＊鄒 宇

（青海省交通檢測有限公司 青海 810000）

在高速公路路面結(jié)構(gòu)中，瀝青路面因其通暢、方便、抗震、噪音和維修快捷而被廣泛使用。瀝青路面在環(huán)境因素的影響下，會對瀝青路面的通行狀況產(chǎn)生不利影響。瀝青路面必須能夠承受溫度、太陽、空氣、水和其他因素的綜合影響，當(dāng)瀝青路面遇到惡劣的自然環(huán)境因素影響時，會使瀝青路面失去黏度和脆性增加，混合料的黏度在移動荷載等因素的作用下消失，甚至?xí)篂r青與礦物骨料分離，導(dǎo)致路面松散和損壞。因此，瀝青路面必須具有足夠的承載力，結(jié)構(gòu)的耐久性等，才能增加路面的行車舒適度、減少運營養(yǎng)護(hù)的成本等。

瀝青路面的壽命取決于瀝青的質(zhì)量、礦料的級配、施工條件等。瀝青混合物的耐久性在各種因素相互作用下的抗老化能力、耐水性及反復(fù)暴露在車輛負(fù)載和溫度變化下的抗疲勞性能。

1.瀝青路面耐久性影響因素

(1)影響瀝青路面耐久性的內(nèi)部因素

材料是影響路面性能的重要因素。瀝青路面由瀝青、骨料、礦物粉和其他添加劑按一定比例混合而成。材料質(zhì)量不理想，不符合要求，瀝青混合料質(zhì)量不能滿足。瀝青混合物的性質(zhì)、填料的質(zhì)量和粘合劑的粘合效果對混合料的質(zhì)量有很大的影響。

①瀝青質(zhì)量。瀝青是一種復(fù)雜的黑色棕色混合物，由各種分子碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘傺苌?、液體、半固態(tài)或固體有機凝膠組成，可提供防潮和防腐保護(hù)。瀝青的質(zhì)量直接影響瀝青路面的質(zhì)量。全球變暖，道路交通條件越來越苛刻，一般瀝青材料的質(zhì)量已無法滿足對較重型瀝青結(jié)構(gòu)的需求，主要是對造成大規(guī)模路面結(jié)構(gòu)破壞的原因進(jìn)行研究和分析。根據(jù)施工要求選擇瀝青品種，以及針入度、延度、軟化點三大指標(biāo)。道路的瀝青要求是夏季不要軟化，冬季不脆，以抵御水，冰，鹽和交通的侵蝕[1]。由于石油和瀝青的內(nèi)部質(zhì)量過程中含有大量石蠟，對溫度敏感，大多數(shù)瀝青的表面結(jié)構(gòu)強度往往比以前低得多。瀝青黏度低，強度低，軌距阻力弱；瀝青中石蠟含量高，有橫向裂紋；熱敏高溫瀝青涂層易于撕裂。

②礦料質(zhì)量。材料是建筑材料的基礎(chǔ)，嚴(yán)格的原材料質(zhì)量控制，在保證瀝青路面質(zhì)量方面起著特殊的作用。生產(chǎn)方在采購材料時，必須按照要求提交出廠報告和試驗室抽檢報告，以便嚴(yán)格控制材料質(zhì)量。

③混合料配合比。與設(shè)計結(jié)果相比，瀝青混合物對路面質(zhì)量、材料消耗和施工成本有顯著影響。這是一項非常重要的技術(shù)工作?；旌衔锏脑O(shè)計側(cè)重于瀝青混凝土的高低溫穩(wěn)定性、耐久性。目前，高等級公路上瀝青混合物的組成通常是通過配合比的設(shè)計，來確定礦料組成和瀝青使用情況，從而確?；旌衔锏牧己锰匦?。在馬歇爾試驗中，為了確定瀝青混合物之間的對應(yīng)關(guān)系，還應(yīng)利用所取得的經(jīng)驗來確定瀝青含量的最佳用量，以便更好地排除對人為和其他有關(guān)環(huán)境因素、作業(yè)等的影響。瀝青混合料配合比一般分為目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比、施工配合比，通過三階段驗證，進(jìn)一步控制施工精度和混合設(shè)備組合性能，使混合料生產(chǎn)施工符合規(guī)范要求，使瀝青混合料生產(chǎn)配合比更合理。瀝青混合料的優(yōu)良比例必須仔細(xì)設(shè)計，以獲得可靠的協(xié)調(diào)程度[2]。

