【摘 要】柔性路面破壞受交通、氣候、日照等自然因素影響，其次，受到材料、溫度、施工工藝、路面結(jié)構本身特殊性、渠化交通等因素影響，產(chǎn)生了三大類，共計8種破壞形式，分別研究其破壞機理，為今后設計、施工和路面維修工作提供可靠的科學理論。
【關鍵詞】柔性路面；破壞；機理
0 引言
柔性路面大部分以瀝青路面或者瀝青混凝土路面出現(xiàn)，由于它具有養(yǎng)護維修方便、技術成熟、行車穩(wěn)定性和舒適性較好，因此，各級公路大部分為柔性路面。然而，瀝青混凝土路面在使用幾年后，路面受交通、氣候、日照等因素的影響，開始氧化并出現(xiàn)輕微車轍、疲勞裂縫、骨料剝落等路面病害。這些病害經(jīng)過一個雨季后加速發(fā)展和擴大，逐步進入下層，造成整個瀝青面層、甚至基層結(jié)構的損害，以致柔性路面施工養(yǎng)護任務也越來越重，且占有相當比重的投資額，成為公路行業(yè)中另外一個新興產(chǎn)業(yè)。要做好公路施工養(yǎng)護與維修，必須要對各種破壞機理進行研究，分析其破壞類型、破壞形式、破壞時期等。其中常規(guī)的損壞主要分為裂縫、變形、表面損壞一級其他損壞四種類型，每一種類型又有很多不同的表現(xiàn)形式
1 路面裂縫破壞機理
路面裂縫是路面破壞的主要類型之一，其中裂縫類主要包括疲勞裂縫、反射裂縫、低溫裂縫。
疲勞裂縫主要公路在使用階段后，在車輛荷載長期反復作用下，瀝青結(jié)構層底拉應力成果材料的疲勞強度，地面邊發(fā)生開裂，并逐漸擴展到表面而形成。有時在改建公路或者拓寬的交界處，強度質(zhì)量不均勻，不良的施工搭接以及過大的荷載，其中路面產(chǎn)生疲勞裂縫，在路面上大部分以縱向表現(xiàn)較多。由于半剛性基層的模量很大，造成了路面內(nèi)的剪應力很大，基層的模量越高，面層內(nèi)的剪應力越大，荷載的重復作用造成了混合料的剪切疲勞，當伴隨瀝青遷移現(xiàn)象發(fā)生時，剪切疲勞破壞很容易發(fā)生，內(nèi)部松散就是剪疲勞損壞的外在表現(xiàn)，從相關設計理論可知，半剛性基層瀝青路面的結(jié)構層設計，基層與瀝青面層的模量比宜在1.5～3之間，基層與底基層的模量比不宜大于3.0，底基層與土基模量比宜在2.5～12.5之間，主要是各層模量比過大，容易出現(xiàn)的剪切疲勞破壞（如圖1）。龜裂是在路面局部區(qū)域內(nèi)，龜紋狀的交錯裂縫。龜裂是路面結(jié)構在重復荷載作用下的疲勞損壞，是結(jié)構強度不足的體現(xiàn)，屬于結(jié)構性破壞，基層松散破壞、面層疲勞老化�；鶎用鎸诱w維修（如圖2）。
反射裂縫一般都是橫向裂縫，但是當路面寬度很大時，反射裂縫也表現(xiàn)為縱向裂縫，應為當路面很寬時，橫向的收縮也足以造成基層的開裂并反射到路面。主要由于我們近年來，重型交通荷載不斷升級，為確保承載能力，節(jié)約造價，近年來強調(diào)了強基薄面的主導思想，路面基層強度過分提高，材料由原來的3～5%水泥劑量水泥穩(wěn)定砂礫改為級配碎石，半剛性基層的模量很較大�；鶎佑蓮椥宰�?yōu)閯傂�，在重型車輛荷載作用下，產(chǎn)生較大豎向位移，豎向位移超過了容許位移，導致基層先開裂，帶動面層后開裂（如圖1）。
