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柔性路面的性能及其病害探究【摘要】目前，我国工程实际中常见的路面类型可分为柔性路面和刚性路面两种，柔性路面主要各类沥青面层，文章分析了柔性路面常见病害类型并对病害进行了探究，能有效的为道路的设计，施工及养护提供可科学的依据。
【关键词】柔性路面；沥青路面；性能；病害柔性路面一般是指沥青混凝土路面。
水泥混凝土路面刚度大，荷载作用下变形小，柔性路面刚度相对较小，荷载作用下变形较大。
这是最直观的刚性路面与柔性路面的差别。
然后从设计角度来说他们也有所不同，柔性路面设计是采用双圆垂直均布荷载作用下的弹性层体系理论为基础，以路表弯沉值作为路面整体刚度的控制指标，刚性路面是采用弹性地基板理论。
以混凝土弯拉强度作为设计控制指标。
从使用性能上还说，柔性路面相对于刚性路面行车舒适度要好，噪音小，但容易产生车辙、推移等热稳定性问题，冬天的话容易产生开裂。
施工质量控制不好还容易产生松散、坑槽等病害。
刚性路面则因为接缝的存在行车舒适度不如柔性路面，特别是胀缝部位比较容易破坏。
使用时间长了容易产生断裂、台阶、既泥等现象。
而且修补起来比较困难，必须是整块板破碎重新浇筑混凝土。
但其夜视性能好。
1.沥青路面常见病害类型1.1沥青路面的车辙从我国沥青路面的破坏现象分析，车辙问题尤为突出。
它除了影响行车舒适性外，还对交通安全有直接影响，例如车辆在变换车道时操作困难，车辙内积水及产生高速行车水漂或结冰，在气候条件恶劣时制动距离不足等等。
在正常情况下，沥青路面的车辙有三种类型：1.1.1结构性车辙由于荷载作用超过路面各层的强度，发生在沥青面层以下，包括路基在内各结构层的永久性变形，叫做结构性车辙。
这种车辙的宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面成V宇形（凹形）。
1.1.2失稳性车辙在高温条件下，车辙碾压的反复作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限，使流动变形不断累积形成车辙，叫做沥青混合料的流动性车辙或失稳性车辙。
一方面是车轮作用部位下凹，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，车道线及停车线因此可能成为变形的曲线。
柔性路面损坏原因的分析与对策于海臣1,白建辉2,刘长军3(11黑龙江省路桥建设集团四公司;21五大连池公路管理站;31黑龙江省公路勘察设计院)摘 要:对柔性路面的破坏原因进行分析、归纳,并对永久性变形和疲劳开裂处理从材料选择及施工工艺方面进行了探讨。
关键词:沥青混凝土路面;损坏原因;材料选择中图分类号:U4161217 文献标识码:B 文章编号:1008-3383(2002)05-0001-02Analyzed and countermeasure for breakage reasonon flexibility pavementYU Hai-chen,BAI Jian-hui,L IU Chang-junAbstract:The text take analyzed for breakage reason on flexibility pavement and discuss about material choice and construct technology of permanene transmogrification and measure of fatigue craze.K ey w ords:asphalt concrete pavement;breakage reason;material choice0 前 言沥青路面在行车荷载的反复作用和自然因素的不断影响下,会逐渐发生损坏。