(2)施工質(zhì)量

①嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)。材料是建筑材料的基礎(chǔ)，嚴(yán)格的原材料質(zhì)量，在保證瀝青路面質(zhì)量方面起著特殊的作用。瀝青混凝土主要由瀝青、骨料和礦粉組成。瀝青是瀝青混凝土中的一種粘結(jié)材料，可將其它材料粘結(jié)緊密。骨料和礦物骨料占瀝青混凝土總質(zhì)量的95%，更重要的是，帶有骨架和填料的瀝青混凝土取決于骨架的形成，因此骨架在混凝土的整體強度和剛度中起著重要作用。根據(jù)施工要求選擇瀝青品種，以及針入度、延度、軟化點三大指標(biāo)。生產(chǎn)商在采購材料時，必須按照要求提交出廠質(zhì)量報告，進(jìn)行現(xiàn)場抽查，以便嚴(yán)格控制進(jìn)場材料質(zhì)量。在加熱過程中必須進(jìn)行溫度控制，瀝青的加熱溫度因瀝青標(biāo)號而異，當(dāng)需要瀝青隔熱時，應(yīng)及時打開瀝青循環(huán)泵，使加熱溫度一致，防止瀝青老化。瀝青路面應(yīng)選擇良好的集料及填料，材料應(yīng)滿足耐磨性、強度、無雜質(zhì)、無風(fēng)化、穩(wěn)定等要求。

②做好施工準(zhǔn)備階段的控制。在道路建設(shè)中，首先要審查施工組織計劃，包括組織、混合和工廠布局、施工質(zhì)量管理體系、施工機制材料組織、施工進(jìn)度表、施工程序、環(huán)境響應(yīng)等。安全措施、質(zhì)量控制體系的組成、儀表設(shè)備及測試和評價方法。同時檢查現(xiàn)場機械設(shè)備及后場瀝青拌和設(shè)備是否滿足施工需要。

2.影響瀝青路面耐久性的外部因素

（1）溫度變化。高溫對瀝青耐久性的影響是由于熱能加速瀝青分子的運動，由于施工加熱，導(dǎo)致瀝青中的輕油蒸發(fā)，并有助于加速瀝青的化學(xué)反應(yīng)。這導(dǎo)致瀝青技術(shù)性能下降，瀝青質(zhì)量嚴(yán)重惡化。溫度波動與瀝青混合物的電阻和強度成反比。當(dāng)溫度升高時，瀝青的黏度降低，礦物材料之間的黏度降低，強度降低。當(dāng)車輛多次荷載時會加速路面的變形。如果瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不太穩(wěn)定，路面會出現(xiàn)較大的剪切變形，導(dǎo)致路面破壞[3]。

瀝青路面的強度因溫度而異。當(dāng)路面溫度急劇冷卻時，會產(chǎn)生溫度梯度，當(dāng)溫度降低時，會產(chǎn)生路面收縮和拉伸應(yīng)力。機械角度分析，此時瀝青混凝土表面裂紋的原因強度小于拉伸應(yīng)力。瀝青路面的損壞通常始于路面裂縫，由于低溫循環(huán)，裂縫可能會膨脹，然后裂縫中的水滲入路面結(jié)構(gòu)，逐漸導(dǎo)致路面狀況惡化，最終導(dǎo)致路面性能顯著下降。

