浅谈影响沥青路面水损因素及改善措施

穆太里甫·阿不都拉

摘要：本文对影响路面水损的因素进行了分析，介绍了沥青混合料水稳性的评价，详细阐述了减小水损害的措施，以保证沥青路面的质量，从而延长路面的使用寿命，提高经济效益。

关键词：沥青路面；水稳性；混合料；措施

1前言

沥青路面的破坏形式主要表现为车辙、低温开裂和疲劳破坏。近年来另外两种破坏形式即水损害和反射裂缝渐渐

引起人们的重视，已形成世界性的问题。最近，国内一些高等级公路发生了较为严重的损坏，专家认为均与水损

害有关。

2 影响路面水损的因素

2.1 沥青混合料

集料性质的影响。集料的化学成分及表面状况是决定沥青与之粘附性的重要因素。集料的化学成分直接决定集料的表面电荷，当集料表面含有铁、钙、镁、铝等高价阳离子时，与沥青产生化学吸附时形成稳定的吸附层；当含有钠、钾等低价阳离子时，与沥青产生化学吸附形成的吸附层极不稳定。遇水易被破坏。

集料对水吸附能力的大小也直接决定混合料的水稳性。一般来说，硅质含量较高的酸性集料为亲水性集料，对水的吸附能力较沥青大，沥青混合料遇水易剥落；反之含硅质较低的碱性集料对沥青的吸附性较水大，遇水不易剥落。

沥青混合料的水稳性也与矿料表面的粗糙度有关。矿料表面粗糙多孔使比表面积增大，沥青与矿料的粘合面积增大，粘合力增大；当沥青进入孔隙或不规则矿料表面时，发生强烈的化学嵌挤作用，作用力增大；同时矿料表面的孔隙还会吸附沥青中的轻质油分，从而使界面上的沥青变稠，粘附性增大。集料表面的洁净程度也是影响集料与沥青粘附性的一个重要因素，泥土、粉尘将沥青与集料表面隔离，遇水易剥落。

沥青质的影响。通常来说如果沥青中含有多量的地沥青酸或地沥青酸酐等极性大的组分，则沥青就有较强的表面活性，呈酸性，能与集料中的碱性矿物质形成很强的粘结力。

沥青的粘性也影响与集料的粘结力。由于粘性高的沥青中存在有较多的极性物质并有良好的润湿性，对于抵抗水分的置换要比粘性小的好。

混合料类型。对于热拌密级配沥青混合料，其透水性小，水分浸入较困难，一般不易产生水损害现象；对于开级配改性沥青混合料，水能够在空隙中自由流动，也不易造成水损害，但空隙率介于二者之间的沥青混合料，当水进入其内部，在荷载作用下易产生较大的毛细压力，反复作用产生水损害。

此外，沥青用量对水稳性也有重要影响。当沥青用量低于最佳沥青用量时极易造成水损害。

2.2 环境因素

沥青路面施工时的气候条件对沥青路面的水稳性影响是很大的，潮湿、寒冷的气候，水敏感性破坏就容易发生。施工后，温度、冻融循环、干湿循环都会对路面水稳性产生影响。

交通荷载也是影响水稳性的重要因素。路面破坏的程度与荷载的大小、频率有关。由于超载的轮压，沥青膜与集料的界面间、集料与集料问产生剪切破坏，水分浸入，粘结力丧失，产生水损害。

2.3施工因素

压实程度是影响水稳性的关键因素之一。压实不足的混合料，空隙率增大，水进入空隙，造成水损。试验表明，沥青混合料的空隙率为3％～5％的马歇尔残留稳定度达90％；当空隙率增至7．5％时，马歇尔残留稳定度即降至80％。所以，路面施工不能片面追求平整度而忽略压实度，要在确保压实度的前提下提高平整度。