其原因是在外力的作用下,路面结构内产生不同量的拉应力、压应力及剪应力。
当这些应力值大于结构材料的破坏应力时,则路面逐渐出现横向、纵向、网状等裂缝,隆起、车辙、搓板、推挤凹陷等变形,以及松散、坑洞、剥落等损坏现象,从而使路况迅速恶化且严重影响道路的使用。
透过现象分析其特征与规律,可把沥青路面的损坏模式分为疲劳开裂与永久变形两种类型。
其中,永久变形包括:沉陷、车辙、推移等;疲劳开裂包括:剪裂、低温开裂、反射裂缝。
高速公路红黏土边坡变形破坏机理分析
高速公路红黏土边坡是指由黏土材料构成的边坡，在长期的自然风化和外力作用下，可能发生变形和破坏。
这种边坡的变形破坏机理可以从以下几个方面来分析。
红黏土本身具有较高的黏聚力和内摩擦角。
在静止状态下，红黏土由于其良好的内聚力和摩擦力，能够支撑较大的重力荷载。
但当外力作用超过红黏土的抗剪强度时，红黏土就会发生剪切破坏，导致边坡整体变形。
大雨、地震等自然因素对边坡的稳定性也会产生很大的影响。
大雨会增加边坡上的含水量，使红黏土的黏聚力降低，容易发生流失和软化现象。
地震会引起地震力的作用，导致边坡震动，加剧边坡的变形和破坏。
红黏土的膨胀性也是引起边坡变形破坏的重要原因之一。
在干燥期间，红黏土会因含水量的减少而产生干缩现象，导致边坡出现龟裂和空洞，进而影响边坡的稳定性。
而在潮湿期间，红黏土会吸水膨胀，使得边坡土体体积增大，从而引起边坡的变形。
人为因素也会对高速公路红黏土边坡的变形破坏产生影响。
边坡的施工过程中可能存在不当操作、不合理设计等问题，使得边坡的稳定性受到影响。
过度开发和建设也会导致红黏土边坡的失稳，引发变形和破坏。
高速公路红黏土边坡的变形破坏机理包括黏聚力和内摩擦力不足、外力作用、膨胀性以及人为因素等多个方面。
在设计和施工过程中，应充分考虑这些因素，采取合适的措施来提高边坡的稳定性，减少变形和破坏的发生，确保公路的安全运行。
车辙破坏机理2.1.2 夏季炎热地区柔性铺装永久变形破坏形式与机理[3]沥青路面柔性铺装的车辙由车辆荷载反复碾压形成，它起因于沥青混合料的粘滞流动、土基与基层的变形，并包括一定程度的压实作用和材料磨耗。
半刚性基层沥青路面的车辙主要来源于沥青混合料的粘滞流动和一定程度的压实作用。
目前，国内外根据车辙产生的原因将沥青路面的车辙普遍分为四种：1.结构性车辙结构性车辙是由于道路行车荷载作用超过路面各层的强度，沥青面层以下包括路基在内的各结构层产生的永久变形。
这种车辙的宽度比较大，两侧没有隆起现象，横断面呈浅盆状的凹形；2.流动性车辙流动性车辙也叫失稳性车辙，即路面在高温条件下，车轮荷载反复碾压产生的剪应力超过沥青混合料的抗剪强度，使流动变形不断积累形成。
这种车辙在车轮荷载的中心位置下产生下洼变形，而且路面材料从荷载挤压下“流向”车辙两侧，并向上隆起，使车辙断面呈W 形；3.磨损性车辙磨损性车辙是路面面层在带钉轮胎或者带链轮胎的磨耗下形成的车辙，这种车辙只发生在路面表面，具体表现为路面面层材料的剥落或者磨损。
4.压实性车辙压实性车辙是路面在铺筑过程中由于压实不足，致使道路开放交通后，在车辆荷载的反复碾压下，空隙率不断减小，产生压密变形而形成车辙。
这种车辙两侧没有隆起，只有下凹，而且它的车辙深度在路面达到极限残余空隙率后趋于稳定。
