵向裂缝及措施；(5) 纵向裂缝及优质基层。2. 高速公路沥青路面施工的几个重要技术问题2.1概述高速公路沥青路面的损坏现象，一部分原因是由于沥青路面的设计和施工的技术问题

10、造成的。所以，在沥青路面的设计和施工必须解决以下几个重要的技术问题。2.2沥青路面的几个技术问题2.2.1路面有足够的承载能力在设计使用期间的行车荷载反复作用在，路面不会发生结构性破坏，这是关于沥青路面损坏最关键的。若果路面产生结构破坏，就谈不上它还具有优良使用性能。路面的结构性皮坏通常不是整段大面积发生的，而是局部小部分逐渐发生的。在路面设计和施工都符合要求的情况下，半刚性路面的结构性破坏常先发生在行车道的轮迹带上。在轮迹带上线产生纵向细小裂缝，尔后产生通过轮迹带的横向裂缝，最后发展成网裂和形变。轮迹带上产生网裂和形变后，如不及时进行修理，会发展成整个行车道产生结构性破坏。半刚性路面承载能力

11、取决于半刚性材料层的质量和厚度因素，该因素费半刚性基层的强度和整体性有至关重要的影响。刚性路面的结构性破坏常表现为水泥混过凝土面板横向断裂。我国已建高速公路的半刚性路面，刚性路面和刚性组合路面的承载能力从设计角度看是足够的， 但仍有少数路面产生较大面积或局部结构性破坏，其原因主要是在基层的施工质量不好。2.2.2路面结构的抗永久性形变能力强要求路面结构的抗永久性形变能力强，也就是要求路面在设计使用期间不产生严重的辙槽。因为，一旦产生严重的辙槽，就会影响高速行车的安全和舒适，路面也容易加速破坏。就半刚性路面而言，在基层质量好情况下，抗辙槽能力完全取决于沥青混凝土在高温下的强度和面层厚度。因为半刚

12、性材料层是不可压缩的，通过厚的半刚性材料层的作用在土基顶面的拉应力很小，不会引起土基产生明显的压应变而通过半刚性材料层反映到表面。2.2.3面层表面无泛油现象我国建成的高速公路基本每一条都要泛油现象只是泛油轻重不同。实际泛油现象不是有单一的因素引起的，而是有过个内外因素共同作用的结果：（ 1）高温气候，特别是连续多天高温；（ 2）大量行车，特别是载货卡车反复作用。沥青面层一旦泛油，会使竣工时优秀的表面构造深度显著下降，个别小段甚至变成光面，摩擦系数显著下降。它将严重影响车辆高速行驶时，特别在雨天高速行驶时的安全性。2.2.4无明显水破坏现象新建高速公路，特别是近几年完成的高速公路的沥青路面，在

13、竣工通车时往往表面质量是很好的，图抗滑性。但如果开放交通后。路面在雨天产生各种各样的水破坏现象，如唧浆，网裂，形变和坑洞，则路面良好的平整度就会降低，路面的不平整度就会增大，甚至会显著增大，同时路面连续的表面粗糙度也会遭到破坏。沥青路面产生水破坏不是由单一因素引起的，而是多个因素共同作用的结果：（ 1）降水量（在冰冻地区还包括冬季降雪） ；（ 2）大量车辆（特别是载重货车高速行驶） 。2.2.5无明显台背沉陷和路基沉陷我国高速公路在软土的地段，特别是极软土以及软土层较厚地段的路面常产生桥梁台背沉陷和路基沉陷。个别软土地段构造物头上的沉陷量可超过 1m，甚至达到 1.5m 以上。这种沉陷产生的较

14、快，往往路面建成通车后不久就会出现桥头跳车现象。尽管在设计和施工高速公路时对软土地基段都做了处理，但并没有避免轻重不一是桥头跳车现象。软土地基上的桥头填土往往需要多年时间才能达到稳定。软土地段除台背产生严重的不均匀沉降外，在两个构造物之间的路基路面也有产生明显不均匀沉降的情况。2.2.6基层质量好，形成完整的整体基层质量要好且均匀，要形成一个完整的整体，即在宽度和深度范围内都是一个完整的整体，用钻机能取出一个完整的圆柱体钻件。优质的整体性好的基层不但对保证路面承载能力，保证路面结构不产生结构性破坏非常重要，而且对保证路面少产生其他早期破坏也是十分重要的。基层质量不好或质量不均匀性大，不能形成一

