沥青路面渗水现象产生的原因及防治措施

范 婷

(山西远方路桥(集团)有限责任公司,山西 大同 037006)



沥青路面渗水现象产生的原因及防治措施

范 婷

(山西远方路桥(集团)有限责任公司,山西 大同 037006)

结合工程实践经验，分析了沥青路面渗水产生的原因及其危害性，并从面层结构选择、粗细集料选用、混合料合成级配、拌合碾压温度、施工工艺及路面防排水系统等方面，提出了综合防治措施，以提高沥青路面的使用寿命。

沥青路面，渗水现象，防排水系统，原材料

1 概述

近年来，随着我国基础设施建设步伐的进一步加快，我国公路通车里程也大幅增加。据交通部统计，截止到2010年年底，我国公路通车里程已达398.4万km，其中高速公路通车里程已达7.4万km。在高等级公路中，沥青混凝土路面由于其造价低廉、修补方便和行车舒适性好等诸多优点而被广泛采用。正当全国各地的公路建设拉开如火如荼的建设高潮，一个不容忽视的质量隐患呈现在每一位建设者的面前。在已建成通车的多条高速公路路面出现局部或大面积的网裂、坑洞、唧泥等现象。笔者通过近两年来对多条高速公路的质量跟踪调查，发现出现上述现象的主要原因是:沥青路面渗水系数过大。

水是公路工程质量的第一克星，防水与排水是考验公路耐久性的最关键指标，路基含水量过大会导致土体强度指标严重下降，这一点在土壤剪切试验中可以得到证明，而路面结构中的自由水在泵吸及反复冻融的共同作用下会导致掉粒、松散、网裂、坑洞、唧泥等病害，有些路面由于连接层遭到水的破坏，甚至会出现大面积推移现象，而沥青路面的主要作用就是防水，从各等级公路路面结构的设计来看，即使表面层为开级配排水式沥青混合料(OGFC),其下部也必须有一层密级配沥青混合料作为隔水之用，从另一个角度讲，密级配沥青混合料的渗水指标与其压实度及空隙率可建立良好的对应关系，事实上，密级配沥青混合料路面的渗水系数也应作为现场检验的关键指标。

既然水是破坏沥青路面路用性能的主要元凶，那么我们在工程实践中就要封堵水源，使水不易或根本不能进入路面当中。在工程建设中，我们应该如何做，笔者通过多年的施工实践经验并结合近年来国内外一些先进的施工防治措施，总结出如下防治措施。

2 沥青路面渗水的防治措施

2.1 完善的路面防排水系统

为防止地下水的渗入，在基层铺筑完成后，待基层表面干燥后，清扫干表面的浮尘即洒透层油，然后加铺下封层。下封层铺好后测其渗水系数要小于10 mL/min或不渗水。待铺筑完上面层后再筑拦水带等排水设施将路面表面积水尽快排入排水沟流出，以防大面积的积水渗入路面结构层而破坏路面。对于中央分隔带未进行硬化封闭的道路，应设置中央盲沟排水，潮湿地区的超高地段还应设置中央分隔带集水槽和集水井，并在竖曲线低点设置埋置于路基内部的横向出水口。

2.2 原材料的选用

1)集料与填料的选用。集料的吸水率和填料的亲水系数可以反映出矿物材料的亲水性，吸水率及亲水系数越高表明水分更易渗透至混合料内部并长期贮留，所以沥青面层所用的粗、细集料及填料的各项检测指标均应满足JTG F40—2004公路沥青路面施工技术规范的要求。有些指标在不提高工程总体造价和当地材质条件能够满足的条件下，制定严于规范的标准。例如：对于粗集料的表观密度，规范要求：表面层不小于2.60，其他层次不小于2.50(因为如果小于该值，集料就会有更多的开口或闭口孔隙，水分就容易从其渗入)，对于粗集料的吸水率，规范要求：表面层不大于2.0，其他层次不大于3.0。而对于大部分的集料来说都能满足该要求甚至优于它很多，所以笔者建议将表观密度要求为：表面层不小于2.70，其他层次不小于2.60，将吸水率要求为：表面层不大于1.0，其他层次不大于2.0；对于细集料的表观密度、含泥量(<0.075 mm的含量)、砂当量规范要求分别为：不小于2.50、不大于3.0%、不小于60%，笔者建议对于细集料的表观密度、含泥量(<0.075 mm的含量)、砂当量要求分别为：不小于2.60、不大于1.5%、不小于70%；对于矿粉等填料要严格控制其细度必须满足规范要求。另外，还必须考虑集料与沥青的粘附性等级，一方面可以通过沥青改性的途径来实现这一指标，另一方面还可以改变集料表面的极性来减弱亲水性，增强亲油性，例如用消石灰或水泥浆对粗集料进行预浸；对于细集料而言，应选择质量稳定的石灰岩机制砂，尽量少掺配天然砂，但如果一种细集料无法满足掺配要求时，首先应保证级配曲线的合理性；填料必须选择亲水系数小于1的矿物材料，而且数值越小，混合料抗剥落性能就越强。