近年来，随着压实施工技术的提高、施工质量的有效控制、管理的完善以及新材料在半刚性基层和耐磨面层的广泛使用，半刚性基层的永久变形非常小，基本上可以忽略不记，而且在厚半刚性材料层下的土基顶面的压应力很小，通常约为0.01Mpa，在180kN轴重作用下也只有0.02 MPa。
在这样小的应力作用下，土基实际上工作在弹性阶段，即土基不会产生永久变形。
因此，可以认为半刚性基层沥青路面的车辙主要来源于沥青结合料层在高温和车辆作用荷载下的塑性流动变形，即流动性车辙。
同许多自然规律一样，车辙产生的原因可分为内因和外因。
第三章柔性路面第一节柔性路面常见的损坏现象一裂缝：1 裂缝：是路面上较普遍的损坏现象，常表现为纵向裂缝、横向裂缝、纵横交错的龟裂等形态，有时还伴随其他损坏现象同时出现。
2裂缝产生的原因：1）基层软弱。
2）面层疲劳开裂3）面层材料过脆4）面层和基层的刚度相差悬殊5）半刚性基层的收缩裂缝反射到面层。
6）低温收缩裂缝、沥青老化等。
二沉陷：是指路面出现局部下凹的现象。
产生的原因：土基局部湿软，或路面强度不足或厚度过薄，传到土基的压力超过土基的承载力，产生过大的垂直变形，导致路面沉陷。
三车辙：车辙：整个路段土基强度不足，路面沿纵向产生带状凹陷，形成车辙；在高温季节，沥青面层在车辆的重复作用下，积累的永久变形量较大，也易形成车辙。
四推移1 面层材料沿行车方向产生推挤和隆起，甚至形成波浪的现象称推移。
原因：在行车荷载的作用下，路面出来产生剪切破坏。
在交叉口、车站附近绘发生此类破坏。
2搓板：中级路面在纵向形成连续的，有规律的、波长和波峰大致相同的波浪现象称搓板。
五坑槽：1 松散：面层粘结力不足，在行车荷载作用下，细料流失，粗料外露，进而失去联结二出现成片散开的现象称松散。
2 坑槽：松散的材料散失形成坑槽。
不即使养护将导致整个路面的破坏。
六泛油：1 泛油：高温季节沥青路面软化以至出现一层沥青的现象称泛油。
2 危害：材料被粘在车轮上带走，形成坑槽，材料落下处形成油包。
3原因：沥青热稳定行不好，面层材料组配不当，如沥青用量偏高。
第二节柔性路面的设计指标一柔性路面的设计指标一）弯沉指标：弯沉：指在规定的标准车作用下，路基或路面轮隙位置产生的总垂直变形(总弯沉)或垂直回弹变形值(回弹弯沉)，以0.0lmm 为单位。
控制方法 根据"沥规"要求，路面设计的控制方程应满足下式：][R l l ≤式中:l —— 双圆均布垂直荷载作用下表面轮隙中心(A 点)处的实际弯沉（1/100mm ）；l r ——路面设计弯沉值1/100mm)；二）抗拉指标：][R R εεσσ≤≤ σ、ε——分别为路面结构层底面的最大拉应力和最大拉应变。
刚柔复合式路面结构特点及常见病害分析路面结构是一种基础设施建筑物，包括路面表层、基层、基础和下部带等部分。
在路面建设过程中，不同的地域和气候条件需要采取不同的路面结构，刚柔复合式路面承载能力强，路面结构复杂，常见病害种类多。
本文将通过介绍刚柔复合式路面结构的特点及常见病害，来分析刚柔复合式路面在实际使用中遇到的问题和解决方案。
刚柔复合式路面结构特点刚性路面刚性路面是由水泥混凝土构成的，分为公路水泥混凝土路面和机场水泥混凝土路面两种。
刚性路面的结构特点是承载力强、耐久性好、路面平整度高，适用于高速公路、机场等高强度、高速铺设的场合。
柔性路面柔性路面是由多层不同材料堆积构成，其基础层为灰底砂，其上为沥青混凝土或水泥砂浆混凝土。
与刚性路面相比，柔性路面具有弹性，能够适应较大变形，适用于城市交通重要干道和生活小区道路等需要降低噪音和振动的场合。