收縮裂縫主要表現(xiàn)為低溫縮裂。特別在北方地區(qū)，當氣溫下降速率較大，瀝青類路面材料因急劇收縮受阻，產(chǎn)生較大拉應力，若拉應力成果抗拉強度時，面層就會拉裂，路面縱向尺寸遠遠大于橫向尺寸，即縱向約束大于橫向約束，出現(xiàn)許多橫向裂縫。較低溫度對瀝青混合料的力學性能也有重要影響，在低溫或荷載時間短暫的情況下屬于彈性勁度，它用于計算結(jié)構內(nèi)的臨界應變，低溫時，瀝青混凝土路面溫度過低，路面以下溫度較高，在熱量散失存在溫度梯度，路表面由于受氣溫等原因溫度率先降低，產(chǎn)生低溫拉應力大于材料該溫度時容許拉應力，最后出現(xiàn)低溫裂縫。
通過半剛性基層模量提高，大大增強了路面結(jié)構的整體抗變形能力，結(jié)構層的基底彎拉應力也變得很小，隨著交通量的提高、半剛性基層的質(zhì)量得到了持續(xù)的改進，使其模量很大，路面彎沉很小，過大的基層模量對減少彎沉和面層底面的彎拉應力是非常有益的，但是增加了面層內(nèi)的剪應力。提高基層模量的方法來提高路面的抗力，減少了彎沉和瀝青層底面的彎拉應力，確增大了面層內(nèi)的剪應力；面層過大的孔隙率又使其強度大大降低，這使得路面發(fā)生剪切疲勞破壞的幾率大大增加。
2 路面變形破壞機理
瀝青路面常規(guī)的損壞變形損壞類型，主要包括車轍和沉陷。
沉陷是由于基層或者路基的局部壓實不足，造成的繼續(xù)沉降引起路面的大面積沉降（不屬于面層的原因）（如圖3）。
車轍是輪跡帶上出現(xiàn)的峽長形凹槽，車轍產(chǎn)生的外因是渠化交通和荷載作用次數(shù)的增加，內(nèi)因是瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性和抗塑性變形能力差，在車輛荷載的碾壓下產(chǎn)生橫向剪切變形流動。高速公路交二級公路明顯，高速公路的長、陡坡路段較其他路段明顯。高標號瀝青鋪筑的路面較低標號瀝青鋪筑的路段明顯，普通瀝青鋪筑的路面較改性瀝青鋪筑的路面明顯。試驗表明在連續(xù)7天大氣溫度超過27℃普通瀝青鋪筑的重載交通的路面就有可能出現(xiàn)車轍，動穩(wěn)定度，馬歇爾穩(wěn)定度（如圖4）。
推擠變形 當瀝青混合料的穩(wěn)定度較差時，在交叉路口、匝道進出口，由于進出剎車、啟動，使路面在水平剪力的作用下產(chǎn)生搓板狀的推擠變形。
3 路面表面損壞破壞機理
瀝青路面磨光、麻面和坑槽是路表損壞的常見現(xiàn)象。
磨光是指路表外露的集料顆粒在行車輪胎的摩擦作用下逐漸被磨光滑的現(xiàn)象（鏈接）。磨光的主要成因是集料的硬度和耐磨性較差，選用材質(zhì)較好的集料可有效地加以防治。由于磨光使路面的構造紋理減少，路面的抗滑性也將隨之下降，成為交通安全的一大隱患（如圖5）。
麻面是指瀝青混合料的細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、集料中的含塵量過大、粗集料表面有銹、干燥筒中燃油燃燒不充分、瀝青質(zhì)量不合格、油石比偏小、礦粉摻加量不足等造成瀝青與集料粘附性不足。