15、个完整的整体，容易导致沥青路面产生局部破坏。2.2.7避免早期纵向裂缝路面一旦产生纵向裂缝，首先就影响平整度。如果不及时灌缝和分缝或用其他方法处理，雨水很容易从纵缝进入路面结构层，甚至通过结构层到达进入图集。一旦有这种情况发生， 就容易导致路面产生其他破坏现象。早期纵向裂缝统称缝口较宽， 长度较大。有时中央分隔带左右两侧各一条，有时各有两条。路面的早期纵向裂缝常是由路基产生横向不均匀沉陷引起的。路基的横向不均匀沉陷则是由多个不同因素引起的：有的是由于路堤横向压实度有明显差异引起的：有的是由于自由水侵入路堤边部下面地基，使边部地基承载能力显著减弱引起的；有的是由于雨水侵入路堤边缘引起的。3. 部

16、分高速公路沥青路面破坏的简况3.1概况高速公路沥青路面破坏现象，较普通的面层泛油和抗滑性能较快降低现象，以及辙槽深度等:(1 ）沥青的面层的厚度有较大差别；(2 ）面层的结构有较大差别。面层通常有3 层，仅少数为 2 层，个别高速公路有 4 层。有的表面层采用规范中空气率大于6%型沥青混凝土或抗滑表面层， 有的采用空气率小雨5%的密实式。有的面层中有一层是密实式，有的有两层密实式。3.2几种主要路面早期破坏现象3.2.1由软土地基继续沉降产生的路面( 含桥头）沉陷我国多条高速公路都有部分路段位于软土地基上。软土性质严重，软土层厚度大的高速公路有广拂，京津塘等。针对不同情况的软土地基，高速公路设

17、计和施工时，都采用了相应的处理措施，花费了大量资金，期望在路面建成通车后软土地基不会产生过多的工后沉降，以减少或减轻路面产生较大沉陷，保持路面应有的平整度。但是实践表明，多条高速都没有达到应有的技术效果。（ 1）路面沉陷和桥头跳车杭甬高速公路的软土地段长91.6km 占 63.2%, 采取不同处理措施的低端占 53%，软土性质严重，软土层普通厚553m。如下表 3.2.1-1 。除桥、通道等构造物外， 沪嘉高速公路的路基路面今长12km。后软土地基继续沉降，沥青面层也不断下沉变形；特别是跳投沉陷更为显著。其他高速公路软土地段的路面也有不同程度的沉陷。软土地基除引起严重的路面沉陷和桥头跳车外，还

18、引起涵身和通道沉陷、沉降缝拉开和透水，以及路面横坡变缓，甚至造成积水。表 3.2.1-1部分高速公路的软土地基段沪宁京津佛泉路名沪嘉广佛广深杭甬（江苏唐开厦段）全长（ KM） 1514215.78012214527481长3487133491.692.317.软5（）基16.占2033.746.42863.233.622段3（）软84-64-630-46-152-8一般0土层最大13815约603017厚（ 2）关键因素花高价进行处理的软土地基未得到应有的效果的关键问题在于：采取处理措施后到铺筑路面前容许软土地基固结沉降时间太短。我国高速公路除在构造物头上采用粉喷桩，搅拌桩，石灰粉煤灰桩等桩基

19、处理措施外，通常都在用袋装砂井或塑料排水板与排水固结法，也需要有较长的时间供软土层固结基本完成。我国高速公路的计划施工期忘忘较短，而实际施工期往往更短，到时不得不在图案图地基继续明显沉降的情况下，铺筑完成路面，这样造成了上述后果。造成软土地段路面大量沉陷的另一个重要外因是袋装砂井或塑料排水板或粉喷桩，搅拌桩等没有打穿软土层，致使砂井底。排水板下端以及桩尖下部任由一个层厚不一的软土层。排水固结法不能使这个软土层中的叫较快的排出，在上层荷载作用下，此层中的水需要更长的时间才能逐渐排除并使土体固结到稳定状态。未打穿软土层的各种桩，实际是悬浮在软土层中，只能靠桩周的摩擦力起支撑其上路面荷载的作用。桩下