刚柔复合式路面刚柔复合式路面是将刚性路面和柔性路面结合起来，由刚性路面和柔性路面通过胶凝剂结合在一起构成。
刚柔复合式路面结构特点是既有承载能力强的刚性路面又有耐久性好的柔性路面，能够满足不同路段的不同需求，提高路面使用寿命。
刚柔复合式路面常见病害分析破坏和龟裂刚柔复合式路面的公路水泥混凝土路面基层构造层数较多，不同层数之间的连接需要采用胶凝剂来加固。
当胶凝剂老化、连接松动时，就会导致路面结构失稳，出现龟裂和破坏现象。
解决方法：及时维护和修复路面结构，采用合适的胶凝剂加固连接。
水损刚柔复合式路面的柔性部分一般采用沥青混凝土，其耐水性较差，易受到风吹雨淋的影响。
在潮湿的环境下，水会渗入路面中层，引起多层接口处结构稳定度下降，出现形变和龟裂病害。
解决方法：及时修复路面病害并加强排水工程，减少水损的发生。
疲劳裂缝刚柔复合式路面在高强度的车流量下，各种材料之间的连接处受到反复变形，容易引起接口处的疲劳性裂缝。
解决方法：采用良好的路面结构设计，提高路面强度，加强车辆限制，减少车流量对路面的影响。
柔性沥青路面病害与养护面的要求越来越高，使得路面病害也越来越多。
沥青路面具有力学强度好、行车平稳、低噪音及易于机械化施工等优点。
随着我国经济的快速发展，基于沥青路面的优点，公路沥青路面得以飞跃式的发展。
如何在新的公路沥青路面建设中，进行其病害处理和养护维修，有着重要意义。
沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。
这种路面与砂石路面相比，其和强度稳定性都大大提高。
与水泥混凝土路面相比，沥青路面表面平整无接缝，行车振动小，噪音低，开放交通快，养护简便，适宜于路面分期修建，是我国路面的重要结构形式。
一、病害类型与原因分析多年的工作中发现沥青路面的破坏主要分裂缝、变形类、松散等类型，下面简单介绍一下这几种破坏形式。
裂缝类；沥青路面上出现的裂缝，按其成因不同分为横向裂缝、纵向裂缝、不规则裂缝和龟裂(网)裂四种类型。
裂缝是高等级公路沥青路面最主要的一种破坏形式。
横向裂缝是指垂直于行车方向的裂缝，是半刚性基层沥青路面的典型病害之一。
按其成因不同，横向裂缝又可分为荷载型裂缝与非荷载型裂缝两大类。
纵向裂缝产生的原因有两种可能性，一种情况是沥青面层分段摊铺时，两幅接茬处未处理好，在车辆荷载与大气因素作用下逐渐开裂；另一种情况时由于路基压实度不均匀或由于路基边缘受水浸蚀产生不均匀沉陷而引起的。
不规则裂缝主要表现为路基路面强度不足，特别是路面基层强度不足，基层被压碎开裂，造成路面产生不规则的裂缝。
以及路面基层强度不均匀、疲劳强度不足产生的开裂。
变形类；车辙表现为沿行车带出现横向高差，是高等级公路上的主要病害，是路面使用性能降低和导致损坏并要求进行路面维修的最主要原因。
主要是由于沥青混合料级配设计不合理，稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足，使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起。
另外，重载和超载车辆过多也是产生车辙的重要原因。
车辙一般是在温度较高的季节，沥青面层在车辆的反复碾压下产生永久变形和塑性流动面逐渐形成。
柔性路面破坏机理研究
作者：朱卫勇
来源：《科技视界》 2015年第19期
柔性路面破坏机理研究
朱卫勇
（甘谷公路管理段，甘肃甘谷 741200）
【摘要】柔性路面破坏受交通、气候、日照等自然因素影响，其次，受到材料、温度、施