坑槽是指路面材料散失后形成的各類凹坑，造成路面坑槽的主要原因有龜裂碎塊松動脫出、沉陷后損壞并脫出以及層間粘結(jié)不足、表面脫落等（如圖6）。
泛油是指瀝青面層中的自由瀝青受熱膨脹直至瀝青混凝土空隙無法容納，溢到路表的現(xiàn)象。泛油的原因有：瀝青用量過多；瀝青稠度太��；設計的空隙率過小使瀝青混合料飽和度過高，混合料內(nèi)沒有足夠的空間容納自由瀝青熱膨脹時的體積變化；混合料拌和、攤鋪過程中離析使細料過于集中；瀝青混合料生產(chǎn)中瀝青用量控制不準而過量；瀝青的含蠟量偏大；地表水滲入使瀝青剝離上浮等。泛油是一個不可逆的過程，并不能隨著溫度的降低得到恢復。當瀝青混合料內(nèi)的瀝青受熱膨脹而充滿了所有的空隙后，集料基本上被連續(xù)的瀝青相所包圍，集料顆粒就像懸浮于瀝青中一樣，集料骨架的嵌擠作用也因此而相對減弱，容易產(chǎn)生搓動，在行車荷載的反復作用下，混合料不斷被壓密，也就是礦料間隙率逐漸減少，以至于無法容納原來的瀝青量。
4 結(jié)論
路面結(jié)構在行車荷載反復作用下，逐漸破壞，使其喪失工作能力。路面設計、施工、維護的具體目標就是控制路面結(jié)構性能在預定的使用年限內(nèi)不惡化到某種程度。要進一步提高路面質(zhì)量，研究路面破壞形式很有必要，通過路面的破壞機理研究，確定為基層的彈性模量、瀝青的稠度、勁度、飽和度、施工壓實等綜合因素，為今后路面設計、施工和維護提供更加可靠的控制因素和技術指標。
【參考文獻】
[1]任奕，談至明，孫明偉.基于路面性能衰變規(guī)律的預防性養(yǎng)護措施和時機選擇[J].公路，2007（9）.
[2]董瑞琨，等.路面預防性養(yǎng)護時機確定方法探討[J].中國安全科學學報，2004（3）.
【關鍵詞】柔性路面；破壞；機理
0 引言
柔性路面大部分以瀝青路面或者瀝青混凝土路面出現(xiàn)，由于它具有養(yǎng)護維修方便、技術成熟、行車穩(wěn)定性和舒適性較好，因此，各級公路大部分為柔性路面。然而，瀝青混凝土路面在使用幾年后，路面受交通、氣候、日照等因素的影響，開始氧化并出現(xiàn)輕微車轍、疲勞裂縫、骨料剝落等路面病害。這些病害經(jīng)過一個雨季后加速發(fā)展和擴大，逐步進入下層，造成整個瀝青面層、甚至基層結(jié)構的損害，以致柔性路面施工養(yǎng)護任務也越來越重，且占有相當比重的投資額，成為公路行業(yè)中另外一個新興產(chǎn)業(yè)。要做好公路施工養(yǎng)護與維修，必須要對各種破壞機理進行研究，分析其破壞類型、破壞形式、破壞時期等。其中常規(guī)的損壞主要分為裂縫、變形、表面損壞一級其他損壞四種類型，每一種類型又有很多不同的表現(xiàn)形式
1 路面裂縫破壞機理
路面裂縫是路面破壞的主要類型之一，其中裂縫類主要包括疲勞裂縫、反射裂縫、低溫裂縫。
