1、沥青路面水损害防治措施研究摘要：沥青路面发生早期破坏的情况主要为雨季出现的水损害，深入了解沥青路面水损害机理， 提出相应的水损害防治措施，对于提高沥青路面使用性能，延长路面使用寿命具有重要意义。通过了解沥青路面水损害的型式、分析成因，总结防治沥青路面水损害的主要措施：合理的路面组合结构、优良的路面材料的选择、控制施工质量、加强道路的养护等。 Summary: Asphalt pavement water damage is the main condition in the wet-season of the early damage. So understanding the mechani
2、sm and putting forward controlling measure is important value to improve the performance and prolong the working-life of asphalt pavement. Through understanding the type of the water damage and anglicizing the reason, the main measures of controlling measure of asphalt pavement water damage can be s
3、ummed up: reasonable combination of pavement structure,excellent pavement material choice,control construction quality and strengthen the Pavement Maintenance . 关键词：沥青路面；水损害；结构设计；施工质量；路面养护 Keywords: asphalt pavement, water damage, structural design, construction quality，pavement maintenance 中图分类号：U4
4、1 文献标识码：A 文章编号： 一 引言 近年来，沥青混凝土路面因具有强度高、平整性能好、耐久性好等优点，广泛应用于我国各等级公路。但是，沥青路面发生早期破坏的情况屡见不鲜，以雨季出现的水损害最为常见。因此，深入了解沥青路面水损害机理，提出相应的水损害防治措施，对于提高沥青路面使用性能，延长路面使用寿命具有重要的意义。 二 沥青路面水损害类型及成因分析 （一） 沥青路面水损害类型 水损害的位置是局部的，多发生在透水较严重且排水又不畅的部位，主要表现为以下几种情况：路面坑洞、局部表面网裂和形变、唧浆、松散剥落、辙槽。 （二）沥青路面水损害成因分析 2.1 水损害的作用机理 水损害的作用机理，主要
5、依据粘附理论。沥青与矿料之间的粘附性取决于两个条件:水和交通荷载。水是产生水损害的先决条件。沥青混合料一旦长时间处于水的包围中，水分很容易浸润到沥青与集料的界面，使集料和沥青间的粘结力变弱甚至失效，最终导致水损害。交通荷载是产生水损害的重要条件。一方面在交通荷载的反复作用下，沥青与矿料的界面上就要发生剪切作用、矿料间也要发生剪切作用，界面一旦造成剪切破坏，水分就很快浸入，使得粘结力丧失而产生水损害。另一方面在交通荷载的作用下，进入路面的水变为动水，动水不但加速水分浸入沥青和矿料界面，而且加速界面间的剪切破坏，使路面出现卿浆、松散、掉粒、坑槽等病害。因此，水损害的产生是在水和荷载的共同作用下，裹
6、覆在集料表面沥青膜的粘聚强度和劲度的损失以及集料和沥青间的粘附作用变弱失效造成的1-2。 2.2 产生水损害的外因 沥青路面产生水损害的外因主要是降水量、交通量、交通组成以及行车速度。降水次数多、降水量大、延续时间长，自由水进入沥青面层的机会就多，产生水损害的可能就大。自由水渗透进沥青面层的量也越大，水损害就可能更严重。 车辆高速通过时，轮下的压力会将结构层中的水向下压挤，车轮驶离时又产生相当大的抽吸力，这两种力的瞬时先后作用能将滞留在基层顶面的浆水唧出表面。压力和抽吸力的反复作用还会使沥青混凝土孔隙中的自由水往复运动并促使沥青首先从较大颗粒上剥落，面层向下变形并形成网裂或很快形成坑洞，逐渐使
7、沥青混凝土强度大幅下降直至松散损坏。同时调查发现，雨量大、重载车辆多的路段出现水损害的情况较雨量少、重载车辆少的地区严重。 2.3 产生水损害的内因 （1）沥青混合料空隙率过大 据研究，沥青路面的空隙率在 8%（相当于设计空隙率 4%、压实度 96%）以下时，沥青层中的水在荷载的作用下一般不会产生动水压力，不容易造成水损害破坏。排水性混合料的路面空隙率大于 15%时，一般都采用改性沥青，且水能够在空隙中自由流动，也不容易造成水损害破坏。而当路面实际空隙率在 8%-15%的范围内时，水容易进入混合料内部，且在荷载作用下易产生较大的毛细压力成为动力水，造成沥青混合料的水损害破坏。 （2） 沥青混凝
