沥青路面水损害研究综述

沥青路面水损害研究综述

黄智泓

重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400041

【摘要】水损害在沥青路面早期病害中，被广泛关注。为了提高沥青混合料的水稳定性，抵抗水损害。本研究综述在进行研究水损害的机理的基础上，通过对沥青混合料路面在动水压力、置换反应、冻胀、乳化、冻融循环下的破环形式，以及柔性基层和半刚性基层对沥青路面在荷载以及自然因素对沥青路面的影响，对提升沥青路面抗击水损害的各类方案进行总结。结果表明，通过筛选合理的原材料：对集料表面酸碱性，酸性集料的改性、集料表面电荷属性、集料的形状特征。添加抗剥落剂：SBS改性沥青中添加非胺类抗剥落剂。改进路面结构设计：增强路面结构的排水能力。及对施工质量的管控等可以有效的提高沥青混合料抵抗水损害的能力。

【关键字】沥青混合料；水损害；动水压力；集料；抗剥落剂；路面结构设计；施工控制管理

0  引  言

伴随着我国经济的蓬勃发展，交通运输量也随之增大，高速公路里程在2019年底已达到14.96万公里。能满足现阶段高速公路交通运输量和承载要求的路面结构被我国广泛运用。但是由于沥青路面结构设计、施工质量等问题，诸多因素的影响下，其耐久性以及路面结构破坏问题也是关注焦点。

若是沥青路面在施工设计时的排水、渗水能力较差，雨水淤积在路面上，容易导致水损害。

本文通过分析沥青路面水损害的机理，进而采取措施处置病害。

1沥青路面水损害机理

沥青路面的水损害中，水的来源于地表水的渗透和毛细水的上升，还来源于水气扩散。

在自然降雨条件下，雨水通过路拱横坡排至排水沟排走和沥青路面面层的缝隙渗入路面结构层中。而在空隙水的作用下，沥青会降低与集料之间的粘附性，从而导致沥青与集料分离。

其中，水损害可分为行车荷载作用下，产生的动水压力，裂隙中水与沥青发生反应导致沥青粘聚力降低从而使沥青与集料分离、脱落所产生的置换反应，冻胀、乳化、撕裂等。

同时，水气在混合料内部运动，破坏沥青膜与集料之间的粘结性，产生黏附开裂。夜间气温降低，水在温度的作用下又气态转变为液态，在外部荷载的作用下，产生孔隙水压力，进而造成水损害。

2 水损害产生的原因

水损害产生主要从：行车荷载产生的动水压力，沥青与水产生的置换反应，温度降低时沥青结构层之间的水分凝结成冰造成的冻胀损害，沥青在与水接触的瞬间产生的乳化现象，青路面长期处于冻融循环条件下产生损害，柔性基层的功能性破环与半刚性基层的裂缝损害。

3 水损害对沥青路面的危害

在路面材料方面，沥青路面是由沥青与集料拌合而成的混合料铺筑而成的路面结构，在水的侵蚀下，沥青膜逐渐剥落，集料露出，形成沙孔最终导致坑洼，破坏了路面。

沥青路面结构多采用面层、基层和垫层的结构形式。雨水通过面层，自上而下进行渗透，当雨水渗入面层与基层的交界面，排水不顺畅时，容易在成面层与基层分离，降低了面层与基层的抗剪强度，破坏了路面结构的稳定性，同时水流在面层与基层分界面聚集，容易导致路面冲刷、唧泥等路面病害。同时，雨水浸入基层，容易破坏基层的结构稳定性，基层的强度和承载能力将会大幅度的下降，在路面结构的早期破坏中，基层的承载力下降导致路面结构破坏的占比很大。

4 水损害防治措施

通过分析水损害的机理可以得出，水损害主要是水进入沥青与集料之间，导致沥青膜剥离。

因此，根据水损害的机理，可以通过以下方法面：原材料、抗剥落剂、路面结构设计、施工工艺控制管理。来进行水损害防治。

4.1原材料方面

4.1.1 基质沥青

粘附性好的沥青，其抗水损害的能力强。沥青中含有的沥青质、芳香芬、饱和酚、胶质等，组合而成的比例对沥青的粘附性有影响。胶质在沥青中起着稠化沥青的作用，其对沥青的粘度的影响远大于其他成分。

在工程实际中，应选择粘度大，对水敏感度小，蜡量含量低、酸值较大的沥青，以此提升沥青混合料对水损害的抵抗能力。

4.1.2改性沥青

改性沥青在工程实际中被广泛应用，其不仅有较好的耐久性，还具有较好的水稳定性。。

4.1.3集料

虽然沥青的粘附性对混合料的稳定性有影响，但是集料的酸碱性以及表面几何构造等方面对沥青混合料的稳定性也有很大影响。

1） 从集料酸碱性方面

可按照SiO2的含量划分集料的酸碱性但是酸性集料在耐磨性方面、硬度方面要优于碱性集料与中性集料。因此，未来如何提高酸性集料与基质沥青的粘结性或将是个研究热点。

陈实等通过研究集料的碱值对沥青的粘附性。结果表明：集料的碱值越高，则其与沥青的粘附性效果越好。

2） 集料表面改性

酸性集料拥有耐磨性和硬度方面的优势，在与沥青的粘附性方面劣于碱性集料，对集料表面进行改性来提升其性能。

杨平等通过研究，得出当水溶性改性剂和油溶性改性剂，两种改性剂在含量0.6%时，其抵抗水损害的能力明显增强，表明了在该含量下的改性剂，酸性沥青与沥青的粘结性最好。

3） 集料表面电荷

周卫锋等表明，矿料表面附带的电荷对沥青中带电分子的吸引力导致了矿料表面的吸附能力。

陈实等通过研究集料的碱值、表面电荷和沥青特性对沥青与集料之间粘附性的影响。研究表明：集料表面的ξ电位为正，且其值越大，沥青与集料的粘附性越好，集料表面的ξ电位为负且绝对值值越大、其与沥青的粘附性越差。

4） 集料表面的形状特征

集料的表面特征受到集料加工工艺的影响，集料加工工艺的好坏影响着集料的表面粗糙度、表面孔隙率、表面粉末等。

因此，在工程实际中，沥青混合料在集料的选用，应尽量选择表面粉尘少，表面粗糙度高，孔隙率高的集料，提高沥青混合料抗击水损害的能力。

4.2 抗剥落剂

沥青路面发生水损害，原因多是由于沥青与集料分离，矿料流失，进而影响了沥青混合料的级配，从而导致水损害的发生。因此可以通过防止沥青与集料剥落，比如添加抗剥落剂。

徐永丽等通过在基质沥青、SBS改性沥青中非胺类抗剥落剂，进行试验前后对比，观察抗剥落剂对沥青性能的影响。试验得出：抗剥落剂添加的剂量在0.3%~0.4%，沥青混合料的水稳定性效果做好，添加过多反而会降低沥青混合料的水稳定性，太少达不到效果。

6 结语

水损害是沥青混合料柔性路面的早期病害的防治重点，沥青路面的水损害产生的原因有很多，应根据不同的水损害机理来进防治，提高沥青与集料之间的粘结性，防治水通过沥青膜进入到沥青与集料之间的分界面，这是研究的重点。同时，在集料选择、拌合、运输、摊铺等施工工艺的选择、添加抗剥落剂、优化路面结构钢等措施，来提高沥青路面抵抗水损害的能力。

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