通過適當(dāng)增加厚度，可以減少部分裂紋的發(fā)生，使用溫度敏感度低、稠度低的瀝青，減少部分裂紋的發(fā)生。

（2）疲勞破壞。疲勞是指瀝青混合物在多次荷載下抵抗斷裂的能力。目前主要通過傳統(tǒng)理論疲勞法、材料疲勞特性兩種方法研究瀝青路面疲勞特性。另一類是機械近似法，即利用破壞力學(xué)原理研究疲勞裂紋發(fā)展規(guī)律的方法，以確定材料的耐久性。從疲勞的角度來看，瀝青混合物的強度模量是材料的一個重要特征。

（3）水損害。瀝青和礦物材料之間的粘結(jié)在潮濕條件下會減弱，在荷載和水的共同作用下，這種損害會顯著增加，水會導(dǎo)致瀝青路面的脫落、脫脂和局部結(jié)構(gòu)破壞。城市道路的定期澆水加速了這種破壞。

（4）瀝青老化。在瀝青路面的生產(chǎn)和使用過程中，由于瀝青輕質(zhì)部分揮發(fā)，在空氣中氧氣、光和熱的作用下，瀝青的硬度隨著時間的推移而變化和增強，從而導(dǎo)致瀝青在瀝青上的性質(zhì)發(fā)生變化，稱為老化。

3.瀝青路面耐久性能改善措施

(1)瀝青混合料的改性

瀝青混合物可以在化學(xué)上或物理上進(jìn)行改性。添加劑的使用分為化學(xué)改性工藝、塑料格柵、土工布等。為了加強路面的機械性能，技術(shù)措施被歸類為物理改造類別。

①物理改性。土工復(fù)合材料是一種新型路面工程材料。它由人造合成聚合物如塑料、化學(xué)纖維、合成橡膠等原料組成，由土壤內(nèi)部、表面或不同土壤層之間的各種產(chǎn)品制成，起到加固或保護(hù)路面的作用。土工復(fù)合材料可分為土工薄膜、特殊土工復(fù)合材料和土工復(fù)合材料等類型。

玻璃纖維格柵選擇優(yōu)質(zhì)增強型無堿性玻璃纖維紗，玻璃纖維格柵采用先進(jìn)的精加工電路，蓮花織物采用子午線取向設(shè)計，玻璃纖維格柵充分利用織物中紗線的強度，提高其機械性能，為了具有良好的抗拉強度和抗蠕變強度，并經(jīng)過優(yōu)質(zhì)改性瀝青涂層，以相容性原則為基礎(chǔ)，強調(diào)其與綠色添加劑的結(jié)合性能，以及對玻璃纖維基底的全面保護(hù)，顯著提高了基材的耐磨性和抗剪切性，從而可用于加固路面提高抗裂性，消除瀝青路面的困難問題。

②化學(xué)改性。通過化學(xué)反應(yīng)改變聚合物物理和化學(xué)性質(zhì)的方法稱為化學(xué)改性。瀝青材料中摻雜聚合物、樹脂、橡膠、細(xì)橡膠粉或其他填料（改性劑），或采取輕度瀝青氧化措施等稱為瀝青改性的措施，以提高瀝青或瀝青混合物的性能，提高瀝青路面的質(zhì)量。改性瀝青可改變?yōu)r青的化學(xué)成分，將改性劑均勻分布在瀝青上，形成一定的空間網(wǎng)[4]。

目前，最廣泛研究和應(yīng)用的措施是在瀝青材料中添加聚合物改性添加劑，以提高混合物的機械性能。在瀝青中加入聚合物改性添加劑將大大提高改性瀝青的黏度，因為聚合物的黏度比瀝青高得多，因此瀝青混合物具有更高的流動性變形穩(wěn)定性。以提高溫度穩(wěn)定性為主要目標(biāo)，并獲得高黏度和耐久性，這是目前國外對改性瀝青的研究和應(yīng)用，但改性瀝青不是通用的，由于采用聚合物改性瀝青獲得高溫和流動穩(wěn)定性，其黏度增加，低溫柔性降低。整體熱穩(wěn)定性的改善比低溫性能的改善更容易實現(xiàn)。