2)沥青的选择。在高等级沥青路面中，沥青作为一种有机的胶结材料，它的种类与等级的选择尤为重要。有条件的施工单位应尽量绘制本区域不同标号沥青的温度—粘度曲线，并在工地试验室配置布氏粘度计，以方便确定各类沥青的拌合、摊铺、碾压温度，如果工作时的材料温度低于了规范推荐粘度所对应的温度，那么沥青在混合料内的活动就会受到影响，沥青混合料的空隙率就会变大，试验证明，当现场混合料空隙率大于7%时，路面会出现大面积渗水。对于施工现场而言，粘—温曲线是确定碾压区域和碾压遍数的重要参考依据。

从上面的分析中我们可以得到的结论是：粘度较小的高标号沥青更易于压实，但是粘度的降低同时也会造成动稳定度的下降，导致沥青路面在使用过程中出现明显的车辙，这一矛盾必须在配合比设计阶段解决，事实上，配合比设计阶段最为重要的三个指标就是：空隙率、动稳定度、渗水系数，值得关注的是:考虑到试验室内压实功和控制水平要高于现场，所以配合比设计阶段对空隙率和渗水系数的要求都要明显高于现场，这一点一定要区别对待。

2.3 路面结构层类型的选择

为了使沥青路面表面层结构更加密实，防止雨水下渗，我们通常采用密级配沥青混合如：AC-13或SMA-13型路面结构层作为上面层，也就是细粒式密级配沥青混合料，这里我们关键是控制4.75 mm，2.36 mm这两个关键筛孔的通过率接近中值以及0.3 mm，0.6 mm两级筛孔通过率不宜过大，既要保证级配曲线平滑又要保证其与最大理论密线的相对位置合理，特别注意中间集料不宜过多，以免造成“大S”级配曲线，这种级配虽动稳定度较高但难于压实，现场残留空隙率较大。借助Excel 2007电子表格的功能，反复调配各种集料的掺配比例，使混合料的间隙率及空隙率指标均符合《规范》要求，这样才能兼顾高温稳定性和抗渗性能的要求，有效阻止了水分的下渗。

2.4 配合比的设计和试验段的铺筑

在选定好路面结构层的类型后，我们就需进行目标配合比的设计，测定其各项性能指标，空隙率要严格控制在4%左右，渗水系数要求小于90 mL/min，经动稳定度及水稳定性检验合格后，完成目标配合比的设计。在进行生产配合比时，首先必须以目标配合比的标准级配曲线为基准，反复调配各热料仓材料的掺配比例，使生产配合比曲线基本与目标配合比曲线接近，然后以目标配合比确定的最佳油石比为基础，上下各浮动0.3%，再进行一次最佳油石比的选择，完成生产配合比设计。铺筑试验路段目的是为了确定各道工序的温度、碾压工艺及松铺系数等生产参数，同时也是对配合比设计的现场验证。

2.5 料仓的标定及生产参数的调整

高等级公路沥青混合料的拌合必须采用间歇式3000型或4000型全电脑控制拌合设备，在拌合前必须对各冷料仓的传感计量系统进行准确地标定并绘制冷料仓流量标定曲线，以确保各冷料仓进料比例适配，不致出现溢料和等料现象。集料通过烘干筒加热后通过各级振筛二次筛分后进入各热料仓，我们对各热料仓的集料筛分后借助Excel 2007电子表格的功能遵照上述原则进行合理的比例调整，直到满意为止。