8、土的不均匀性大 由于矿料质量、施工技术要求和工程管理等多方面的原因，在面层表面随机分布着数量不一的薄弱点位。在降雨过程中，行车的压入和吸出作用使得薄弱点附近沥青混凝土产生沥青剥落，继而变得松散，并形成圆形积水坑洞而致破坏。 （3）沥青混凝土面层的裂缝 由于沥青混凝土的温缩系数与半刚性基层材料不同，在冬季大风降温过程中，沥青混凝土面层就会产生低温裂缝。降雨过程中，雨水会自由流入并充满裂缝直到面层底面并滞留在基层顶面，同时向缝的两侧扩散，在行车荷载的反复作用下，使得裂缝两侧碎裂损坏。 三 沥青路面水损害防治措施 虽然水损害根本原因是水的作用，但是在损坏过程中涉及到了路面设计、施工、养护等多个方面的
9、作用，因此解决沥青路面的水损害问题，必须各方协调分工、共同协作。 （一）防治水损害沥青路面结构设计 1.1 防水路面结构设计 （1） 沥青面层设计 表面层在满足基本性能要求的基础上应突出空隙率小、抗渗水性能好、水稳定性好、低温抗开裂能力较高的特点，中面层重点要体现出良好的抗渗性和抗剪强度，底面层在保证基本性能要求的同时，重点要体现良好的抗弯拉强度和抗渗性能,故面层结构宜选择悬浮密实型的 AC 或Superpave 沥青混合料。 （2） 防水基层设计 半刚性基层具有较高的抗压强度、回弹模量及一定的抗弯拉强度等优良的力学性能、较好的板体性及整体性得到了广泛的应用。但同时半刚性基层作为一种散粒体材料
10、，很容易在温度变化及水分散失时产生很大的收缩变形，进而会形成基层的收缩裂缝并进而反射到面层，易造成水损害。因此，为避免或减少半刚性基层的不利因素，以防水为主要目的的路面结构设计主要考虑模量较低、弯拉性能以及收缩性能较好的沥青稳定碎石（ATB） 。 采用沥青稳定碎石基层的沥青路面具有半刚性基层沥青路面所不具备的许多优越性：沥青稳定碎石基层沥青路面，由于面层和基层材料结构的相似性，路面结构受力、变形更加协调；设计优良的沥青稳定碎石基层混合料能保证一定的空隙率，使水分顺畅地通过基层排出，不会滞留在路面结构中造成路面的水损害；沥青混合料对于水分的变化不敏感，受水和冰冻影响较小，不存在因为干缩裂缝而导致
11、面层出现反射裂缝；沥青稳定碎石基层可以同沥青面层一起构成全厚式沥青面层，从而使得整个沥青面层的修筑时间减少。 （二）防治沥青路面水损害材料设计 1.1 面层混合料设计 从水稳定性的角度出发，选择 SiO2 含量低、碱值高的集料，可与沥青有较好的粘附性，对防水起到很好的效果。 沥青中的沥青酸和酸酐等极性较大的成分，对于沥青的表面活性具有非常大的影响，沥青的酸性越大，则沥青与集料的粘附性越强，沥青混合料的水稳定性也越好。在普通沥青不能满足粘附性要求时，有必要选择使用改性沥青。 1.2 沥青稳定碎石基层混合料设计 沥青稳定碎石排水层混合料结构上属于骨架空隙结构，由矿料骨架和沥青砂浆构成的一种多相分散
12、体系，力学强度主要是矿料之间的内摩阻力和嵌挤力，以及沥青砂浆与矿料之间的粘结力。这种结构对粗集料的强度要求比较高，而且要求有棱角，接近立方体，细长扁平粒料很少，必须具有完全的破碎面。这样粗集料间可形成良好的嵌挤作用，达到了足够的嵌挤力与内摩阻力，使得矿料骨架具有高度的稳定性以及抵抗外力的能力。对行车造成的水损害有很好的防范作用。 1.3 抗水损害路面合理结构 通过对结构层及各层材料的充分研究与试验路现实论证，得出防水损害路面合理结构：面层采用 Superpave 沥青混合料防水结构层，此种材料能够有效的阻止水分进入路面结构，很好的保护了结构内部不受水分的损害；基层结构采用沥青稳定碎石基层混合料
13、排水结构，能够将进入结构内部的水分顺利排出，防止水分的长期浸泡造成路面损坏。通过铺筑试验路对比验证，此类结构可有效降低沥青路面早期水损害。 （三）防治沥青路面水损害施工措施 1.1 提高沥青路面压实度与平整度 沥青混合料温度过低是路面压实度不足以及出现路面内部存水的主要原因。避免雨天、夜间以及低温施工，现场不得出现摊铺机等运料车的现象，也不得出现多辆运料车现场长时间等待，以保证摊铺及碾压温度。采用轮胎压路机，以增加路面的密实性。 1.2 防止沥青路面混合料离析 在沥青混合料正式拌和时，应严格控制混合料的矿料级配，使其在规定的级配范围内，并接近标准配合比。混合料运输过程中，不论气温高低均应用棉被
14、覆盖，防止混合料表面温度降低、结壳，造成温度离析。（四）防治沥青路面水损害养护措施 雨季要巡视排水设施的状况，及时清理堵塞的边沟和排水设施。对已经发生的路基沉降、开裂、坑槽立即采取补救措施；对路面排水不畅的应迅速疏导。 路面的损坏往往是由点到面，由局部到较大面积，因此采取预防性养护手段，可以将路面的损坏控制在早期和初期。采用热拌沥青混合料或者冷补材料及时补坑。对渗水严重的路段立即采用微表处全面封水3-4。 四 结论 在分析沥青混凝土路面水损害的类型及成因的基础上，通过试验路验证，提出防止沥青混凝土路面水损害的防治措施：采用合理的路面结构及适宜的材料，严把施工质量关和加强道路竣工后的养护工作。只要做到以上几个环节，既能防止沥青路面早期水损害的出现，延长道路使用寿命，又可带来较大的经济和社会效益。 五 参考文献 1钟建新,罗志刚.沥青路面水损害的影响因素和发展过程J. 北方交通,2009(1):47. 2石晓莉.浅析沥青路面水损害及防治J.青海交通科技,2008(5):1617. 3李剑. 公路沥青路面早期水损坏防治措施研究D. 长安大学硕士学位论文,2001,3. 4钱彬,杨东冬.关于沥青路面水损害的分析及其治理措施J. 山西建筑,2008,34(20):289291. 作者简介：李海峰、男、1983、硕士研究生、助理工程师、路桥施工管理。
