公路瀝青路面發(fā)生水損害的原因和預(yù)防措施

馮　偉

摘要：由于近年來高速公路路面出現(xiàn)水損害頻繁，嚴(yán)重影響行車的安全，因此，如何采取有效措施減輕并徹底解決水損害問題已擺在我們面前，本文著重從路面水損害破壞原因入手，提出解決和預(yù)防措施，以供大家日后借鑒。

關(guān)鍵詞：公路；瀝青混合料；水損害；破壞

１公路瀝青路面發(fā)生水損害的原因

瀝青路面的水損害是瀝青路面存在水分的條件下，經(jīng)受荷載和溫度的反復(fù)作用，使瀝青膜逐漸從集料表面剝離，并導(dǎo)致集料之問的粘結(jié)力喪失，而發(fā)生路面逐漸出現(xiàn)麻面、松散、坑槽等病害。這些損壞有以下特點(diǎn)：

1.1 破壞發(fā)生在雨季，有時(shí)一場(chǎng)大雨就導(dǎo)致嚴(yán)重破壞；

1.2 破壞之前一般先有小塊的網(wǎng)裂，出現(xiàn)唧漿，然后松散形成坑槽；

1.3 發(fā)生水損害的地方一般是透水或排水不暢通的部位，挖開可以看見下面有積水或浮漿；

1.4 行車道破壞比較嚴(yán)重，超車道一般沒有破壞，這與交通量、重載和超載交通有關(guān)；

1.5 一般不會(huì)整個(gè)路面同時(shí)破壞，這顯然是由于瀝青混合料的離析造成粗集料集中，形成局部區(qū)域空隙率過大，使路面滲水。

瀝青路面產(chǎn)生水損害現(xiàn)象既有內(nèi)因也有外因。外因主要與降水量、交通量、交通組成和行車速度有關(guān)。通常降水量大的多雨潮濕地區(qū)，水損害現(xiàn)象較為嚴(yán)重。交通量大，超載車輛多，并且行車速度快的高速公路水損害現(xiàn)象非常突出。水損害的內(nèi)因首先是由于瀝青混凝土的空隙率較大以及壓實(shí)度偏小，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際空隙率大，由于混凝土不均勻造成的局部空隙率更大。另外，瀝青與碎石的粘結(jié)力不足也是重要原因。還有，路面設(shè)計(jì)時(shí)未考慮路面結(jié)構(gòu)層排水，沒有設(shè)置有效的防水層，不能很好的阻止水侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)于進(jìn)入內(nèi)部的水又不能很快的排出，這樣就為水損害的形成提供了有利條件。

對(duì)于采用密實(shí)的I型級(jí)配路面結(jié)構(gòu)，由于空隙率很小，理論上是不應(yīng)該產(chǎn)生明顯的水損害現(xiàn)象，但實(shí)際卻不是這樣。在調(diào)查分析中可以發(fā)現(xiàn)，水損害經(jīng)常是一個(gè)個(gè)孤立的隨機(jī)分布的小坑洞，有的路段數(shù)量較多，有的路段數(shù)量較少。事實(shí)上，鋪成的瀝青混凝土常是不均勻的。水損害常發(fā)生在瀝青混凝土層空隙率較大和自由水容易透人的位置。當(dāng)結(jié)構(gòu)層不均勻性愈大時(shí)，空隙率較大的位置愈多，水損害現(xiàn)象也就愈嚴(yán)重。導(dǎo)致瀝青混凝土不均勻性大的主要原因包括：礦料顆粒組成的變化，瀝青混合料拌和不均勻(拌和時(shí)間不足)，現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料離析，瀝青混合料溫度不一致(攤鋪機(jī)后面不同位置瀝青混合料的實(shí)際溫度常有明顯差別，甚至高達(dá)40℃左右)。可見，瀝青混凝土的不均勻性是造成密實(shí)的I型級(jí)配路面產(chǎn)生水損害的原因。

2 公路瀝青路面水損害的預(yù)防措施

調(diào)查表明，造成瀝青路面水損害破壞的非常復(fù)雜，可以歸結(jié)為瀝青混合料空隙率過大、壓實(shí)度不足、路面滲水、路面厚度偏薄、瀝青混合料抗水損害能力不足、排水設(shè)施不完善等。水損害的預(yù)防和治理是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，它涉及到材料的級(jí)配，結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)，施工的工藝水平以及通車后的長期養(yǎng)護(hù)。因此，必須從設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)三方面綜合考慮采取多種措施，才能有效預(yù)防水損害現(xiàn)象的產(chǎn)生。具體如下：

2.1應(yīng)該考慮如何使水不容易侵人路面結(jié)構(gòu)層:例如，防止中央分隔帶植草植樹后水侵人路面，有的高速公路將中央分隔帶封閉后，在其上擺大盆栽樹是一種值得提倡的措施；防止凸型中央分隔帶兩側(cè)緣石與面層瀝青混凝土連接處粘結(jié)不好而透水，如京津唐高速公路那樣不作凸型中央分隔帶并取消路緣石，消除水透入面層的這一途徑。此外，當(dāng)出現(xiàn)縱向和橫向裂縫時(shí)應(yīng)該及時(shí)封閉，防止水沿裂縫侵人結(jié)構(gòu)層。為較好的防止水侵人，可以使面層的各層都采用空隙率不大于5％的密實(shí)瀝青混凝土。實(shí)踐表明，瀝青面層中那一層空隙率大，一旦水進(jìn)人，那一層就會(huì)產(chǎn)生水損害。某高速公路瀝青面層的表層和中層都是密實(shí)的I型瀝青混凝土，但底面層是空隙率較大的Ⅱ型瀝青混凝土，開放交通不久，在某些路段上產(chǎn)生了早期縱向裂縫。雨水從縱向裂縫進(jìn)人并滯留在底面層，使瀝青混凝土的強(qiáng)度顯著減弱。雖然初期瀝青面層尚未產(chǎn)生其他明顯的水損害現(xiàn)象，但隨著開放交通時(shí)間增長，路面逐漸產(chǎn)生了網(wǎng)裂等表面破損。因此，在保證面層混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗滑性的基礎(chǔ)上，應(yīng)該盡量減小各層混合料的空隙率，最好全部面層結(jié)構(gòu)都采用空隙率不大于5％的密實(shí)瀝青混凝土。