疲勞裂縫主要公路在使用階段后，在車輛荷載長期反復作用下，瀝青結(jié)構層底拉應力成果材料的疲勞強度，地面邊發(fā)生開裂，并逐漸擴展到表面而形成。有時在改建公路或者拓寬的交界處，強度質(zhì)量不均勻，不良的施工搭接以及過大的荷載，其中路面產(chǎn)生疲勞裂縫，在路面上大部分以縱向表現(xiàn)較多。由于半剛性基層的模量很大，造成了路面內(nèi)的剪應力很大，基層的模量越高，面層內(nèi)的剪應力越大，荷載的重復作用造成了混合料的剪切疲勞，當伴隨瀝青遷移現(xiàn)象發(fā)生時，剪切疲勞破壞很容易發(fā)生，內(nèi)部松散就是剪疲勞損壞的外在表現(xiàn)，從相關設計理論可知，半剛性基層瀝青路面的結(jié)構層設計，基層與瀝青面層的模量比宜在1.5～3之間，基層與底基層的模量比不宜大于3.0，底基層與土基模量比宜在2.5～12.5之間，主要是各層模量比過大，容易出現(xiàn)的剪切疲勞破壞（如圖1）。龜裂是在路面局部區(qū)域內(nèi)，龜紋狀的交錯裂縫。龜裂是路面結(jié)構在重復荷載作用下的疲勞損壞，是結(jié)構強度不足的體現(xiàn)，屬于結(jié)構性破壞，基層松散破壞、面層疲勞老化�；鶎用鎸诱w維修（如圖2）。
反射裂縫一般都是橫向裂縫，但是當路面寬度很大時，反射裂縫也表現(xiàn)為縱向裂縫，應為當路面很寬時，橫向的收縮也足以造成基層的開裂并反射到路面。主要由于我們近年來，重型交通荷載不斷升級，為確保承載能力，節(jié)約造價，近年來強調(diào)了強基薄面的主導思想，路面基層強度過分提高，材料由原來的3～5%水泥劑量水泥穩(wěn)定砂礫改為級配碎石，半剛性基層的模量很較大�；鶎佑蓮椥宰�?yōu)閯傂�，在重型車輛荷載作用下，產(chǎn)生較大豎向位移，豎向位移超過了容許位移，導致基層先開裂，帶動面層后開裂（如圖1）。
收縮裂縫主要表現(xiàn)為低溫縮裂。特別在北方地區(qū)，當氣溫下降速率較大，瀝青類路面材料因急劇收縮受阻，產(chǎn)生較大拉應力，若拉應力成果抗拉強度時，面層就會拉裂，路面縱向尺寸遠遠大于橫向尺寸，即縱向約束大于橫向約束，出現(xiàn)許多橫向裂縫。較低溫度對瀝青混合料的力學性能也有重要影響，在低溫或荷載時間短暫的情況下屬于彈性勁度，它用于計算結(jié)構內(nèi)的臨界應變，低溫時，瀝青混凝土路面溫度過低，路面以下溫度較高，在熱量散失存在溫度梯度，路表面由于受氣溫等原因溫度率先降低，產(chǎn)生低溫拉應力大于材料該溫度時容許拉應力，最后出現(xiàn)低溫裂縫。
通過半剛性基層模量提高，大大增強了路面結(jié)構的整體抗變形能力，結(jié)構層的基底彎拉應力也變得很小，隨著交通量的提高、半剛性基層的質(zhì)量得到了持續(xù)的改進，使其模量很大，路面彎沉很小，過大的基層模量對減少彎沉和面層底面的彎拉應力是非常有益的，但是增加了面層內(nèi)的剪應力。提高基層模量的方法來提高路面的抗力，減少了彎沉和瀝青層底面的彎拉應力，確增大了面層內(nèi)的剪應力；面層過大的孔隙率又使其強度大大降低，這使得路面發(fā)生剪切疲勞破壞的幾率大大增加。
2 路面變形破壞機理
瀝青路面常規(guī)的損壞變形損壞類型，主要包括車轍和沉陷。
沉陷是由于基層或者路基的局部壓實不足，造成的繼續(xù)沉降引起路面的大面積沉降（不屬于面層的原因）（如圖3）。
