沥青路面与水泥路面常见病害对比分析

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　　摘  要：沥青路面与水泥路面是两种不同性质的路面。文章就两种路面的特性、常见病害成因及防治措施进行了总结对比，对更全面、深入地了解两种路面有着积极意义。
　　关键词：沥青路面;水泥路面;病害成因;防治措施
　　中图分类号：U418.6 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）14-0069-03
　　Abstract： Asphalt pavement and cement pavement are two kinds of pavement with different properties. This paper summarizes and compares the causes and prevention measures of common diseases of the characteristics of the two kinds of pavement， which is of positive significance for a more comprehensive and in-depth understanding of the two kinds of pavement.
　　Keywords： asphalt pavement; cement pavement; cause of disease; prevention and control measures
　　引言
　　目前，沥青路面、水泥路面依然是我国各等级道路中使用最为广泛的两种路面形式[1]。沥青路面属柔性路面，有着表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪音低、耐磨、不扬尘易清洗、施工期短、养护维修简便可再生利用、适宜分期修建等优点。但由于沥青材料温度稳定性教差，夏季易软化，产生车辙、泛油或推移剪裂破坏。冬季易脆裂，引起路面开裂破坏。
　　相对于沥青路面，水泥混凝土路面属于刚性路面，具有强度、稳定性（与沥青相比水稳定性、热稳定性都较好）、耐久性好，良好的平整度、粗糙度，养护维修费用少，运输成本低，能够适应繁重和快速交通的要求等优点。但水泥路面具有接缝较多、开放交通较迟和养护修复困难等缺点。
　　两种路面各有其优缺点，同时存在着不同类型的病害。本文就两种路面的特性、病害及防治措施进行了详细对比总结分析。
　　1 沥青路面与水泥路面结构组成对比
　　不管是水泥路面还是沥青路面，一般由路基、垫层、基层、路面组成。两种路面的路基主要有土方路基、石方路基及特殊路基，断面形式有路堤、路堑、半填半挖等;在温湿度变化较大时，两种路面均应加设半刚性垫层或排水垫层;两种路面均依据道路交通等级和路基抗冲刷能力来选择基层材料，对于沥青路面主要有半刚性基层（无机结合料稳定粒料）与柔性基层（嵌锁型和级配砾石）两种类型，城市快速路、主干路交通量大、轴载重，一般采用半刚性基层，柔性基层适用于城市次干路及其以下道路。对于水泥路面主要有刚性基层（混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土）、半刚性基层（无机结合料稳定粒料）、柔性基层（级配粒料等）三大类型，一般交通等级高，基层选用刚性基层、半刚性基层，如特重交通宜选用贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土做基层，重交通道路宜选用水泥稳定粒料或沥青稳定碎石，中、轻交通道路宜选择水泥或石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料;沥青路面面层一般包括热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、温拌沥青混合料、沥青贯入式及沥青表面处治五大类型，热拌及温拌沥青混合料面层适用于各种等级道路。冷拌沥青混合料适用于支路及其以下道路，也可用于沥青路面的坑槽冷补。沥青贯入式适用于次干路及以下，沥青表面处治主要用作防水层、磨耗层、防滑层等。水泥路面的面层主要有普通（素）混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土四种类型，目前国内主要采用普通（素）混凝土，原材料的选择也主要是根据交通等级来选用，如重交通以上等级道路，水泥的强度等级为42.5级以上，城市次干路及以下，水泥强度等级不低于32.5级。再比如淡化海砂只能适用于支路。
