沥青路面水损害及其预防

袁 蕾

（江苏省大丰市公路管理站，江苏 大丰 224100）

0 引言

目前，我国国省干线的面层90%以上采用的是沥青路面。随着交通流量的增加、超限超载问题日益严重、行车速度提高等，沥青路面损毁问题日渐突出。沥青路面的损毁可分结构性破坏和功能性破坏。功能性破坏一般出现在早期，主要是由水损害引起的。水损害伴随着麻面、松散、坑槽、辙槽等一系列病害的产生（如图1所示）。沥青路面的水损害不仅严重影响道路的使用性能，同时也需要巨额资金的投入，造成很大的社会经济负担。近百年来，国内外学者对水损害问题不断研究，并取得了一定成果。本文分析了沥青路面水损害的原因，从路面的设计、施工、养护等方面提出了有效的预防措施，为今后的道路施工和养护提供了理论依据。

图1 沥青路面的几种水损害形式

1 沥青路面水损害的原因

关于水损害的内因可主要基于粘附理论进行研究。影响沥青与集料层之间粘结应力的主要因素有拌合温度、表面结构、空隙率、清洁度、湿度等。水损害的外因主要是降水量、交通流量、超限超载等。

1.1 水损害的内因

研究表明，沥青路面的现场空隙率小于7%时，基本不会产生动水压力，即不透水；当沥青路面的现场空隙率大于15%时，工程上一般使用改性沥青，水能在改性沥青中自由流动，因此不易透水[1]。但我国沥青路面施工时的现场空隙率大多在8%～15%之间，水易进入混料层并导致水损害[2]。我国沥青路面现场空隙率过大的主要原因有：a）选取的沥青混合料类型不科学；b）路面压实不足；c）混合料面层离析导致路面不均匀压实。

混合料面层压实不足，空隙率增大，造成水损害的可能性增大。施工工艺不当也会造成沥青混合料的离析，为后期的水损害埋下隐患。造成离析的原因主要有：拌合过程及材料自身的不均匀；运输过程导致的集料层温度离析；摊铺过程的离析。

造成路面水损害的原因还有表面剥落，即使沥青路面现场空隙率小于7%，少量的水仍会浸入面层，在往来车辆的重力作用下，对粘附在石料表面的沥青产生冲刷，使其剥落，造成沥青路面的水损害。在这种情况下，沥青和石料之间的粘附性起着关键作用。而目前普遍认为沥青与石料之间的粘附机理有沥青与集料的润湿粘附、沥青与集料的酸碱性吸附。

路面排水系统的完善程度也是一个重要指标。水透过面层进入沥青路面内部后，不良的路面内部排水致使相当一部分水不能及时排出，滞留在沥青面层与基层的交界处，一旦基层中的水达到最大滞留量，在往来车辆的重力作用下，水会产生很大的循环应力冲刷基层和沥青层。单次冲刷影响不大，但国省干线车流量很大，多次冲刷会使沥青面层出现网裂、塌陷，造成沥青路面的水损害。

1.2 水损害的外因

水损害的外因主要是降水量、交通流量、超限超载等，在降水较多的南方地区或超限超载现象非常严重的地区水损害较为严重。由于经济的快速发展，国省干线上交通流量日益增加，各种车辆所占比重也有所变化。在一些偏远地区，治超工作做得不是很到位，超载现象仍很严重，货车轴载在160～180kN之间，有的甚至达到250kN以上[3]，其轮胎充气压力也在0.8～1.0MPa之间，有的甚至达到1.4MPa。在路面使用阶段，如果不能进行有效管理，造成交通量过大或超载现象严重，也会带来严重的路面水损害。

