摘要：本文主要分析了農(nóng)村公路瀝青路面的裂縫、車轍、水損害等病害的形成原因，并提出了行之有效的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。
關(guān)鍵詞：農(nóng)村公路現(xiàn)狀病害養(yǎng)護(hù)維修
2006年起，全國將實(shí)施“五年千億元規(guī)劃”，連續(xù)5年共投資l000億元修建農(nóng)村公路。隨著我國農(nóng)村公路建設(shè)步伐的加快，瀝青路面的應(yīng)用已經(jīng)積累了豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，取得了可喜的成績，但是農(nóng)村公路瀝青路面的早期損壞現(xiàn)象依然不容忽視，尤其是在路面病害的形成原因以及養(yǎng)護(hù)對策等問題上研究得還不夠深入。
1．農(nóng)村公路現(xiàn)狀農(nóng)村公路包括各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場至城區(qū)、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道之問、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道至外縣市的道路。與干線公路相比，農(nóng)村公路具有線形較差，路面等級相對較低，軸載重等的特點(diǎn)。農(nóng)村公路在使用中存在著行車嚴(yán)重不規(guī)范的現(xiàn)象，在路肩上行車、停車、普遍缺乏有組織的管養(yǎng)，或者基本無人管理，處于無序使用狀態(tài)。農(nóng)村公路相關(guān)配套設(shè)施也不齊全，部分道路沿
線無排水設(shè)施，有的路段邊溝都不具備，這就造成了大氣降水極易進(jìn)入路面、甚至是路基，導(dǎo)致了路面病害的發(fā)生。農(nóng)村公路瀝青路面一般采用較薄瀝青面層+半剛性基層的組合。由于受到養(yǎng)護(hù)資金、養(yǎng)護(hù)技術(shù)等諸多因素的影響與制約，農(nóng)村公路瀝青路面的維修養(yǎng)護(hù)水平基本上還處在按“老框框，老路子干”的水平。瀝青路面修補(bǔ)技術(shù)大都在瀝青路面病害已經(jīng)出現(xiàn)的情況下進(jìn)行的，且必須要在瀝青路面養(yǎng)護(hù)的季節(jié)內(nèi)進(jìn)行。
2．病害成因分析
2．1荷載性裂縫形成原因
荷載性裂縫一般發(fā)生在面層或基層的底部，由于車輛荷載的反復(fù)作用，裂縫逐漸向上擴(kuò)展至表面。車輪荷載作用產(chǎn)生的裂縫反映在面層，往往不是單獨(dú)的、稀疏的或較有規(guī)則的裂縫，而是稠密的，有時是相互聯(lián)系的。
發(fā)生荷載性裂縫的原因一般主要有以下幾個方面：
(1)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或厚度不足，路面強(qiáng)度不能滿足行車要求。
(2)由于交通量的迅速增長和軸載的不斷加大，路面強(qiáng)度日趨不足，瀝青路面就會產(chǎn)生荷載性疲勞破壞。
(3)由于雨水的下滲，不斷侵蝕基層表面，在行車荷載的作用下，使之逐漸軟化，最終導(dǎo)致荷載性裂縫的產(chǎn)生。
(4)由于施工質(zhì)量存在缺陷，基層局部存在薄弱環(huán)節(jié)，在行車荷載的反復(fù)作用下，出現(xiàn)塊狀的裂縫。
(5)少數(shù)駕駛員私自對汽車進(jìn)行改裝，造成單軸軸載過大，對路面的破壞性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)車輛，致使路面出現(xiàn)不應(yīng)有的早期荷載性裂縫。
2．2非荷載性裂縫形成原因