20、的软土层在上层荷载作用下需要更长的时间才能逐渐固结稳定。当前的技术要将塑料排水板或袋装砂井打入深 25m以上的软土层是困难的，粉喷桩的有效深度也只有约 15m。因此，要使软土地基固结稳定，最重要的是要有足够长的加载预压时间。3.2.2路基压实度不够导致路面的早期破坏（ 1）路基路面局部沉陷形变与构造物相邻的填土路堤压实度不够以及对原地基（介于软土地基和坚硬地基之间的地基）未做适当处理，使邻接构造物的路面明显下沉，产生俗称的桥头跳车。例如，某高速公路某段第四期工程完成通车后，几乎每个构造物的两头路面都有产生较大的沉陷，造成严重的桥头跳车现象，最后不得不得多次用沥青混凝土进行补贴和找平。（ 2）纵

21、向裂缝由于地基和填土在横向不可避免的不均匀性， 特别在有表面水渗入地基的情况下，沥青路面或早或迟都会产生一些细而短的纵向裂缝。从这个角度说，纵向裂缝是不可避免的。实践证明，地基处理的好，路基分层填筑和压实的好，使路基尽有可能均匀，特别在预先采取措施防止表面渗入地基的情况下，可以大幅度减少纵向裂缝的数量，同时显著延缓纵向裂缝出现的时间。后者就是我们应该努力达到目的，即我们应该尽力避免路面产生多的纵向裂缝，特别是早期长而宽的纵向裂缝。3.2.3基层质量不好造成的破坏(1) 早期施工的高速公路中，有用铧犁，平地机等路拌法铺筑基层。如某高速公路虽然沥青面层厚 15cm，水泥砾石基层厚 20cm，但由于

22、水泥砾石混合料的不均匀性大， 厚度变化大， 有些路段厚度不足 15cm（拌和不到底）。因此强度无保证。(2) 用摊铺机铺筑基层的高速公路，一般由于基层质量不好产生的路面破坏少的多。但也由于施工期太短和管理不严， 基层水泥碎石强度不足，导致路面较大面积早期破坏。我国多条高速公路沥青路面或早或迟产生的局部小块（盆状或槽状）网裂形变，都与基层质量不好、集料离析和不均匀性（含级配、结合料剂量、含水量和密实度等）过大等因素有关。部分高速公路上的局部严重辙槽和网裂形变也常与基层质量不好有关。(3) 在个别高速公路的半刚性的基层沥青路面上还发现面层表面有滑移裂缝。这种滑移裂缝的惟一修补的方法是： 将有滑移裂

23、缝的面层铲除后，重铺新面层；同时要注意保证新铺面层与基层良好粘结。3.2.4水破坏沥青路面（含半刚性路面和刚性路面组合式路面）的水破坏现象都十分普遍，实际上使用一年以上的每条高速公路都产生了程度不同的水破坏。差别仅在有的高速公路水破坏现象严重，有的高速公路水破坏现象较轻。水破坏来的快，性质最为严重，因此它是路基路面的大敌。降水进入沥青面层厚，视水的滞留位置而异，在大量高速公路行驶车辆作用下，可能产生以下几种不同的水破坏现象:(1) 表面层产生坑洞降雨过程中，雨水会进入并滞留在表面层沥青混凝土的孔隙中。在大量快速行车的作用下，一次一次产生的动水压力（孔隙水压力）使沥青从碎石表面剥落下来，局部沥青