2 水损害的防治措施

2.1 采取合理的结构层厚度

我国建成的高速公路沥青混凝土路面，多数采用三层，少数采用两层，从减少水损害的角度来说，应使水不进入或最大限度少进入路面结构层内部[4]。我国沥青路面由上至下各结构层的厚度逐渐递增，混合料粒径也逐渐递增。各层均具有较为固定的厚度，如配20混合料的结构层厚度约为5.5～6.5cm。根据我国实际情况，首先，施工技术规范中应明确集料的最大半径；其次，最大粒径所对应的结构层应该再厚一些。

2.2 完善路面排水系统

为避免水在结构层停留时间过长，减少行车荷载在路面结构中产生的空隙水压力以及水流对混合料的剪切和冲刷作用，应采取完善的沥青路面表层排水系统，改善路面的使用性能，从根本上解决沥青路面的水损坏问题。在中间绿化带上还应该设立隔水带，防止绿化用水渗入路基。如果是路缘石的原因使水滞留在路面上，可以把路缘石设计成微倾斜的，使路面不易积水。

2.3 提高压实程度并防止离析

温度离析一般发生在车厢混合料表层和摊铺机受料斗两侧余料上[5]。这两部分混合料摊到路面后，温度往往低于120℃，达不到压路机初压时的温度要求，无法充分压实，致使空隙率过大，容易造成水损坏。防治措施是加强车厢的保温工作，如加盖蓬布并绑扎牢固，另外在摊铺机前使用沥青转运车。转运车的运作工艺如图2所示。

图2 转运车的运行工艺图

面层采用的沥青混凝土其压实度是相对于室内马歇尔试验试件标准密度而言的，最终反映路面沥青混凝土密实程度的指标是现场空隙率。在施工现场，应严格控制压实标准，采用正确的施工工艺，切不可片面追求平整度而忽略压实度，同时增设现场空隙率作为施工控制指标。

2.4 使用抗剥落添加剂

抗剥落添加剂是一种高分子化学物质，其极性端可与集料层接触，增强吸附力。不同集料层的极性不相同，抗剥落添加剂也有多种。对于带负电的集料层，应使用阳离子型抗剥落添加剂；对于带正电的集料层，应使用阴离子型抗剥落添加剂。多数情况下，吸附力较差的集料层为酸性集料层，即带负电。抗剥落添加剂一般都是阳离子型的化学物质，大多为胺类物质。但是，普通的胺类物质加热时易分解，会大大降低抗剥落能力，所以，是最理想的抗剥落添加剂是高温下稳定、难分解的胺类。因此，抗剥落添加剂能减少沥青路面的水损害。

2.5 加强公路的养护

在道路使用过程中，多种因素影响着沥青路面的抗水损害能力，如气候条件、交通荷载等，沥青路面在这些因素的作用下逐渐出现掉粒、松散、车辙等病害，如果不及时加以合理的养护，必然会诱发更多损害形式，导致水损害加剧，路面性能恶化，严重危及道路交通行车安全，大幅度增大后期养护费用。因此，应高度重视公路养护，严格控制超载超限车辆，及时做好预防性养护措施。

3 结语

沥青路面的水损害是沥青路面的主要病害之一，它严重影响了路面的使用寿命和服务质量。进行沥青混合料水损害的研究，具有十分重要的现实意义。本文从水损害的原因和养护管理的角度提出了沥青路面水损害的防治对策，包括采取合理的结构层厚度、完善路面排水系统、提高压实程度并防止离析、使用抗剥落添加剂、加强公路的养护，希望对今后沥青路面的施工和养护提供帮助。

[1]问秀荣.浅谈沥青路面水损坏及防治措施[J].山西交通科技，2007，（1）：33-35.

[2]张倩.水对沥青混合料影响的机理分析[D].西安：长安大学，2007.

[3]廖公云.高速公路沥青路面基层类型选择与性能优化研究[D].南京：东南大学，2004.

[4]王治坤.半刚性沥青路面的水损害原因及其防治措施[J].交通科技与经济，2006，（4）：27-28.

[5]李青.沥青混合料的离析分析与预防控制措施[J].黑龙江交通科技，2011，（8）：109-110.