沥青路面水损害的原因和防治措施分析

汪生军 周银刚

（浙江华新交通工程有限公司，浙江 富阳 311400）

1 前言

沥青混凝土路面具有表面平整，无接缝，行车舒适，耐磨振动性小，噪音低、施工期短、养护维修简便，适用于分期修建等特点，因此获得越来越广泛的应用，在高速公路的建设中，我国的绝大部分高速公路都采用沥青混凝土路面。以前对沥青路面的竣工以及验收质量和检测主要集中在高温稳定性、低温抗裂性和抗滑性能等方面，沥青路面水损害的表现还不是很突出，随着我国高速公路通车里程的迅速增长，水损害对沥青路面的危害性越突出表现出来，必须认真研究加以解决。

2 水损害现象的类型及其作用机理

2.1 松散类

主要指路表麻面、松散、掉粒、坑洞等现象。沥青面层在孔隙水压力的反复作用下，使沥青膜从集料表面剥落、混合料中的集料之间丧失了粘结力而逐渐变软直至松垮，导致了麻面、松散现象；在局部松散处，集料颗粒逐渐掉粒、流失，进而形成大小不一的坑洞。

2.2 裂缝类

主要包括唧浆、网裂、坑洞。半刚性基层基顶结合料与从路表连通孔隙及裂缝处下渗的水混合，在行车荷载的反复作用下，产生的高速动水压力冲刷基顶形成灰浆，并从裂缝中被挤压出而产生唧浆现象；随.着基层结合料的逐渐流失，面层也随着底部脱空而形成沉陷、网裂，进而发展成坑洞。

2.3 变形类

主要指辙槽。在行车荷载的作用下，滞留在面层内的水使集料特别是粗集料表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，随着沥青混合料强度的不断下降直至沥青?昆合料完全松散，行车轮迹带下不仅出现了压缩变形现象，而且产生了严重的剪切破坏现象，轮下松散的沥青混合料向两侧挤出并鼓起，在轮迹带下形成车辙。辙槽内有时还伴随着唧浆和网裂现象。

2.4 冻融循环破坏

在冰冻地区或季节性冰冻地区，由于水结冰时体积增大，在沥青混合料内部会产生很大的膨胀力，致使混合料内部粘结力下降；而当冰融化时，水又滞留于路面层内，在行车荷载作用下加速了沥青膜的剥落。在路表，冰雪融水进入沥青混合料内部，在行车荷载和冻融循环的反复作用下产生破坏作用。而在下面层，当基础有较多的细粒土和孔隙肘，冬季特有的毛细水使水分逐渐积聚在基层顶面，到春融期，过饱和的水进入下面层空隙，在荷载反复作用下产生剥落现象和对基顶的冲刷。

水损害的根本原因在于水的作用致使沥青对集料的粘附性能丧失，沥青膜从集料表面脱落，而造成这种后果的两个关键性因素是水和外力的作用。

3 水损害产生的原因

3.1 沥青与集料的粘附性能

沥青与集料的粘附陛主要受其自身性质的影响。如沥青与矿料的化学成分；沥青与矿料表面的临界表面张力；沥青的黏度；矿料的孔隙率；矿料的含水量和含泥量等。研究表明，若粘附性≤4级，沥青膜容易脱离，造成路面水损害。

3.2 沥青路面结构层内部排水

在道路工程施工中，人们比较重视路基和路界地表范围内的排水，所采取的措施也很多。但对于路面结构层内部的排水则重视不够，甚至基本未予考虑。我国高等级公路普遍采用半刚性基层，路面设计时一般不考虑路面结构层内部排水，普遍设计了埋置式路缘石、砌筑式路肩、浆砌挡墙，这些都妨碍了由各种途径侵入路面结构内部的水分的排出。

3.3 评价沥青路面水损害指标不合理

3.3.1 用水煮法试验评价集料与沥青之间的粘附性不尽合理。一方面是集料与沥青的粘附性等级与路面水损害之间的关系未建立，水煮法的试验结果受主观因素的影响很大；另一方面，水煮法只使用了 9.5～13.2mm 的粗集料，而事实上部分细集料为砂，其与沥青的粘附性较差却未得到评价。

3.3.2 沥青混合料残留浸水马歇尔稳定度也存在致命的弱点。经过75次马歇尔击实，试件孔隙率已达到设计的3%～5%，水很难进入，因缺乏足够的水，检验不出沥青混合料的实际耐久性。