2．2．1反射裂縫形成原因反射裂縫形成的基本原因是受拉疲勞、受拉屈服與剪切屈服，在它們的單獨(dú)或聯(lián)合作用下導(dǎo)致產(chǎn)生反射裂縫。半剛性基層不僅存在溫度收縮應(yīng)力，還存在干縮問題。干縮是失水所引起的，理論上說，在含水量下壓實(shí)的半剛性基層，失水現(xiàn)象可以通過適當(dāng)?shù)臐耩B(yǎng)來解決，在瀝青面層鋪筑后，使面層下的基層維持在平衡含水量上，這樣就可以避免半剛性基層的干縮問題。實(shí)際上，由于受到施工和氣候等因素的影響，很難保證含水量始終處在含水量附近。因此，基層的干縮現(xiàn)象是客觀存在的，大多數(shù)反射裂縫的形成是由干縮現(xiàn)象引起的。
2．2．2溫度收縮裂縫形成原因
農(nóng)村公路瀝青面層縮裂多發(fā)生在冬季氣溫較低的地區(qū)或易發(fā)生溫度驟變的地區(qū)。當(dāng)瀝青面層中的平均溫度低于其斷裂溫度時，或者說在降溫過程中瀝青面層所產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過該溫度的抗拉強(qiáng)度，瀝青面層即發(fā)生斷裂。瀝青路面在低溫下收縮的主軸是縱向的，路面體主要是沿長度方向收縮受拉。因此，低溫產(chǎn)生的裂縫大多是橫向的，并且多為等間距的。低溫縮裂從路表面開始，逐步向深層發(fā)展，寬度逐年增大。
由溫度變化引起的溫度應(yīng)力導(dǎo)致瀝青路面開裂破壞主要發(fā)牛存面層。因?yàn)樗喾€(wěn)定碎石和二灰穩(wěn)定碎石的溫縮系數(shù)明顯小于瀝青混凝土的溫縮系數(shù)，前者約為后者的i／2～1／3，此外，這兩種半剛性材料的破壞應(yīng)變明顯大于瀝青混凝土的破壞應(yīng)變；前者的低溫模量又明顯小于后者。，因此，由于溫縮形成的裂縫首先在面層產(chǎn)生、，
2．2．3車轍肜成原因
農(nóng)村公路瀝青路面的車轍包括瀝青面層、基層和路基三部分的永久變形。瀝青面層車轍一般是在高溫季節(jié)，在車輛荷載，特別是重載、超載車輛的反復(fù)作用下產(chǎn)生永久變形和塑性流動而形成的。
影響車轍形成的因素主要有以下四個方面：
(1)行車速度對車轍的形成也有一定的影響，車速愈慢，則要求瀝青混凝土的抗車轍能力愈強(qiáng)。
(2)瀝青混合料穩(wěn)定性差引起塑性變形。其特征主要表現(xiàn)為車輪作用部位下凹，車輪作用甚少的車道兩側(cè)反面向上隆起，在彎道處還明顯向外推擠，車轍斷面里w形。這主要是因?yàn)椋篴．集料的級配過細(xì)或集料壓碎值偏低；瀝青混凝土混合料顆粒周圍有一層過厚的瀝青膜；C．瀝青的溫度敏感性強(qiáng)。
(3)瀝青剝落引起的不穩(wěn)定。瀝青混凝土的剝落是從底部開始并逐漸向上發(fā)展。這種損壞現(xiàn)象具有隱蔽性，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有：a．表面層瀝青砼透水；b．路面排水設(shè)計(jì)不當(dāng)；C．瀝青抗剝離性能差
(4)密實(shí)度不足引起的過分壓密。這是一種非正常的車轍。在施工過程中，由于過分追求平整度，造成壓：實(shí)度不足，致使通車后的第一個高溫季節(jié)混合料繼續(xù)壓密，在交通車輛的反復(fù)碾壓作用下，空隙率不斷減少，達(dá)到極限的殘余空隙率后才趨于穩(wěn)定。假定所有路段最終壓實(shí)度都達(dá)到100％，則不同初始壓實(shí)度，不同厚度條件下的由于壓密引起的車轍大小。
由表可以看出，初始壓實(shí)度越小，壓密引起的車轍越大；面層越厚，車轍越易形成。這種車轍表現(xiàn)為兩側(cè)沒有隆起現(xiàn)象，只有下凹，呈V字形或w形。
2．2．4水損害原因分析
為了防止車轍，常選擇堅(jiān)硬的石料，采用較粗粒徑的集料，斷級配等措施，但這又帶來新的隱患，即瀝青路面的水穩(wěn)定性不足。日前，分析瀝青路面水損害的形成機(jī)理主要有力學(xué)理論、化學(xué)反應(yīng)理論、表面能理論及分子定向理論四種。由于影響瀝青與礦料粘附性的因素很多，造成粘附剝落原因也十分復(fù)雜，盡管每一種理論都從各自不同的角度對