24、混凝土变成松散，碎石被车轮甩出，路面产生坑洞。无论表面层沥青混凝土是密实式还是半开式的，都曾产生过这类表面层水破坏坑洞。这种破坏现象几乎每条高速公路都有，只是坑洞的个数和面积的比例常有明显差别。但通常采用半开式（型）沥青混凝土表面层时，产生的水破坏较严重。(2) 表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和形变降水过程中，如自由水渗入并滞留在表面层和中面层内，大量快速行澈使此两层内沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落，到时表面产生网裂、形变（下陷）和像外侧推挤，或产生坑洞。这种破坏现象也相当普遍。(3) 唧浆、网裂、坑洞如水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量快速行车作用下，自由水产生很大

25、的压力并冲刷基层混合料表层的细料，形成灰白色浆。灰浆被行车唧到路表面。在灰浆数量大的情况下，可能立即产生坑洞；在数量小情况下，可使路面网裂或变形。某处产生网裂和形变后，降水就更容易透入，并产生恶性循环，最终导致路面破坏。这种现象几乎在每条高速公路上都有发生，也仅是数量上的差别。通常，半开级配面层发生这种现象最多。调查表明，上述三种主要水破坏现象几乎进100%都发生在行车道上，而且是随机产生的。沥青混凝土本身的空气率大、压实度不够喝不均匀性是导致沥青面层产生水破坏的内因。3.2.5辙槽辙槽是沥青路面特有的主要破坏现象之一。辙槽被定义为沥青路面轮迹带的凹陷（较轻的辙槽） 。实际上严重辙槽处，轮迹带

26、产生凹陷的同时，其两侧的沥青混凝土常臌起，此时的辙槽是轮迹带的凹陷深度与其两侧臌起高度之和。对于某一已知气候条件，影响辙槽的有两个主要的外因如下：一为重载卡车的数量及其轴重和轮胎压力，重载卡车的数量愈多、轴重和轮胎压力愈大，要求沥青混凝土的抗辙槽能力愈大；二为行车速度，承受慢速交通或有停车情况的路面与承受快速交通的路面相比较而言，前者要求沥青混凝土有较大的抗辙槽能力，即车速愈慢，要求沥青混凝土的抗辙槽能力愈大。因此，用于交叉路口、公共汽车停车站等的沥青混合料必须适应车辆的质量、速度和数量。同理，在山区的高速公路的上坡段上，特别是行驶重载和超重在车辆的情况下，往往车速缓慢，容易产生较严重的辙槽，

27、用于这种上坡路上的沥青混凝土需要有较大的抗辙槽能力。辙槽达到一定深度就会影响行车的舒适。降雨过程中及雨后辙槽内的积水会使行车产生水漂现象而影响行车安全。辙槽超过一定深度，路面就容易破坏。若沥青路面产生了不可接受的辙槽深度，就应该研究确定路面结构的哪一层或哪两层是产生严重辙槽的主要根源，然后确定维修处理措施。3.2.6泛油高速公路沥青路面的泛油现象与以往渣油路的泛油现象有明显的区别。高速公路沥青路面的泛油现象主要产生在行车道上，超车道上的泛油现象很少。行车道上的泛油现象主要是间隔式和条片状，而且间隔距离往往大于泛油条片的长度。连续泛油和整个行车道全面泛油的现象不多。实际上每条高速公路的沥青路面都

28、有泛油现象，只是数量多少和程度轻重的差别。有的路段泛油严重且连续。3.2.7松散松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落，从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的原因。有多种情况可能导致松散：(1 ）集料颗粒被做够厚的粉尘包覆，使沥青膜粘结在粉尘上，而不是粘结在集料颗粒上。表面的摩擦力磨掉沥青膜，并使集料颗粒脱落。(2 ）表面有离析，离析处缺少大部分细集料。离析面上有粗集料相接触，但只有少数接触点有沥青粘结着集料。随时间增长，沥青会老化，剥落会使沥青与集料的粘结力减弱，孔隙中的水冻结会破坏粘结力，或足够大的摩擦力会破坏离析面上的集料颗粒。(3 ）沥青混凝土面层内