工工艺、路面结构本身特殊性、渠化交通等因素影响，产生了三大类，共计8种破坏形式，分
别研究其破坏机理，为今后设计、施工和路面维修工作提供可靠的科学理论。
【关键词】柔性路面；破坏；机理
0引言
柔性路面大部分以沥青路面或者沥青混凝土路面出现，由于它具有养护维修方便、技术成熟、行车稳定性和舒适性较好，因此，各级公路大部分为柔性路面。
然而，沥青混凝土路面在
使用几年后,路面受交通、气候、日照等因素的影响,开始氧化并出现轻微车辙、疲劳裂缝、骨
料剥落等路面病害。
这些病害经过一个雨季后加速发展和扩大,逐步进入下层,造成整个沥青面层、甚至基层结构的损害，以致柔性路面施工养护任务也越来越重，且占有相当比重的投资额，成为公路行业中另外一个新兴产业。
要做好公路施工养护与维修，必须要对各种破坏机理进行
研究，分析其破坏类型、破坏形式、破坏时期等。
其中常规的损坏主要分为裂缝、变形、表面
损坏一级其他损坏四种类型，每一种类型又有很多不同的表现形式
1路面裂缝破坏机理
路面裂缝是路面破坏的主要类型之一，其中裂缝类主要包括疲劳裂缝、反射裂缝、低温裂缝。
疲劳裂缝主要公路在使用阶段后，在车辆荷载长期反复作用下，沥青结构层底拉应力成果
材料的疲劳强度，地面边发生开裂，并逐渐扩展到表面而形成。
有时在改建公路或者拓宽的交
界处，强度质量不均匀，不良的施工搭接以及过大的荷载，其中路面产生疲劳裂缝，在路面上
大部分以纵向表现较多。
由于半刚性基层的模量很大，造成了路面内的剪应力很大，基层的模
量越高，面层内的剪应力越大，荷载的重复作用造成了混合料的剪切疲劳，当伴随沥青迁移现
象发生时，剪切疲劳破坏很容易发生，内部松散就是剪疲劳损坏的外在表现，从相关设计理论
可知，半刚性基层沥青路面的结构层设计，基层与沥青面层的模量比宜在1.5～3之间，基层与底基层的模量比不宜大于3.0，底基层与土基模量比宜在2.5～12.5之间，主要是各层模量比
过大，容易出现的剪切疲劳破坏（如图1）。
龟裂是在路面局部区域内，龟纹状的交错裂缝。
龟裂是路面结构在重复荷载作用下的疲劳损坏，是结构强度不足的体现，属于结构性破坏，基
层松散破坏、面层疲劳老化。
基层面层整体维修（如图2）。
反射裂缝一般都是横向裂缝，但是当路面宽度很大时，反射裂缝也表现为纵向裂缝，应为
当路面很宽时，横向的收缩也足以造成基层的开裂并反射到路面。
主要由于我们近年来，重型
交通荷载不断升级，为确保承载能力，节约造价，近年来强调了强基薄面的主导思想，路面基
层强度过分提高，材料由原来的3~5%水泥剂量水泥稳定砂砾改为级配碎石，半刚性基层的模量
很较大。
基层由弹性变为刚性，在重型车辆荷载作用下，产生较大竖向位移，竖向位移超过了
容许位移，导致基层先开裂，带动面层后开裂（如图1）。
收缩裂缝主要表现为低温缩裂。
特别在北方地区，当气温下降速率较大，沥青类路面材料
因急剧收缩受阻，产生较大拉应力，若拉应力成果抗拉强度时，面层就会拉裂，路面纵向尺寸
远远大于横向尺寸，即纵向约束大于横向约束，出现许多横向裂缝。
较低温度对沥青混合料的
力学性能也有重要影响，在低温或荷载时间短暂的情况下属于弹性劲度，它用于计算结构内的
临界应变，低温时，沥青混凝土路面温度过低，路面以下温度较高，在热量散失存在温度梯度，路表面由于受气温等原因温度率先降低，产生低温拉应力大于材料该温度时容许拉应力，最后
出现低温裂缝。
通过半刚性基层模量提高，大大增强了路面结构的整体抗变形能力，结构层的基底弯拉应
力也变得很小，随着交通量的提高、半刚性基层的质量得到了持续的改进，使其模量很大，路