瀝青與礦料的粘附剝落機(jī)理予以有益的解釋，但都不能完全說明其作用機(jī)理。本文從工程實(shí)際出發(fā)，對造成瀝青路面水損害的主要原因進(jìn)行了總結(jié)。
(1)礦料級配與混合料的空隙率
面層礦料級配對瀝青混合料的空隙率有很大的影響。當(dāng)路面實(shí)際空隙率在8％～l5％時，水很容易進(jìn)入混合料內(nèi)部，存留在混合料空隙巾的水降低了瀝青對石料的粘附力，在荷載的作用下，產(chǎn)牛較大的毛細(xì)水壓力，從而造成瀝青混合料的水損害破壞。
(2)壓實(shí)效果
現(xiàn)行規(guī)范對壓實(shí)度的規(guī)定有一定的缺陷，國外對瀝青路面提出了3個壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：①實(shí)驗(yàn)室馬歇爾密度的96％；②實(shí)測理論相對密度的92％；⑧試驗(yàn)路鉆孔密度的99％。其中，按馬歇爾密度計(jì)算的壓實(shí)度與按理論密度計(jì)算的壓實(shí)度之問有下列換算關(guān)系：
K，=K2／(1一V) 式中：K．——馬歇爾密度計(jì)算的壓實(shí)度，％；
K1一理論密度計(jì)算的壓實(shí)度，％；
V——一混合料的設(shè)計(jì)空隙率，％。
當(dāng)K．=96％，K，=92％時，這兩個標(biāo)準(zhǔn)等效的條件是=4．17％。當(dāng)空隙率小于4．17％時，如果要求壓實(shí)度為馬歇爾密度的96％，意味著比控制理論密度的92％要高；相反當(dāng)空隙率大于4．17％時，如果要求壓實(shí)度為馬歇爾密度的96％，意味著比控制理論密度的92％要低。例如當(dāng)空隙率為8％時，達(dá)到馬歇爾密度的96％，實(shí)際上只達(dá)到理論密度的88．3％，要求達(dá)到理論密度的92％，則應(yīng)該達(dá)到馬歇爾密度的100％
關(guān)鍵詞：農(nóng)村公路現(xiàn)狀病害養(yǎng)護(hù)維修
2006年起，全國將實(shí)施“五年千億元規(guī)劃”，連續(xù)5年共投資l000億元修建農(nóng)村公路。隨著我國農(nóng)村公路建設(shè)步伐的加快，瀝青路面的應(yīng)用已經(jīng)積累了豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，取得了可喜的成績，但是農(nóng)村公路瀝青路面的早期損壞現(xiàn)象依然不容忽視，尤其是在路面病害的形成原因以及養(yǎng)護(hù)對策等問題上研究得還不夠深入。
1．農(nóng)村公路現(xiàn)狀農(nóng)村公路包括各鄉(xiāng)鎮(zhèn)場至城區(qū)、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道之問、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道至外縣市的道路。與干線公路相比，農(nóng)村公路具有線形較差，路面等級相對較低，軸載重等的特點(diǎn)。農(nóng)村公路在使用中存在著行車嚴(yán)重不規(guī)范的現(xiàn)象，在路肩上行車、停車、普遍缺乏有組織的管養(yǎng)，或者基本無人管理，處于無序使用狀態(tài)。農(nóng)村公路相關(guān)配套設(shè)施也不齊全，部分道路沿