在拌合加热时应特别注意：集料、沥青的加热一定要严格按照JTG F40—2004公路沥青路面施工技术规范有关规定加热，矿粉不需加热。尤其是沥青，根据选用的等级加热至所需的温度,不能过高或过低。温度过高，沥青老化，沥青与集料的粘结力降低，致使压实后的混合料空隙增大，路面渗水增大；温度过低，拌合不均匀，会出现花白料，压实也不会密实。同时每盘料拌合时间应控制在45 s～60 s之间。

生产过程中，我们应根据配合比确定的标准曲线波动范围及每日混合料马氏试验结果并结合现场检验对各项生产参数进行调整，实际上，路面施工过程中的各类病害均会造成渗水系数的异常，对于施工现场出现的各种问题一般依下述原则进行调整：

1)当现场混合料出现密集裂纹、推拥、泛油等现象时，表明级配偏细或油石比偏小；从材料的角度上讲，可能是集料吸水率或填料的亲水系数偏大；从现场处置的角度上讲，可能是下承层清理不干净，粘结层没有起到作用造成的，我们应该有的放矢，有针对性的解决问题。

2)离析是沥青混合料最为常见的病害，其产生的原因也相当复杂，主要有以下几方面：a.拌合站拌缸系统出现故障，搅拌不均匀。b.拌合站落距太大，卸料时产生了二次离析。c.级配不合理，大直径颗粒太多，造成了粗集料的集聚。d.温度偏低，导致混合料流动性下降，摊铺机二次搅拌起不到作用。e.如果混合料出现大面积渗水，首先应从混合料质量角度出发，检查试验室内各项指标是否在可控范围内，如果马氏空隙率超出规范规定的5%(上面应控制在4.5%以内),说明材料的级配或油石比存在问题，必须进行调整。反之，如果各项指标均符合要求，就必须从摊铺和碾压的角度查找原因。

2.6 合理的施工工艺

混合料的摊铺、碾压对路面渗水的影响也非常大，在摊铺、碾压过程中要注意以下事项：

1)严格按规范所要求的温度及时进行摊铺、碾压。如压实温度过低，沥青混合料就不能压实，达不到所要求的压实度，路面空隙率必然增大，渗水现象不可避免。

2)当采用两台或多台摊铺机进行纵向同时摊铺时，每两台摊铺机之间的间距不宜大于20 m～30 m，振动压路机的碾压速度宜控制在3 km/h～5 km/h，纵向接缝的搭接碾压宽度为20 cm～30 cm，并对纵向接缝用大吨位轮胎压路机进行搓揉碾压，以防渗水。

3)振动压路机应遵循“高频、低幅、紧跟、慢压”原则，振动频率要求35 Hz～50 Hz，振幅为0.3 mm～0.8 mm。碾压倒车时，应先停振停车，再慢速起动，以免沥青面层产生推拥、开裂。

3 结语

我们在沥青路面施工过程中严格把握以上六点关键点，沥青路面的渗水现象将会大大地减少，沥青路面的使用寿命将会大大地提高。我相信，在日臻完善的施工工艺和国家有关公路质量监检措施的不断加强，我国的公路建设质量定会得到进一步的改善。

[1] JTG F40—2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

[2] JTG D50—2006,公路沥青路面设计规范[S].

[3] JTG/E 20—2011,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

On reasons for leakage of asphalt roadbed and prevention measures

Fan Ting

(ShanxiYuanfangRoadandBridge(Group)Co.,Ltd,Datong037006,China)

Combining with the engineering practice and experience, the paper analyzes the reasons for the roadbed leakage and its hazards, and points out the comprehensive prevention measures from the selection for surface topping structure, selection for coarse aggregate, grading of the mixture, mixed compaction temperature, construction craft and roadbed prevention and drainage system, so as to enhance the lifespan of the asphalt roadbed.

asphalt roadbed, leakage, prevention and drainage system, raw material

1009-6825(2017)11-0157-03

2017-02-08

范 婷(1986- )，女，工程师

U416.217

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