2.2應(yīng)該提高瀝青與礦料的粘結(jié)力。當(dāng)水進(jìn)人瀝青混合料后，在快速重載車輛作用下容易產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象。為減輕瀝青剝落，改善瀝青混凝土的水穩(wěn)定性和耐久性，需要增強(qiáng)瀝青與礦料的粘結(jié)力。有關(guān)研究建議，為加強(qiáng)粘結(jié)力應(yīng)該保證中面層和底面層的粘結(jié)力不小于4級(jí)，表面層的粘結(jié)力不小于5級(jí)。

2.3應(yīng)該提高混合料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，瀝青混凝土的壓實(shí)度不僅對(duì)瀝青混凝土的物理力學(xué)性質(zhì)有著重要的影響，而且是決定現(xiàn)場(chǎng)空隙率的主要因素。對(duì)于配合比設(shè)計(jì)空隙率為4％ 的同一種瀝青混凝土，在不同壓實(shí)度下的現(xiàn)場(chǎng)空隙率有明顯差別。在壓實(shí)度為96％時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)空隙率接近8％ ；在壓實(shí)度為98％時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)空隙率接近6％ ，前者的滲透系數(shù)明顯大于后者。所以在實(shí)際施工中，要嚴(yán)格保證壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，表面層壓實(shí)度不小于98％ ，中面層和底面層不小于97％。

2.4應(yīng)該在路面結(jié)構(gòu)層中設(shè)置排水層和防水層。從我國瀝青路面的早期破壞來看，往往表面水還沒有滲透到中面層或下面層，表面層或中面層就已經(jīng)開始破壞。鑒于當(dāng)前我國高速公路建設(shè)中，很多人擔(dān)心瀝青面層薄了容易破壞，愿意用厚的瀝青面層。在這種情況下，為了防止水滲人到面層下部造成破壞，可考慮將防水層設(shè)在表面層下面。同時(shí)，應(yīng)該在基層頂面設(shè)置多孔隙瀝青混合料排水層，使水能盡快排出路面結(jié)構(gòu)層。

結(jié)語

瀝青混合料和瀝青路面施工質(zhì)量及一些外部因素可能會(huì)導(dǎo)致瀝青路面剝落，主要是：路面排水系統(tǒng)不健全，路面壓實(shí)度不足，混合料離析以及集料表面粉塵太多等?，F(xiàn)行瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范關(guān)于水損害的三個(gè)指標(biāo)，即粘附性大于4級(jí)強(qiáng)度、浸水馬歇爾穩(wěn)定度大于80％，以及簡化洛特曼法間接抗拉強(qiáng)度比TSRI≥70％，存在一些缺陷，還控制不了水損害。AASHTO T283利用空隙率為7％的試件來進(jìn)行試驗(yàn)，模擬施工好的路面空隙率，更為科學(xué)合理，真空飽水條件更為嚴(yán)密，加上凍融循環(huán)，適合作為南方多雨有冰凍地區(qū)抗水損害的指標(biāo)。添加抗剝落劑能改善和提高瀝青混合料抗水損害能力，但抗剝落劑(液體和石灰添加劑)對(duì)集料和瀝青有選擇性。因此，不能輕易得出某種抗剝落劑不好或是劣質(zhì)產(chǎn)品的結(jié)論，應(yīng)通過周密的試驗(yàn)設(shè)計(jì)來進(jìn)行篩選。石灰是一種很有效的抗剝落劑，但使用比較困難。即使通過了AASHTO T283的TSR≥80％的要求，也只表明這種混合料水損害潛在的危險(xiǎn)較小，還要有健全的排水系統(tǒng)、通過良好的壓實(shí)等其它措施來保證。

參考文獻(xiàn)

[1]劉大梁,劉小燕; 環(huán)氧瀝青混凝土性能試驗(yàn)研究 [J];公路交通科技; 2005年04期

[2]麻旭榮,李立寒; 瀝青混合料級(jí)配離析判別指標(biāo)的探討 [J];公路交通科技; 2006年02期

[3]張琳琳,年大武; 瀝青混合料離析問題探討 [J];黑龍江科技信息; 2007年18期; 234

[4]周驪巍; 瀝青混合料水穩(wěn)性研究 [D];河北工業(yè)大學(xué); 2005年

[5]彭余華; 瀝青混合料離析特征判別與控制方法的研究 [D];長安大學(xué); 2006年

[6]趙可,史炳中,盧永貴; 瀝青混合料的力學(xué)特性與強(qiáng)度機(jī)理 [A];天津市市政（公路）工程研究院院慶五十五周年論文選集（1950～2005）下冊(cè) [C]; 2005年

[7]陳濤 通訊員 陳長吉; 信譽(yù)不良者不得再承擔(dān)建設(shè)任務(wù) [N];中國交通報(bào); 2007年

作者簡介：馮偉 男1974年10月生、畢業(yè)于華中科技大學(xué)土木工程專業(yè)，本科學(xué)歷，參加工作以來，一直從事公路行業(yè)的路橋施工技術(shù)管理、公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)管理、道路勘測(cè)設(shè)計(jì)、工可編寫等工程領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)工作并有較深的研究。