線無排水設(shè)施，有的路段邊溝都不具備，這就造成了大氣降水極易進(jìn)入路面、甚至是路基，導(dǎo)致了路面病害的發(fā)生。農(nóng)村公路瀝青路面一般采用較薄瀝青面層+半剛性基層的組合。由于受到養(yǎng)護(hù)資金、養(yǎng)護(hù)技術(shù)等諸多因素的影響與制約，農(nóng)村公路瀝青路面的維修養(yǎng)護(hù)水平基本上還處在按“老框框，老路子干”的水平。瀝青路面修補(bǔ)技術(shù)大都在瀝青路面病害已經(jīng)出現(xiàn)的情況下進(jìn)行的，且必須要在瀝青路面養(yǎng)護(hù)的季節(jié)內(nèi)進(jìn)行。
2．病害成因分析
2．1荷載性裂縫形成原因
荷載性裂縫一般發(fā)生在面層或基層的底部，由于車輛荷載的反復(fù)作用，裂縫逐漸向上擴(kuò)展至表面。車輪荷載作用產(chǎn)生的裂縫反映在面層，往往不是單獨(dú)的、稀疏的或較有規(guī)則的裂縫，而是稠密的，有時是相互聯(lián)系的。
發(fā)生荷載性裂縫的原因一般主要有以下幾個方面：
(1)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或厚度不足，路面強(qiáng)度不能滿足行車要求。
(2)由于交通量的迅速增長和軸載的不斷加大，路面強(qiáng)度日趨不足，瀝青路面就會產(chǎn)生荷載性疲勞破壞。
(3)由于雨水的下滲，不斷侵蝕基層表面，在行車荷載的作用下，使之逐漸軟化，最終導(dǎo)致荷載性裂縫的產(chǎn)生。
(4)由于施工質(zhì)量存在缺陷，基層局部存在薄弱環(huán)節(jié)，在行車荷載的反復(fù)作用下，出現(xiàn)塊狀的裂縫。
(5)少數(shù)駕駛員私自對汽車進(jìn)行改裝，造成單軸軸載過大，對路面的破壞性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)車輛，致使路面出現(xiàn)不應(yīng)有的早期荷載性裂縫。
2．2非荷載性裂縫形成原因
2．2．1反射裂縫形成原因反射裂縫形成的基本原因是受拉疲勞、受拉屈服與剪切屈服，在它們的單獨(dú)或聯(lián)合作用下導(dǎo)致產(chǎn)生反射裂縫。半剛性基層不僅存在溫度收縮應(yīng)力，還存在干縮問題。干縮是失水所引起的，理論上說，在含水量下壓實(shí)的半剛性基層，失水現(xiàn)象可以通過適當(dāng)?shù)臐耩B(yǎng)來解決，在瀝青面層鋪筑后，使面層下的基層維持在平衡含水量上，這樣就可以避免半剛性基層的干縮問題。實(shí)際上，由于受到施工和氣候等因素的影響，很難保證含水量始終處在含水量附近。因此，基層的干縮現(xiàn)象是客觀存在的，大多數(shù)反射裂縫的形成是由干縮現(xiàn)象引起的。
2．2．2溫度收縮裂縫形成原因
農(nóng)村公路瀝青面層縮裂多發(fā)生在冬季氣溫較低的地區(qū)或易發(fā)生溫度驟變的地區(qū)。當(dāng)瀝青面層中的平均溫度低于其斷裂溫度時，或者說在降溫過程中瀝青面層所產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過該溫度的抗拉強(qiáng)度，瀝青面層即發(fā)生斷裂。瀝青路面在低溫下收縮的主軸是縱向的，路面體主要是沿長度方向收縮受拉。因此，低溫產(chǎn)生的裂縫大多是橫向的，并且多為等間距的。低溫縮裂從路表面開始，逐步向深層發(fā)展，寬度逐年增大。
由溫度變化引起的溫度應(yīng)力導(dǎo)致瀝青路面開裂破壞主要發(fā)牛存面層。因?yàn)樗喾€(wěn)定碎石和二灰穩(wěn)定碎石的溫縮系數(shù)明顯小于瀝青混凝土的溫縮系數(shù)，前者約為后者的i／2～1／3，此外，這兩種半剛性材料的破壞應(yīng)變明顯大于瀝青混凝土的破壞應(yīng)變；前者的低溫模量又明顯小于后者。，因此，由于溫縮形成的裂縫首先在面層產(chǎn)生、，
2．2．3車轍肜成原因
農(nóng)村公路瀝青路面的車轍包括瀝青面層、基層和路基三部分的永久變形。瀝青面層車轍一般是在高溫季節(jié)，在車輛荷載，特別是重載、超載車輛的反復(fù)作用下產(chǎn)生永久變形和塑性流動而形成的。
影響車轍形成的因素主要有以下四個方面：