29、有密实度低的位置，需要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力。如混合料的压实度不够，集料就容易从混合料中脱落。松散严重的路面，如材料散失后在路面表面留下一个洼坑，并有足够的深度存水，就可能引起水漂现象产生安全问题。表面的松散集料会降低抗滑能力，并被行车轮胎带起甩在行车道上，引起其他问题。3.2.8横向裂缝(1) 普遍性横向裂缝是沥青面层发生最多的一种裂缝。每条沥青路面道路和每条沥青路面高速公路上都有或多或少的横向裂缝，通常也把他看作是沥青路面早期破坏现象之一。关于横向裂缝的几个要点：1）沥青路面的裂缝是不可避免的，横向裂缝也是不可避免的横向裂缝可能由多个外因引起，图温度变化的作用、地基或填土路堤

30、纵向不均匀沉陷、半刚性基层的裂缝或刚性路面的接缝。2）绝大部分是温度裂缝高速公路半刚性路面的横向裂缝绝大部分是温度裂缝。在冰冻地区的温度裂缝有两种：一时冬季突然大幅度降温引起沥青面层产生低温收缩裂缝；二是日气温变化引起沥青面层产生温度应力，温度应力的反复作用使沥青面层产生温度疲劳裂缝。在冬季负气温低的地区，通常低温裂缝是主要的。3）温度裂缝起始于表面大风降温过程中，面层表面的温度最低、温度变化时也是表面的温度变化率最大。因此，表面产生的温度拉应力最大以及温度裂缝总是起始于表面并向下较快延伸。4）半刚性路面的裂缝率与柔性路面的裂缝率没有明显差别德国对 170 个路段进行了长达18 年得跟踪观察后

31、得出结论，半刚性路面的裂缝率与柔性路面的裂缝率没有明细差别5）温度裂缝逐年增加由于沥青随时间增长而老化，沥青面层的抗裂缝能力（或抗拉强度）会逐年降低，因此，温度裂缝也是逐年增加。6）面层沥青混凝土的强度大幅度降温时，面层表面产生的温度应力大于表层沥青混凝土的拉力时，面层就会开裂。因此，表层沥青混凝土的抗拉强度愈大，面层愈不容易开裂，反之亦然。(2) 沥青混凝土的均匀性沥青混凝土的均匀性包括矿料级配的一致性、拌和的均匀性、有无粗细集料离析的离析现象的轻重程度、沥青混凝土压实度或空气率的一致性以及层厚的一致性。沥青混凝土的均匀性愈好，其强度就愈均匀，面层表面的薄弱处也就愈少。因此，在其他条件相同的

32、情况下，沥青混凝土面层的均匀性愈好，表面产生温度裂缝的时间可能愈晚，温度裂缝的数量也会愈少。由于管理水平和机械设备性能的提高，近几年完成的高速公路沥青面层的裂缝率已明显小于早期完成的高速公路沥青面层的裂缝率。3.2.9反射裂缝以往习惯称的反射裂缝是由下卧层的不连续引起的。由于下卧层不连续处（接缝或裂缝）的运动，不连续通过热拌沥青混凝土层传播到表面，形成反射裂缝，下列因素可能引起反射裂缝：(1 ）下卧水泥混凝土楼面的裂缝或接缝；(2 ）旧热拌沥青混凝土面层上的低温裂缝；(3 ）旧热拌沥青混凝土面层的块状裂缝，或由土基收缩裂缝引起的旧路面的块状裂缝；(4 ）旧面层上的纵向裂缝；(5 ）旧面层上的疲

33、劳裂缝。4. 高速公路沥青路面的水破坏及措施4.1水破坏现象的普遍性严重性当降水进入沥青面层后， 视水的滞留位置而异， 在大量高速行驶车辆，特别是重型货车作用下，可能产生以下几种不同的水破坏现象。(1) 由于沥青混凝土的不均匀性，坑洞总是首先在局部沥青混凝土空气率较大处产生，因此它是随机分布的一个个孤立的坑洞。无论表面层沥青混凝土的密实式的还是半开式的，都曾产生过这类表面层水破坏坑洞。这种破坏现象几乎每条高速公路都有，只是单位面积内产生的坑洞个数和面积常有明显的差别。 通常采用半开式 （型）沥青混凝土表面层时，产生的水破坏较严重。(2) 表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和形变 ,