面弯沉很小，过大的基层模量对减少弯沉和面层底面的弯拉应力是非常有益的，但是增加了面
层内的剪应力。
提高基层模量的方法来提高路面的抗力，减少了弯沉和沥青层底面的弯拉应力，确增大了面层内的剪应力；面层过大的孔隙率又使其强度大大降低，这使得路面发生剪切疲劳
破坏的几率大大增加。
2路面变形破坏机理
沥青路面常规的损坏变形损坏类型，主要包括车辙和沉陷。
沉陷是由于基层或者路基的局部压实不足，造成的继续沉降引起路面的大面积沉降（不属
于面层的原因）（如图3）。
车辙是轮迹带上出现的峡长形凹槽，车辙产生的外因是渠化交通和荷载作用次数的增加，内因是沥青混凝土的高温稳定性和抗塑性变形能力差，在车辆荷载的碾压下产生横向剪切变形流动。
高速公路交二级公路明显，高速公路的长、陡坡路段较其他路段明显。
高标号沥青铺筑的路面较低标号沥青铺筑的路段明显，普通沥青铺筑的路面较改性沥青铺筑的路面明显。
试验表明在连续7天大气温度超过27℃普通沥青铺筑的重载交通的路面就有可能出现车辙，动稳定度，马歇尔稳定度（如图4）。
推挤变形当沥青混合料的稳定度较差时，在交叉路口、匝道进出口，由于进出刹车、启动，使路面在水平剪力的作用下产生搓板状的推挤变形。
3路面表面损坏破坏机理
沥青路面磨光、麻面和坑槽是路表损坏的常见现象。
磨光是指路表外露的集料颗粒在行车轮胎的摩擦作用下逐渐被磨光滑的现象（链接）。
磨光的主要成因是集料的硬度和耐磨性较差，选用材质较好的集料可有效地加以防治。
由于磨光使路面的构造纹理减少，路面的抗滑性也将随之下降，成为交通安全的一大隐患（如图5）。
麻面是指沥青混合料的细集料或部分粗集料散失造成的路面病害。
其主要原因是酸性集料、集料中的含尘量过大、粗集料表面有锈、干燥筒中燃油燃烧不充分、沥青质量不合格、油石比
偏小、矿粉掺加量不足等造成沥青与集料粘附性不足。
坑槽是指路面材料散失后形成的各类凹坑，造成路面坑槽的主要原因有龟裂碎块松动脱出、沉陷后损坏并脱出以及层间粘结不足、表面脱落等（如图6）。
泛油是指沥青面层中的自由沥青受热膨胀直至沥青混凝土空隙无法容纳，溢到路表的现象。
泛油的原因有：沥青用量过多；沥青稠度太小；设计的空隙率过小使沥青混合料饱和度过高，
混合料内没有足够的空间容纳自由沥青热膨胀时的体积变化；混合料拌和、摊铺过程中离析使
细料过于集中；沥青混合料生产中沥青用量控制不准而过量；沥青的含蜡量偏大；地表水渗入
使沥青剥离上浮等。
泛油是一个不可逆的过程，并不能随着温度的降低得到恢复。
当沥青混合
料内的沥青受热膨胀而充满了所有的空隙后，集料基本上被连续的沥青相所包围，集料颗粒就
像悬浮于沥青中一样，集料骨架的嵌挤作用也因此而相对减弱，容易产生搓动，在行车荷载的
反复作用下，混合料不断被压密，也就是矿料间隙率逐渐减少，以至于无法容纳原来的沥青量。
4结论
路面结构在行车荷载反复作用下，逐渐破坏，使其丧失工作能力。
路面设计、施工、维护
的具体目标就是控制路面结构性能在预定的使用年限内不恶化到某种程度。
要进一步提高路面
质量，研究路面破坏形式很有必要，通过路面的破坏机理研究，确定为基层的弹性模量、沥青
的稠度、劲度、饱和度、施工压实等综合因素，为今后路面设计、施工和维护提供更加可靠的
控制因素和技术指标。
【参考文献】
［1］任奕,谈至明,孙明伟．基于路面性能衰变规律的预防性养护措施和时机选择[J]．公路,2007(9)．
［2］董瑞琨,等.路面预防性养护时机确定方法探讨[J].中国安全科学学报,2004(3). ［责任编辑：邓丽丽］。
