公路监理工程师

1前　言

近年来我国高速公路得到了飞速发展，截止到2004年底，我国的公路总里程达185.6万公里，位居世界第三，其中高速公路总里程已超过3.4万公里，仅次于美国，位居第二。由于沥青路面具有无接缝、低噪音、易维修等优点，因此在已建成的高速公路中有90％以上采用的是沥青混凝土路面。伴随着沥青路面结构在高速公路中广泛使用的同时，其耐久性和路面结构的早期破坏问题也日益突出。许多高速公路通车1—2年以后，甚至不到1年，就开始大面积破坏，有的使用2—3年就开始明显破坏。路面的早期破坏，既影响公路的交通运输，又造成巨大的经济损失，已引起人们的高度重视。实际上，我国高速公路的早期破坏与路面的空隙率有极为密切关系。

2早期破坏

习惯上将早期破坏分为裂缝、修补和坑洞、变形、表面损坏及其他损坏，而水损坏则作为早期损坏现象单独讨论。与国外早期破坏相比，我国的早期破坏出现得更早，许多仅为l—3年，即路面在设计寿命期前l／4至l／3期间内。所发生的过早的各种形式的路面破坏，主要有车辙、开裂、卿浆、泛油、松散、坑槽等几种形式。

3空隙率

空隙率是指压实沥青混合料试件内除矿料毛体积和有效沥青体积之外的间隙体积占试件毛体积的百分比，是沥青混合料各项体积指标中的核心，根据试件实测密度与最大理论密度比值求得。yy＝（1—P／／Pz）x100，式中yy为试件空隙率，P／为试件实测密度，F2为沥青混合料理论最大密度。

空隙率是沥青混凝土性能的主要影响因素，它的大小与沥青混凝土的透水性、耐久性、高温稳定性和强度密切相关。

3.1空隙率与透水性的关系

沥青混合料的空隙率是影响沥青路面透水性的主要因素，混合料空隙率越大，透水性也越大。沥青混凝土的空隙率过大，降水容易透入结构层中，使沥青路面产生各种各样的水破坏。

zube（修比）专家的研究表明，密级配热拌沥青混凝土的空隙率约为8％时，路面的透水性很大。

Brown（布朗）、C011ins（柯林斯）等专家在美国乔治亚州对离析混合料的研究也表明，热拌沥青混凝土的空隙率小于8％时，混合料的透水性很小，空隙率大于约8％时，混合料的透水性增加很快。

国内最近研究表明，粗型密级配沥青混凝土路面的现场渗水性和现场空隙率的相关性较大，集料的最大公称尺寸对路面的渗水特性影响很大，大公称尺寸集料混合料路面的渗透性大，粗级配混合料明显比细级配混合料渗透性大，集料最大公称粒径在20mm以上时，路面空隙率大于5％，开始渗水过多。

3.2空隙率与耐久性的关系

沥青混合料的耐久性主要体现在老化过程中，老化将导致混合料的脆性升高，韧性下降，过早出现疲劳开裂和其他形式破坏。沥青在使用过程中受空气、紫外线、水的作用而老化，其原因可以归结为轻质油的挥发、氧化缩合、结构位阻硬化，所有这些变化都是在沥青直接接触空气的条件下发生的。空隙率大意味着沥青接触空气的表面积大，老化也就越快，使沥青更容易氧化变跪，从而导致沥青混凝土容易产生裂缝和松散，直接影响路面的使用寿命，沥青老化越严重，开裂也越严重。

Santucci（桑塔西）等专家的研究表明，沥青的残留针人度直接受沥青面层空隙率的影响。沥青混凝土的空隙率大于8％时，沥青针入度的损失显着增加。

美国的研究表明，热拌沥青混凝土的空隙率，7％时，空隙率每增加1％，沥青面层的使用寿命要降低10％。

3.3空隙率与车辙的关系

车辙试验发现，对相同的级配及沥青用量，空隙率大的变形速率也大。随着试验继续，空隙率达到某一最小值以后，空隙率再变小，变形速率又有所增加。这是因为，过多的沥青成为流动变形的润滑剂使车辙加大。因此当矿料级配决定后，沥青用量适当减少，可使极限空隙率变大，从而使流动变形造成的车辙减少。相反沥青用量过多，空隙率过小，反而使车辙增大。

Huber（休伯）专家在加拿大的研究考虑一系列引起辙槽的因素后。指出产生车辙的主要原因之一是沥青混凝土的空隙率小于3％。

3.4空隙率与强度的关系

试验研究表明，无论是抗压强度还是劈裂强度，也无论是否浸水和是否经过冻融，沥青混凝土的空隙率对其各种不同情况下的强度都有显着影响。空隙率对Ak—16C沥青混凝土劈裂强度的影响。可以看出空隙率超过临界值，试件强度急剧下降。

空隙率对强度的影响与混合料本身的材料设计、骨架结构等因素密切相关。根据一般经验，空隙率越大，混合料的强度越低，其原因在于空隙率大，混合料的实际有效厚度越小，其整体抗力越低。

由此可见，空隙率不能太大，也不能太小，对于密实沥青混凝土，应控制路面初始空隙率不大于7％，开放交通后的最终空隙率应不小于3％，否则易造成路面早期破坏。

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（责任编辑：pgl）

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