　　2 沥青路面与水泥路面病害原因对比
　　无论是水泥还是沥青路面，在通车使用一段时间之后，都会陆续出现各种损坏、变形及其它缺陷，这些我们统称为路面病害。
　　2.1 裂缝类病害对比
　　两种路面都存在着裂缝类病害，但其形成原因不尽相同。对于沥青路面，常见的裂缝病害有疲劳病害、反射裂缝、龟裂等。（1）疲劳裂缝大多数为沥青老化后，低温劲度增高，在大温差（夏季高温、冬季寒冷或昼夜温差大）地区，由于温度应力的反复作用，当超过沥青混合料极限抗拉强度或极限变形时，路面面层将会出现裂缝。若面层与基层间粘结力较小时，基层不能很好地与面层共同承担温缩应力，沥青路面会更易发生开裂。（2）沥青路面反射裂缝主要是由于面层上部交通荷载与基层材料自身特性所引起。重交通荷载容易使沥青面层达到极限弯拉，在沥青面层底部最先出现开裂，在外界环境因素（如高温环境下沥青的老化、水损害等）作用下，裂缝反射至沥青表层。沥青路面基层材料多采用无机结合料，当基层材料中“石灰、水泥、粉煤灰等比例偏大，集料中细料偏多，或石粉中性指数偏大，碾压时含水量，成型温度较高，强度形成较快”时，成型过程中易产生失水收缩，温度骤降下易产生温缩裂缝，这些基层表面裂缝进而反射至沥青面层表面。（3）路面龟裂是在重复交通荷载作用下，沥青面层或稳定基层疲劳破坏产生的一系列相互贯通的裂缝。龟裂一般发生在重复交通荷载的地方，不会波及到整个沥青路面。裂缝最先出现在沥青面层或穩定基层底部，逐步传至表面，形成一条或数条平行的纵向裂缝。在车辆重复荷载作用下，裂缝连通起来，形成了多边、锐角的小块，发展成为网状或龟纹状的裂缝。
　　对于水泥路面，裂缝类型主要温缩裂缝和干缩裂缝两种类型。（1）温缩裂缝。在路面混凝土硬化初期，混凝土内部会聚集大量的水化热（由水泥水化产生），但其散热性能不佳，导致内外温差较大，有时温差甚至高达40℃（外界环境骤降低），这样将在混凝土内部产生很大的温度应力，当温度应力超过混凝土极限抗拉强度时，最终导致混凝土表面出现裂缝。（2）干缩裂缝。水泥混凝土路面在凝结过程中，在混凝土表面水分蒸发较多，而内部散失水分较少或没有损失，导致混凝土表面体积减少比内部大，即体积收缩不均衡，这种不均衡容易促使混凝土表面出现裂缝。 　　2.2 其它常见病害对比
　　除了上述裂缝病害外，沥青路面还存在车辙、坑槽等病害，水泥路面还存在断板、错台、路面拱起等病害。
　　车辙是沥青混合料在高温条件或长时间承受荷载作用下，产生的累计塑性变形病害。车辙深度的大小直接影响到车辆行驶的舒适性、安全性及路面的耐久性。沥青路面的车辙按形成原因分为磨耗磨损型车辙、结构型车辙、失稳型车辙、压密型车辙四种类型：（1）磨耗磨损型车辙是由于车辆轮胎或外界环境（如雨水）与路面的长期反复作用，面层集料逐渐被剥离而遭到磨耗损失，尤其在冬季路面铺撒防滑料（如：砂）时，磨损型车辙会进一步加速发展。（2）结构型车辙主要是由于在车辆荷载的反复作用下，路基或基层结构层强度不足形成的永久性变形反射至沥青路面面层而形成。（3）失稳型车辙主要是由于沥青路面路面层材料强度不足以抵抗交通荷载的作用下产生的剪切应力而造成失稳、凹陷和横向位移而形成。在高速公路出入口，一般公路的交叉路口等交通量大、车速又较低地区，更容易造成此类车辙病害，因为在这些地方交通荷载对沥青路面的作用时间长，路面层材料失稳，横向位移和永久变形可能性加剧。（4）压密型车辙主要是由于前期沥青面层在碾压过程中压实度达不到设计要求，后期在车辆荷载反复作用下逐步被压密而形成的。以上是四种车辙类型的形成原因，从车辙的形成过程来看，在高温作用下，沥青软化导致对骨料的约束力降低而促使骨架失稳，进而导致整个面层发软，在交通荷载（尤其是重载交通）反复作用下，容易产生车辙病害。
　　 当沥青路面处于雨水较多且交通量（尤其是重载交通）较大时，路表水下渗至路面表面层沥青混合料中，再经过交通车辆的反复碾压后，混合料内部产生动水压力促使沥青慢慢地从骨料表面剥离出来，进而出现局部松散破损或裂缝等病害，如未能及时加以修补，剥落的石料被高速行驶的车轮带出，最终逐渐在路面上形成坑槽。此外，沥青老化严重也会促使其与集料的粘附性降低，在雨水冲刷与交通荷载的综合作用下，沥青混合料易松散，进而形成坑槽。