34、 当表面层和中面层都是空气率较大的半开级配沥青混凝土，而底面层为空气率较小的密实沥青混凝土时，降水过程中，自由水较易渗入并滞留在表面层和中面层内。当表面层时半开级配、中面层为密实式沥青混凝土时，降水（特别是长时间的降水）过程中，自由水透入表面层后又较长时间从中面层的薄弱处透入中面层，并滞留在表面层和中面层内。有大量快速形成使此两层内沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生网裂、形变（下陷）和向外侧推挤，或产生坑洞。一旦产生坑洞，洞上侧和前后层内的水就会渗留到坑内。（ 3) 唧浆、网裂、坑洞水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量高速行车作用子啊，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层

35、的细料，形成灰白色浆。灰浆又被行车压唧，通过各种形式不一和宽窄不一的裂缝（横缝，纵缝，斜缝和网裂）到路北面。水破坏的数量和速度与下列因素有关： 沥青混凝土是密实式或是半开式及空气率大小，沥青和碎石的粘结力大小或有无抗剥落剂，交通量的大小和重载车辆的多少。由于我国当前高速公路上的交通量一般都不大，其中小汽车的比例较大， 车辆（特别是重载车辆） 主要集中在行车道上行驶，因此水破坏绝大多数都发生在行车道上。水破坏的数量和速度与公路沿线的降雨量大小有密切关系。在其他条件都相同的情况下，在我国南方多雨潮湿地区，沥青路面的水破坏要比半干旱地区（特别是干旱地区）沥青路面的水破坏在数量上多得多，在速度上快的多

36、。（ 4）其他水破坏自由水进入沥青面层后，使沥青面层产生唧浆，坑洞或唧浆、形变、网裂，坑洞是典型的最严重水破坏现象。另一类水破坏现象常表现为严重的辙槽。自由水侵入沥青面层后，使沥青与碎石的粘结力减弱。在行车荷载作用下，滞留在面层下部的水使矿料、特别是粗粒碎石表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，使沥青混凝土的强度逐渐损失，直至完全松散的沥青混凝土向两侧，（特别是向外侧）挤出，使轮迹带下陷，同时使其两侧鼓起，形成严重的辙槽槽深一般达3040mm,最大可达 810cm。4.2半刚性路面产生水破坏的内因外因沥青路面产生水破坏的外因是降水量、交通量组成，以及行车速度。通常降水量大的多雨潮湿地区，水破坏现象较降水量

37、小的半干旱地区和干旱地区为严重。交通量大的载重车辆多的高速公路交通量小和载重车辆少的高速公路更严重。产生水破坏的内因：第一是型沥青混凝土的空气率较大和型沥青混凝土的压实度偏小，现场实际空气率较大，以及沥青混凝土不均匀造成的局部空气率更大；第二是沥青与碎石的粘结力不足；第三是我国的路面设计方法习惯上不考虑路面结构层排水和不设置有效防水层。4.3减少沥青路面水破坏的措施我国的路面结构设计习惯上不考虑路面内部（或结构层）排水，也不考虑防止水侵害基层。结果为，水进得去但排不出来，任其在路面结构层内发挥破坏作用。因此，必须从设计和施工两个方面考虑采取多种措施，才能基本解决路面的早期水破坏， 使水破坏现象

38、降到最少。 需要和可能采取的措施如下：(1 ）沥青面层的隔层用空气率不大于5%的密实沥青混凝土我国已建成的高速公路沥青路面，多数有三层，少数是二层。从减少水破坏来说，首先要从多方面老驴如何使水不容易侵入路面结构层。此外，尽可能防止沥青面层本身透水是十分重要的，他既可以减轻水破坏，又可以减少严重辙槽。实践证明，沥青面层结构中仅有一层是密实式I 型沥青混凝土或仅设计一层沥青砂来防水破坏是远远达不到要求的。实际情况是沥青面层中哪一层空气率大。一旦水进去，那一层就会产生水破坏。因此，不管沥青面层是一层，二层，三层，各层都应该采用密实式或所谓的 I 型沥青混凝土，但专门设计的排水层不包括在内。康滑表层也