混合料粗细集料和沥青含量的不均匀也是造成水损的重要原因。粗集料集中部位往往空隙率过大。沥青含量偏少，其混合料的拉伸强度降低，抗裂性能差，水易浸入，造成水损。

造成离析的原因很多，主要有：1)拌和过程的不均匀及材料自身的不均匀。2)运输过程中造成的集料和温度的离析。3)摊铺过程的离析。4)混合料压实不均匀。

2.4路面排水因素

路面的水损都是在有水作用的条件下，路面承载能力严重降低，荷载的作用导致路面的损坏。排水不良是造成水损的又一重要原因。

在我国，大多数路面排水往往只重视路基范围内及路表以外的水的排除，而对路面结构层内的排水则很不重视。我国路面基层普遍采用半刚性基层，近年来对半刚性基层的强度要求越来越高，混合料也越来越致密，基本是不透水的。大多数沥青路面面层本身封不住水。上面渗入的雨水及冰冻地区春融期融化的水容易积聚在基层表面，成为浮浆，造成水损。

因此，确保路面排水顺畅是非常重要的，排水设计应作为路面设计的重要内容。

3 改善措施

3.1 提高沥青与集料的粘附性

由沥青与矿料相互作用的基本理论可知，沥青与矿料的粘附性，取决于沥青一矿料一水三相系的平衡。各种改善措施，主要从降低在集料表面水对沥青的置换能力这一概念出发，保证在有水情况下沥青膜不发生收缩、剥离现象，仍能与矿料形成良好的化学吸附作用。例如，用一部分石灰、水泥代替矿粉，或在沥青中添加少量环烷类高分子有机酸、石油沥青与煤沥青混合等都能改善粘附性。石灰和水泥中CaCO3含量高，易形成正的吸附中心，与沥青中带有负电荷的表面活性物质可形成化学吸附层；各种液态抗剥落剂均属于表面活性物质，市场上较多的是胺类表面活性剂，一端是亲水性的胺基，与酸性石料有很强的亲和力，另一端是融于沥青的亲油性的烷基，由于它在沥青一矿料表面的形成这种定向排列可降低沥青一矿料界面张力，故能提高沥青与矿料的粘附性。《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)规定，“当用于高速公路、一级公路的石料为酸性石料时，宜使用针入度小的沥青，并采用下列抗剥离措施，使沥青与矿料的粘附性符合本规范附录c表c．8的要求”。这些措施是：用干燥的磨细消石灰粉或生石灰粉、水泥作为填料的一部分，其用量宜为矿料总量的1％ ～2％； 在沥青中掺加抗剥落剂；将粗集料用石灰浆处理后使用。

3.2 级配选优

沥青混合料的水稳定性在很大程度上取决于空隙率和空隙结构以及沥青膜厚度。根据试验研究和理论计算表明，空隙率在4％ ～1 7％ 之间，水易于渗入而不易自由排出。在配合比设计中级配设计是一个很重要的方面。沥青混合料的级配决定了集料的嵌锁结构及压实特性。各种级配的混合料形成的沥青混凝土的内部结构各不相同，有的是悬浮密实结构，有的是骨架密实结构，不仅空隙总量不同而且空隙的连通性及孔径分布也是有区别的；可压实性不一样导致沥青膜厚度不相同(因为配合比设计时空隙率控制范围相同)，因此抗水渗透和软化能力不同。

3.3改善路面结构

改进透层油或在沥青面层的下层用沥青含量高的沥青砂作下封层，隔断地下水或毛细水的上升。上基层最好采用水泥稳定碎石，透层油宜采用煤油稀释的中凝液体沥青或非离子型乳化沥青，使透层油能渗入基层。

在沥青层的下面层或联结层使用空隙率大、集料嵌挤良好的沥青碎石或贯入式结构层，为水提供空隙，尽快排出，减小水损。

3.4其他措施

集料保持干燥和拌和均匀是提高沥青与矿料粘附性的重要措施。对细集料一定要设置篷盖，对于矿料、石灰等粉料应建库存放。材料中带有尘土、杂质必须除去。

碾压时不得过多地向碾轮洒水，否则水被封闭在混合料空隙里，在荷载作用下，导致沥青从石料表面剥离。

施工接缝应平顺，路面开裂应及时填补，以防止加速水损害。

结束语

沥青混台料和沥青路面的设计、施工及一些外部因素可能会导致沥青路面剥落。这些因素主要是路面排水系统不健全，路面压实度不足，集料表面粉尘太多，集料拌和时不够干燥，集料强度低易碎，沥青混台料设计采用透水的开级配类型等。引起沥青路面水损害的原因是多方面的，对水损害的研究已引起世界各国的重视。