關(guān)于瀝青的光氧化和熱氧化老化機制，使用抗氧化劑、淬火劑和光屏蔽對混合物進(jìn)行改性。根據(jù)分子吸附理論，當(dāng)瀝青與酸性石材接觸時，分子之間的相互作用力是物理吸附，而不是化學(xué)吸附，這種分子吸附是可逆的，這種物理吸附產(chǎn)生的耦合力要弱得多。目前，瀝青與石材的吸附效果得到了提高，如果通過測定石材的酸堿度，采用防腐劑，加入瀝青極性組分，提高了它們之間的粘附強度。

(2)優(yōu)化混合料的配合比設(shè)計

通過研究骨架形成規(guī)律及骨架形成條件下細(xì)材料填充特性，研究骨架密度與骨架密度的估計方法，分析基本孔徑參數(shù)和油對馬歇爾規(guī)律性指標(biāo)的影響，從而實現(xiàn)最佳混合比設(shè)計，根據(jù)《道路瀝青路面施工技術(shù)手冊》的技術(shù)要求，對級聯(lián)選擇和山石比例進(jìn)行合理優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了符合性設(shè)計、檢驗和工程檢驗。最終設(shè)計施工可行性、成本控制、瀝青混合性能，適當(dāng)選擇瀝青品種改善瀝青路面[5]。

(3)其它工藝

①熱瀝青處理法。在有機溶劑小規(guī)模維修過程中，越來越多地采用熱瀝青處理方法，其中包括清潔的維修表面，該操作是第一次澆灌熱瀝青（0.4～0.6kg/m2），等待路面維修，然后將熱瀝青混合密封托盤。然而，這種方法不能保證一層與一層的粘附，因為用于粘合劑層的瀝青在修復(fù)表面和混合物之間的粘附強度非常低，以防裂縫弱和表面濕潤不均勻。瀝青在澆注粘性層前，與少量粘性溶劑混合，能很好地濕潤舊瀝青道路上的細(xì)裂縫和表面不規(guī)則，這是混合有機溶劑的新方法。該方法在一定程度上消除了老化對表面粘附的負(fù)面影響，促進(jìn)了瀝青局部再生，并獲得更高的經(jīng)濟回報[6]。

②摻入水溶性微劑。對于濕表面處理，國外出現(xiàn)了水溶性微劑作為粘合劑的方法，其中包括：水的水分凈化和含有加速器和增塑劑的水溶性微劑的處理，以及熱瀝青的混合和密封涂層。水溶性微劑包括：脈醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、三聚氰胺脈樹脂和酚醛樹脂。

③瀝青道路基層封閉快速施工。隨著我國公路建設(shè)步伐不斷加快，瀝青混凝土路面成為主流，瀝青混凝土層剛度低，承載能力弱，必須建立基層作為半硬瀝青路面的主要承載層。

半剛性基座（Semi-Rigid Type Base）是指可以用無機化合物建造的基座，以穩(wěn)定板體并具有一定的彎曲強度。半剛性基層是鋪設(shè)在無機結(jié)合料穩(wěn)定土上的抗彎強度穩(wěn)定的基層，為板狀。

因此，基層施工控制體系尤為重要。半剛性基層具有一定的強度、剛度和穩(wěn)定性，具有良好的水穩(wěn)定性和抗凍性。但是，它能提供多種穩(wěn)定材料，選擇范圍廣，路面彈性變形小，使用壽命長，承載能力強。半剛性瀝青路面以其優(yōu)良的節(jié)能性能和明顯的社會效益，越來越受到人們的重視。穩(wěn)定類基層作為一種新型的層狀結(jié)構(gòu)，在廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，應(yīng)重視施工質(zhì)量控制。

4.結(jié)論

總之，影響瀝青路面耐久有很多因素，瀝青混合類型、瀝青與配料比、瀝青結(jié)構(gòu)、瀝青質(zhì)量、施工方法等內(nèi)在因素，以及實際交通條件等外在因素。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，道路交通發(fā)揮著重要作用，我們正處于道路耐久性研究的初始階段，各種交通線路的建設(shè)者，正在盡一切努力確保道路暢通，并為社會創(chuàng)造舒適和開放的道路環(huán)境。