沥青路面施工作业特性：条件与决策

当前，世界各国的高等级公路大多采用沥青路面，其原因是它具有下列诸多固有的良好性能：

①足够的力学强度，可很好地承受车辆施加到路面上的各种作用力；

②一定的弹性和塑性变形能力，可承受荷载而不破坏；

③与汽车轮胎的附着力较好，可保证行车安全；

④有高度的减振性，可使汽车快速行驶，平稳而无噪声；

⑤不扬尘，容易清扫和冲洗；

⑥维修简便，且可再生利用。

使用经验表明，由于选料或施工养护不当，沥青路面常常过早地发生各种变形和损坏，导致其使用期限缩短或维修费用增加。为了提高沥青路面的使用品质和耐久性，必须认清沥青路面的工作条件和特性。

沥青路面通常用来作为路面的面层，因而它承受着各种车辆荷载和自然因素的直接作用。

作用于路面上的行车荷载是比较复杂的，从荷载的方向来看，有垂直荷载和水平荷载；就荷载的动力性质而言，有静荷载和动荷载；而就荷载作用的时间和频率而言，不仅有较长时间的荷载，而且有瞬时的多次反复荷载。

行车荷载对路面施加的作用力，大致可分为以下几种：

①通过车轮传给路面的垂直压力；

②由于制动、加速、转向以及克服前进中的各种阻力对路面施加的水平力；

③由于路面高低不平、汽车颠簸和汽车机件振动而施加于路面的冲击力和振动力；

④由于车轮后方与路面之间形成暂时的真空而产生的真空吸力。(www.xing528.com)

沥青路面在车轮荷载的反复作用下，塑性变形逐步积累，导致产生永久变形或车辙，从而使路面平整度降低，这种塑性变形主要发生在高温季节沥青路面的软化时期。

沥青路面在车轮垂直荷载作用下，当基层强度较低时，将产生较大的弯拉应力和弯拉应变，在低温季节，沥青路面变脆，抵抗变形能力极差，在车轮荷载的反复作用下，当应力或应变超过沥青路面的极限荷载或极限应变时，则产生裂缝，这是导致路面破坏的主要原因之一。

行车荷载的水平力作用对沥青面层的力学特性有着重要意义。在垂直力与水平力的综合作用下，沥青面层中将产生较大的剪切应力，在高温季节，路面强度降低，当所产生的剪切应力超过其本身的抗剪强度时，沥青路面常发生推移、拥包等，这种现象多发生在急弯、陡坡以及停车站、十字路口等水平力作用较大之处。

沥青路面由于刚度较低，对来自荷载的冲击、振动有一定的缓冲与消振能力。铺筑在路表的沥青面层还承受着车轮的磨耗作用，由于沥青膜包裹了矿料表面，使得沥青路面的耐磨性有所提高，由于沥青路面中的细料被沥青牢固地黏结在一起，故在真空吸力作用下不会导致扬尘。

各种自然因素对沥青路面的物理、力学性质有直接的影响，尤其是温度和水这两个因素对沥青路面具有极其重要的影响。

在低温、短时间荷载作用下，沥青路面接近于弹性体；随着温度升高，特别是荷载时间的增加，或荷载重复次数的增加，沥青路面逐渐接近于塑性体。沥青路面的变形则由其黏滞性质决定。当荷载时间较短时，沥青路面的变形基本上是弹性的，但又不像弹性体那样能瞬时恢复，而是受黏滞度的影响逐渐恢复。

水对沥青路面的影响主要表现在：①沥青路面在水的作用下会使沥青与矿料分离，还会将沥青中某些可溶性化合物溶解并冲走，尤其是当水中有易溶盐时会发生乳化作用，从而加剧了溶蚀作用；②沥青路面长时间浸水后，会因含水量增加而发生体积膨胀，导致强度降低。沥青路面受水影响的程度，取决于当地的气候、水文情况、路表的排水能力、路面的渗透性以及沥青路面本身的水稳定性。

此外，在使用过程中，由于阳光、温度、空气等大气因素的作用，沥青中的轻质组分逐渐挥发，并不断发生氧化聚合反应，使沥青中的油分、树脂逐渐减少，沥青质相对增多，且因为沥青质部分转化为沥青炭，致使沥青路面黏塑性降低，路面相继出现干涩、开裂、松散现象，即发生老化。随着老化现象的发展，沥青变脆，沥青路面的抗变形能力降低，在行车荷载和冰冻的作用下，极易产生裂缝，最终形成龟裂而导致路面破坏。沥青路面的老化速度取决于当地气候、沥青路面的层位以及沥青和沥青混合料的性能。在气温较高及日照时间较长的地区，受大气因素作用较为剧烈的表层老化速度最快；沥青中不饱和烃及芳香烃较多时也易发生老化，沥青混合料的空隙率较大时会加速老化。

我国幅员辽阔，气候变化大，各个地区对沥青路面的使用性能的要求应有差别。在“八五”期间，交通运输部公路科学研究院与中国气象科学研究院合作，使用了全国600多个气象站30年的气象数据进行统计分析，提出了我国“沥青及沥青混合料气候分区指标”及相应的“分区图”。

沥青路面的使用性能，除主要受温度影响外，还与水分有关，因此交通运输部公路科学研究院对影响沥青路面使用性能的三个主要因素（高温、低温、雨量）进行了研究，按照概率大体相等的原则，提出了温度和水分影响分区指标界限，绘制出了沥青使用性能气候分区图。

①高温分区指标。交通运输部公路科学研究院整理了年最高气温、七月平均最高气温、10℃、20℃、25℃、30℃以上气温资料，以七月平均最高气温作为沥青路面高温分区指标，取得共识，因此，建议将全国最高气温划分为＞30℃、20～30℃、＜20℃三个区。30℃分界线基本上沿燕山、太行山、四川盆地及云贵高原边缘走向，与自然的地形、地貌走向一致，符合我国沥青路面使用的实际分界状况。

②低温分区指标。按照上述同样的方法，整理了年极端最低气温、一月平均气温、负积温（冻结指数）等指标，选用年极端最低气温（30年一遇预期最低气温）作为使用指标，将全国最低气温分为＞-9℃、-21.5～-9℃、-37～-21.5℃、＜-37℃四个区。

③雨量分区指标。在整理年降雨量及降雨日数等指标的基础上，选用年降雨量作为分区指标，将全国分为＞1000 mm、500～1000 mm、250～500 mm、＜250 mm四个区。1000 mm分界线基本上位于淮河秦岭地域。

④沥青使用性能气候分区图。沥青气候分区为二级区划，以七月平均最高气温和年极端最低气温为区划界限，把全国气候分为三大区、九种气候型。每个气候型用两个数字来表示：第一个数字代表7月平均最高气温的分级（1—＞30℃、2—20～30℃、3—20℃）；第二个数字代表年极端最低气温的分级（1—＜-37℃、2—-37～-21.5℃、3—-21.5～-9℃、4—＞-9℃）。沥青混合料气候分区，则是在沥青分区的基础上再增加一级降雨量分级，即每个气候型用3个数字表示，也就是说，第三个数字代表年降雨量分级（1—＞1000 mm、2—500～1000 mm、3—250～500 mm、4—＜250 mm）。三个数字综合定量地反映了某地的气候特征，每个因素的数字越小，表示气候因素影响越严重。