浅谈沥青路面水损害成因和防治措施

浅谈沥青路面水损害成因和防治措施

范潘玉

卢氏县公路管理局

摘要：本文概述水损害现象的类型及其作用机理。结合国内外的研究成果，分析水损害现象的形成原因，提出高等级公路沥青路面抗水损害的有效措施。

关键词：高等级沥青路面；水损害；防治

1. 前言

水损害是高等级沥青路面实践中的重要课题之一，是沥青路面早期破坏的主要影响因素，研究减轻甚至消除水损害对于提高沥青路面舒适性及耐久性具有十分重要的意义，当前对水损害成因的认识存在很大分岐。一般认为水损害的主要原因为沥青与集料粘附性及沥青间的粘结丧失；集料光洁度差；路面离析；路面层厚度与公称最大粒径不批配。目前沥青混合料使用性能使用体积指标作为评价手段，而实体工程芯样的孔隙率变异性大，无法建立室内试验与实体工程水损害间的定量关系。本文分析了典型沥青路面水损害现象，总结了沥青路面水损害的典型原因并提出相应对策。

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、脱粒、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，集料颗粒逐渐脱粒、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，进而发展成硬坑、坑洞。

2 . 3变形类

主要指车辙。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，直至沥青混合料完全松散，行车轮迹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。车辙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。在道路表面，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。

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。

2. 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，造成沥青路面水损害现象。

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

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未得到有效评价。

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虫；在冬季、雨季气候条件下施工等因素。

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，在条件允许时，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

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，可将绿化带表面接近路面边沿硬化封闭。

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

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. 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。

5. 沥青面层下设排水层，可以是级配碎石层，也可以是沥青或稳定碎石层，空隙率应达到15%以上，以利于排水。

4 . 3 加强施工环节管理

2. 3. 1改善路面施工工艺，控制好路面压实度

一些沥青路面片面追求平整度，往往忽视对压实度的要求，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，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。

4. 3 . 3 釆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；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. 结束语

水损害的防治是一个综合的防治过程，要想从某一方面来防治水损害的发生是不现实的、也是不可能的。但相比之下，混合料的级配、路面的压实性能和采用合适的抗剥落剂等，这些因素相对更重要些，如果在这三个方面处理得当，那么对水损害的防治效果是非常明显的。