39、应该是空气率不大于4%所谓密实式沥青混凝土， 用密实式沥青混凝土来减少表面透入面层结构。(2 ）提高沥青与矿料的粘结力要求一旦水进入沥青混合料中，在快速重载车辆作用下容易产生沥青剥落现象。为减轻沥青剥落现象，改善沥青混凝土的水稳定和耐久性，需要增强沥青与矿料的粘结力。建议对于用作中面层和底面层的沥青混凝土，要求沥青与矿料的粘结力不小于 4 级；对于用作表面层的沥青混凝土，要求沥青与矿料的粘结力不小于 5 级。对于用作表面层的沥青混凝土，通常要求用及耐磨又有高磨光值的硬质岩石料。在已建成高速公路上使用过的硬质岩石料有玄武岩、安山岩、闪长岩、花岗岩、砂岩和辉绿岩等。经验证明，这些岩石与沥青的粘结力

40、都较差，往往只有三级，偶尔能达到四级，因此都需要添加抗剥落剂，以改善粘结力。(3 ）提高压实标准，增加现场空气率指标1) 压实度的重要影响；2) 以生产配合比时的马歇尔试件密度为标准；3) 提高压实度标准；4) 增加现场空气率指标。5) 解决矿料级配和温度变异性产生严重水破坏和其他路面早期破坏的另一个重要原因是：沥青混凝土的矿料级配和碾压温度变异性大以及混合料离析，使竣工沥青面层从颗粒组成、沥青含量到密实度和空气率都显著不均匀。解决这个问题将显著提高路面质量，基本解决一些路面早期破坏。4.4减少水泥混凝土桥面沥青面层水破坏的措施4.4.1原因有多个原因导致混凝土铺装层上沥青面层措施严重的水破坏

41、：(1) 桥面上沥青混凝土的级配个性质与路面上所用的相同；(2) 桥面上的沥青混凝土的压实度常次于路面上的沥青混凝土，因此桥面上的沥青混凝土的实际空气率常大于路面上的沥青混凝土的空气率。结果是前者更容易透水；(3) 桥面铺装层的平整度不好，既有局部的凸起，又有局部的低洼；而且常用水泥砂浆找平，此层水泥砂浆既薄又很不均匀，实际工程中常得不到正常养生，轻度较次，也易被行车压碎。对桥面沥青混凝土破坏起了较大促进作用；(4) 桥面横坡下侧边缘处有泄水孔只能排表面水，一旦表面水透过沥青面层到达面层与混凝土铺装层的交界面后，只能滞留子交界上并积在局部低洼处，不能排出。4.4.2解决桥面水破坏的措施根据上述

42、桥面沥青混凝土面层措施严重水破坏的主要原因，同时根据近几年来一些高速公路为解决或减轻桥面沥青面层水破坏采取的一些措施，建议可以同时采取下述一些措施来大大减轻，甚至基本解决桥面沥青面层的水破坏：(1 ）混凝土铺装层应有严格的平整度要求，如可采用水泥混凝土路面的平整度标准，纵向和横向3m支持下最大孔隙不超过3mm；(2 ）铺装层混凝土要重视养护，按水泥混凝土路面养护要求进行；(3 ）不改变水泥砂浆抹平铺装层表面；(4 ）混凝土铺装层设防水层；(5 ）大桥桥面沥青面层宜设计两层。其下层宜用多孔隙沥青混合料，起空气率为 1820%以上。表面采用与路面表层相同的抗滑表层。中，小桥的两层沥青面层课采用与路面上的表面层和中面层或底面层相同。5.结论与建议5.1结论通过对课题的研究，研究结论如下：(1 ）完成了对高速公路的的整体简况及其对高速公路沥青路面的类型和路面结构进行了解和分类；(2 ）完成了对于高速公路沥青路面潮湿的各种各样的破坏现象，以及沥青路面的设计和施工必须解决的几个重要技术问题进行了分析和研究并且对这几个中要的技术问题提出了解决的措施；(3 ）完成了对部分高速公路沥青路面的早期破坏情况进行了概述，并且还描述了高速公路沥青路面主要有哪几种早期破坏现象及其各种现象出现的原因和如何防止这种现象出现的措施；(4 ）本