3.4 其他原因

路面开裂、老化加速水损害的发生，并形成恶性循环；道路交通超载严重；温度变化时产生的冻融循环作用；酸雨、车辆渗油对路面的腐蚀；在冬季、雨季气候条件下施工等。

4 水损害的防治对策

4.1 把好材料关

尽量选用与矿料粘附等级高的沥青，有条件时，可使用SBS改性沥青。优先选择孔隙率小于0.5%、表面洁净而粗糙的碱性石料，当为了满足表面层的抗滑性而不得不采用坚硬、耐磨的酸性石料时，必须对其进行抗剥落处理。对于不同属性的集料，为改善集料与沥青之间的粘附性，必须使用不同的抗剥落剂，带正电荷的石料，应使用阴离子型表面活性剂，对表面对表面带负电荷的石料，应使用阳离子型表面活性剂。

4.2 做好路面结构防排水设计

4.2.1 做好中央分隔带的防水与排水，避免进入中央分隔带内的水 (如绿化浇水或雨水下渗等)横向渗入路基。如果不能保证排水，可将绿化带表面硬化封闭。

4.2.2 保证路表水排水顺畅。挡水式的路缘石有可能使水滞留在路面上，应将其下卧，但路肩和边坡必须采取相应措施，以经得起水的冲刷。

4.2.3 路面设计必须考虑混合料内部层间水和缝隙水的排水问题，保证渗入路面内部的水能排除路外。如设置盲沟等。

4.2.4 挖方路段的排水往往是薄弱环节，尤其要注意边沟的深度，使其不仅能排路面水，还能排结构层和路面内部的水。

4.2.5 沥青面层下设施排水层，可以是级配碎石层，也可以是沥青或水泥稳定碎石层，空隙率应达到15%以上。

4.2.6 加强沥青层之间的粘结。强化施工组织合理安排工序，严禁在沥青面层铺筑过程中或铺筑后将绿化、埋设等挖出的土直接堆放在沥青路面上造成污染。

4.3 加强施工环节管理

4.3.1 改善路面施工工艺，控制好路面压实度

有的沥青路面片面追求平整度，往往放松对压实度的要求，尤其是担心采用震动压路机碾压会影响其平整度和构造深度，往往采用吨位偏小的轮胎压路机，从而导致沥青路面压实度不足。

4.3.2 提高沥青混凝土压实度标准，增加现场空隙率指标

国内外大量研究表明，7%的现场空隙率是沥青路面是否产生早期水损害的分水岭，美国SHRP研究成果也提出4%的设计空隙率是最佳的选择。若仍按96%的压实度予以控制，其现场空隙率将达到8%，无法满足水稳定性的要求，应提高压实度标准；而且在提高压实度标准的同时，增设现场空隙率作为施工的控制指标。

4.3.3 采用合理的集料粒径和适宜的沥青层厚度

目前沥青层的集料粒径普遍偏粗，与其相匹配的压实厚度普遍偏薄，不利于压实，也不利于矿料骨架的形成。应根据集料粒径采用合理的沥青混合料的压实厚度，不能单纯追求层厚减薄。

4.3.4 有效控制沥青混合料的离析与温度不均匀性

避免施工所使用的材料的变异性大、矿料来源杂、质量不稳定等易造成集料离析的因素，使级配保持相对稳定，符合配合比设计的要求；加强集料生产管理，仔细清除料场覆盖层；拌和厂应将集料堆放在硬化的地面上，细集料要加盖棚盖；运料车每次卸料都要移动位置，上面加盖毡布，途中不得休息或停留；控制摊铺机摊铺宽度，一般不超过8m；加强压实，由几台压路机均匀压实；控制矿料含水量的差异和加热温度；控制干拌与湿拌时间，确保混合料拌和均匀，对运料车采取保湿防水措施，避免表面混合料湿度过低。

4.4 及时做好预防性养护，严格进行交通管理

及时采用稀浆封层、微表处、灌缝、局部挖补等预防性养护措施，预防和处治小型水损坏；对于水损坏严重的路段，或水损坏已危及路面结构强度与承载力时，或路面结构层内的积水无法排除时，必须进行路面大修，将水损坏部位挖除，进行系统的防排水设计。另外，加强超限运输治理，限制重载车辆通行，进行合理的交通组织，也是减少行车荷载对路面水损坏影响的重要措施。

5 结束语

防治公路水损害一定要依靠科学进步，要不断以新的科学技术成果、新的科学技术知识进行工程实践；为保持沥青混凝土路面稳定和良好的使用性能，其排水设计系统和完善不可忽视，特别是对路面结构层内排水设计，应当引起设计者和施工单位的高度重视，以确保公路稳定、安全、舒适、高效的运行。

[1]高建平.沥青混凝土路面早期损害及防治的探讨[J].山西建筑,2006,32(16):21-22.

[2]杨志刚，浅谈沥青路面早期破坏的原因及防治措施[J].山西建筑,2006,32(14):30-31.