車轍是輪跡帶上出現(xiàn)的峽長形凹槽，車轍產(chǎn)生的外因是渠化交通和荷載作用次數(shù)的增加，內(nèi)因是瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性和抗塑性變形能力差，在車輛荷載的碾壓下產(chǎn)生橫向剪切變形流動。高速公路交二級公路明顯，高速公路的長、陡坡路段較其他路段明顯。高標號瀝青鋪筑的路面較低標號瀝青鋪筑的路段明顯，普通瀝青鋪筑的路面較改性瀝青鋪筑的路面明顯。試驗表明在連續(xù)7天大氣溫度超過27℃普通瀝青鋪筑的重載交通的路面就有可能出現(xiàn)車轍，動穩(wěn)定度，馬歇爾穩(wěn)定度（如圖4）。
推擠變形 當瀝青混合料的穩(wěn)定度較差時，在交叉路口、匝道進出口，由于進出剎車、啟動，使路面在水平剪力的作用下產(chǎn)生搓板狀的推擠變形。
3 路面表面損壞破壞機理
瀝青路面磨光、麻面和坑槽是路表損壞的常見現(xiàn)象。
磨光是指路表外露的集料顆粒在行車輪胎的摩擦作用下逐漸被磨光滑的現(xiàn)象（鏈接）。磨光的主要成因是集料的硬度和耐磨性較差，選用材質(zhì)較好的集料可有效地加以防治。由于磨光使路面的構造紋理減少，路面的抗滑性也將隨之下降，成為交通安全的一大隱患（如圖5）。
麻面是指瀝青混合料的細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、集料中的含塵量過大、粗集料表面有銹、干燥筒中燃油燃燒不充分、瀝青質(zhì)量不合格、油石比偏小、礦粉摻加量不足等造成瀝青與集料粘附性不足。
坑槽是指路面材料散失后形成的各類凹坑，造成路面坑槽的主要原因有龜裂碎塊松動脫出、沉陷后損壞并脫出以及層間粘結(jié)不足、表面脫落等（如圖6）。
泛油是指瀝青面層中的自由瀝青受熱膨脹直至瀝青混凝土空隙無法容納，溢到路表的現(xiàn)象。泛油的原因有：瀝青用量過多；瀝青稠度太��；設計的空隙率過小使瀝青混合料飽和度過高，混合料內(nèi)沒有足夠的空間容納自由瀝青熱膨脹時的體積變化；混合料拌和、攤鋪過程中離析使細料過于集中；瀝青混合料生產(chǎn)中瀝青用量控制不準而過量；瀝青的含蠟量偏大；地表水滲入使瀝青剝離上浮等。泛油是一個不可逆的過程，并不能隨著溫度的降低得到恢復。當瀝青混合料內(nèi)的瀝青受熱膨脹而充滿了所有的空隙后，集料基本上被連續(xù)的瀝青相所包圍，集料顆粒就像懸浮于瀝青中一樣，集料骨架的嵌擠作用也因此而相對減弱，容易產(chǎn)生搓動，在行車荷載的反復作用下，混合料不斷被壓密，也就是礦料間隙率逐漸減少，以至于無法容納原來的瀝青量。
4 結(jié)論
路面結(jié)構在行車荷載反復作用下，逐漸破壞，使其喪失工作能力。路面設計、施工、維護的具體目標就是控制路面結(jié)構性能在預定的使用年限內(nèi)不惡化到某種程度。要進一步提高路面質(zhì)量，研究路面破壞形式很有必要，通過路面的破壞機理研究，確定為基層的彈性模量、瀝青的稠度、勁度、飽和度、施工壓實等綜合因素，為今后路面設計、施工和維護提供更加可靠的控制因素和技術指標。
【參考文獻】
[1]任奕，談至明，孫明偉.基于路面性能衰變規(guī)律的預防性養(yǎng)護措施和時機選擇[J].公路，2007（9）.
[2]董瑞琨，等.路面預防性養(yǎng)護時機確定方法探討[J].中國安全科學學報，2004（3）.