　　 水泥路面断板主要是由于板内应力超过其极限弯拉强度而导致的。一是施工方面原因。基层材料强度不足，水稳性不良，以致受力不均，出现应力集中而导致的开裂断板;混凝土面板切缝不及时或深度不够，车辆荷载过早通行。二是设计不合理。目前道路车流量远大于设计车流量，特别是重载车辆较多。
　　水泥路面拱起一是由水泥体积安定性不良所引起。二是由于路面伸缩缝设置不合理而导致外界环境温度升高时混凝土面板不能自由膨胀，进而形成道路两侧的混凝土路面面板发生明显抬高路面起拱现象。
　　水泥路面面板错台的原因：（1）相邻面板下路基的不
　　均匀沉降导致的错台。（2）相邻面板间传荷能力下降，如接缝处未设置传力杆，导致荷载传递不足或中断。（3）路表水通过板缝渗流至路基，在行车荷载的作用下引起沿板缝向上的唧泥，进而引起板端脱空，从而导致错台出现。
　　3 沥青路面与水泥路面病害防治措施对比
　　针对沥青路面出现的反射裂缝目前主要通过在无机结合料基层上铺设玻纤网、土工织物等土工合成材料，撒布粘层油后再铺设道路面层的方法防治基层裂缝反射至沥青表层形成裂缝。
　　针对沥青路面的疲劳裂缝，首选用级配良好、排水性好的砂砾石作为填料，以保证路基的稳定性和强度，最大限度地降低在车辆荷载作用下路基产生的不均匀沉降。基层材料选用抗冲刷能力好干缩性能好、抗拉能力高的材料，相应增大粗骨料含量，提高骨料的最大粒径等措施。沥青面层采用针入度大、延度大的沥青，混合料类型采用密级配沥青混合料，集料要求呈碱性、表面粗糙、制定坚硬、嵌挤力强与沥青粘附性好。条件允许的情况下，可采用抗疲劳裂缝和抗温度裂缝均较好的SMA沥青混合料和改性沥青混合料。此外，可通过稀浆封层、微表处、超薄磨耗层等养护方式预防疲劳裂缝的产生。
　　 沥青路面车辙病害防治：根据外界气候条件及使用部位选择适宜的沥青品种，并优化配合比设计。对于夏季高温持续时间较长的地区，应选用针入度较小、软化点较高、耐老化性好及与集料粘附性好的沥青，集料要具有棱角分明、表面粗糙、形状接近立方体等特性，级配有助于形成具有嵌挤结构的骨架空隙结构或骨架密实结构。
　　沥青路面坑槽病害防治：沥青路面的设计应有足以抵抗车辆荷载的厚度，集料选用与沥青有较高黏结力的碱性集料，级配宜选用水稳性较好的密级配。拌制过程中严格控制拌和时间、搅和温度及搅和的均匀性，当路面出现一些可能使雨水下渗的病害或路面受损时，应当及时清理或修补以免病害扩展，形成坑槽。
　　水泥路面裂缝的防治：严格控制水泥混凝土板的切缝时间，混凝土一次浇筑距离不宜过长，在下层混凝土初凝前浇完上层混凝土，混凝土振捣应适度、均匀，及时采取洒水覆盖等养护措施，对于路基强度不足地区，采取补强措施，防治路基的不均匀沉降，路面设计厚度应满足道路交通要求，尤其是重载交通地段。对于水泥混凝土路面出现的微小裂缝，可采用向缝隙中灌入沥青砂和环氧樹脂的方法，对于较大的裂缝，需要将裂缝周边敲出后用高压喷枪清除缝内残留物，再沿裂缝四周喷射乳化沥青，最后灌注沥青砂。
　　 水泥混凝土板的断裂病害防治：应加强施工过程控制：在缩缝处没有设置传力杆时，应设置胀缝。严格把控路基压实过程中的压实度与弯沉值，对于不良土质路基，要采取诸如换填、强夯、挤密、化学加固等方法提高土体的地基承载力确保后期不产生不均匀沉降。对轻微断裂，采取开挖凹槽后用快凝细石混凝土回填填补。对于路基沉陷引起的严重断板，应采用整板更换的措施。
　　 水泥路面起拱病害防治：水泥的体积安定性良好，加强对原材料的抽检，避免碱集料反应的发生。在混凝土配合比设计时，严格控制水灰比、砂率及水泥用量，避免过大造成混凝土强度不足。合理设置胀缝、缩缝，避免路面热胀冷缩引起拱起。此外，要尽量减少路基与基层之间的摩擦力，降低出现胀缝拱起的可能性。
　　 水泥路面错台病害防治：对于水泥混凝土板的轻微错台，可利用沥青混凝土填充与错台处顺接，或采用磨平机磨平错台部分。对于较为严重的错台就要挖除并凿毛清理后重新浇筑同配比混凝土。
　　4 结束语
　　路面结构组成、特性的不同决定了病害形成原因及防治措施的不同。在路面病害的防治过程中，应以预防为主，认真分析病害发生的原因，采取有针对性的整改措施，必要时采用多种措施综合治理方法。
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