(1)行車速度對車轍的形成也有一定的影響，車速愈慢，則要求瀝青混凝土的抗車轍能力愈強(qiáng)。
(2)瀝青混合料穩(wěn)定性差引起塑性變形。其特征主要表現(xiàn)為車輪作用部位下凹，車輪作用甚少的車道兩側(cè)反面向上隆起，在彎道處還明顯向外推擠，車轍斷面里w形。這主要是因?yàn)椋篴．集料的級配過細(xì)或集料壓碎值偏低；瀝青混凝土混合料顆粒周圍有一層過厚的瀝青膜；C．瀝青的溫度敏感性強(qiáng)。
(3)瀝青剝落引起的不穩(wěn)定。瀝青混凝土的剝落是從底部開始并逐漸向上發(fā)展。這種損壞現(xiàn)象具有隱蔽性，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有：a．表面層瀝青砼透水；b．路面排水設(shè)計(jì)不當(dāng)；C．瀝青抗剝離性能差
(4)密實(shí)度不足引起的過分壓密。這是一種非正常的車轍。在施工過程中，由于過分追求平整度，造成壓：實(shí)度不足，致使通車后的第一個高溫季節(jié)混合料繼續(xù)壓密，在交通車輛的反復(fù)碾壓作用下，空隙率不斷減少，達(dá)到極限的殘余空隙率后才趨于穩(wěn)定。假定所有路段最終壓實(shí)度都達(dá)到100％，則不同初始壓實(shí)度，不同厚度條件下的由于壓密引起的車轍大小。
由表可以看出，初始壓實(shí)度越小，壓密引起的車轍越大；面層越厚，車轍越易形成。這種車轍表現(xiàn)為兩側(cè)沒有隆起現(xiàn)象，只有下凹，呈V字形或w形。
2．2．4水損害原因分析
為了防止車轍，常選擇堅(jiān)硬的石料，采用較粗粒徑的集料，斷級配等措施，但這又帶來新的隱患，即瀝青路面的水穩(wěn)定性不足。日前，分析瀝青路面水損害的形成機(jī)理主要有力學(xué)理論、化學(xué)反應(yīng)理論、表面能理論及分子定向理論四種。由于影響瀝青與礦料粘附性的因素很多，造成粘附剝落原因也十分復(fù)雜，盡管每一種理論都從各自不同的角度對
瀝青與礦料的粘附剝落機(jī)理予以有益的解釋，但都不能完全說明其作用機(jī)理。本文從工程實(shí)際出發(fā)，對造成瀝青路面水損害的主要原因進(jìn)行了總結(jié)。
(1)礦料級配與混合料的空隙率
面層礦料級配對瀝青混合料的空隙率有很大的影響。當(dāng)路面實(shí)際空隙率在8％～l5％時，水很容易進(jìn)入混合料內(nèi)部，存留在混合料空隙巾的水降低了瀝青對石料的粘附力，在荷載的作用下，產(chǎn)牛較大的毛細(xì)水壓力，從而造成瀝青混合料的水損害破壞。
(2)壓實(shí)效果
現(xiàn)行規(guī)范對壓實(shí)度的規(guī)定有一定的缺陷，國外對瀝青路面提出了3個壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：①實(shí)驗(yàn)室馬歇爾密度的96％；②實(shí)測理論相對密度的92％；⑧試驗(yàn)路鉆孔密度的99％。其中，按馬歇爾密度計(jì)算的壓實(shí)度與按理論密度計(jì)算的壓實(shí)度之問有下列換算關(guān)系：
K，=K2／(1一V) 式中：K．——馬歇爾密度計(jì)算的壓實(shí)度，％；
K1一理論密度計(jì)算的壓實(shí)度，％；
V——一混合料的設(shè)計(jì)空隙率，％。
當(dāng)K．=96％，K，=92％時，這兩個標(biāo)準(zhǔn)等效的條件是=4．17％。當(dāng)空隙率小于4．17％時，如果要求壓實(shí)度為馬歇爾密度的96％，意味著比控制理論密度的92％要高；相反當(dāng)空隙率大于4．17％時，如果要求壓實(shí)度為馬歇爾密度的96％，意味著比控制理論密度的92％要低。例如當(dāng)空隙率為8％時，達(dá)到馬歇爾密度的96％，實(shí)際上只達(dá)到理論密度的88．3％，要求達(dá)到理論密度的92％，則應(yīng)該達(dá)到馬歇爾密度的100％